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  • 干混砂浆外加剂性能特点及应用技术
  • 干混砂浆是将胶凝材料（水泥、粉煤灰、矿渣粉等）、特殊级配的细集料（石英砂、金刚砂等，有时需要轻质的集料，如陶粒、发泡聚苯颗粒、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石等）和外加剂等按一定配合比混合均匀后，以干粉状态采用袋、桶包装或采用散装形式供应的一种建筑材料。

    根据用途，商品砂浆品种繁多，有用于砌筑的干粉砂浆，用于抹面的干粉砂浆，用于地面的干粉砂浆，用于防水、保温等用途的特种干粉砂浆等。归纳起来，可以将干混砂浆分为普通干混砂浆（砌筑、抹面和地面干混砂浆）和特种干混砂浆两类。特种干混砂浆包括：自流平地面砂浆、耐磨地坪材料、不发火耐磨地坪、无机嵌缝剂、防水砂浆、树脂抹面砂浆、混凝土表面保护材料、彩色抹面砂浆等品种。

    如此众多的干混砂浆，需要不同品种、不同作用机理的外加剂相互搭配，通过大量试验，才能配制而成。干混砂浆外加剂与传统的混凝土外加剂相比，首先是只能采用粉状的产品，其次是冷水溶解性，或在碱性作用下逐渐溶解而发挥应有的效应。

    一、增稠剂、保水剂和稳定剂由水泥、惰性或活性矿物掺合料，以及细集料所配制的普通砂浆，其主要缺点是黏聚性差，稳定性不良，易泌水、离析、沉降，不易施工，施工后则黏结强度低、易开裂、防水性弱、耐久性差等，必须采用相适应的添加剂进行改性。就改善砂浆的黏聚性、保水性和稳定性而言，可以选择的添加剂有纤维素醚、改性淀粉醚、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和稠化粉等。

    1、纤维素醚甲基纤维素（MC）、羟丙基甲基纤维素（PMC）和羟乙基甲基纤维素（HEMC）都是以天然高分子材料（如棉花等）为原料，经一系列化学处理加工而制得的非离子型纤维素醚。它们具有冷水溶解性、保水性、增稠性、黏结性、成膜性、润滑性、非离子型和pH值稳定等特性。这类产品的冷水溶解性大大改善，而且保水能力增强，增稠性明显，引入的气泡直径相对较小，对改善砂浆黏结强度的效果大大增强。

    纤维素醚不仅品种多样，平均分子量范围广，黏度从5mPa。s到20万mPa。s，对砂浆新拌阶段和硬化后性能的影响也不同，具体选用时应进行大量的试验，选用黏度和分子量范围合适、掺量较小、无引气性的纤维素品种，这样才能即获得理想的技术性能，又具有较好的经济性。

    2、淀粉醚淀粉醚是淀粉葡萄糖分子上的羟基与化学试剂反应生成的醚，称淀粉醚或醚化淀粉。经改性的淀粉醚其主要品种有：羧甲基淀粉钠（CMS）、烃烷基淀粉（HES）、烃丙乙基淀粉（HPS）、氰乙基淀粉等。它们都具有优良的水溶、黏结、膨胀、流动、覆盖、脱浆、施胶、分散和稳定等功能，广泛应用在医药、食品、纺织、造纸、日化和石油等部门。

    目前，淀粉醚应用于干粉砂浆的前景也被十分看好，主要原因在于：①淀粉醚的价格相对比较便宜，只有纤维素醚的1/3～1/4；②淀粉醚掺入砂浆同样会改善砂浆的黏稠性、保水性、稳定性和黏结强度；③淀粉醚可以与纤维素醚以任意比例进行复合使用，从而起到较好的改善砂浆抗流挂的效应。已有部分砂浆产品，如陶瓷墙地砖胶粘剂、界面处理剂、嵌缝剂和普通商品砂浆中，以淀粉醚作为主要的增稠保水剂和稳定剂。但纵观我国淀粉醚生产厂家，许多只停留在初级产品的供应上，只有少数厂家生产供应改性淀粉醚，满足砂浆生产企业的部分需求。

    3、稠化粉砂浆稠化粉是适应普通干粉（预拌）砂浆的生产而开发的一种新产品，主要由无机矿物和有机高分子材料等复合而成，不含石灰和引气等组分。其掺量约为水泥重量的5%～20%。目前，上海市普通商品砂浆生产中，普遍采用稠化粉作为增稠、保水和稳定成分使用，成效显著。

    聚乙烯醇和聚丙烯酰胺也有较宽的黏度范围，但有时引气量大，或掺入后对砂浆需水量增加过多，应通过大量试验进行选择。

    二、可再分散乳胶粉增稠剂的主要作用在于改善砂浆保水性和稳定性，尽管能从一定程度上防止砂浆开裂（减慢水分蒸发速率），但一般不作为改善砂浆韧性、抗开裂性和防水性的手段。

    掺加聚合物改善砂浆和混凝土抗渗性、韧性、抗开裂性和抗冲击性等的做法，已得到公认。用于对水泥砂浆和水泥混凝土改性常用的聚合物乳液有：氯丁橡胶乳液、丁苯橡胶乳液、聚丙烯酸酯乳胶、聚氯乙烯、氯偏橡胶乳液、聚醋酸乙烯酯等。随着科研的发展，不仅对各种聚合物的改性效果进行了较深入的研究，而且对改性机理，聚合物与水泥、水泥水化产物之间相互作用的机理也从理论上进行了较深入的分析研究，并有大量的科研成果出现。

    聚合物乳液可用于预拌砂浆的生产，但它直接用于干粉砂浆的生产显然是不可能的，于是诞生了可再分散乳胶粉。目前干粉砂浆中使用的可再分散乳胶粉主要有：①醋酸乙烯酯-乙烯共聚物（VAC/E）；②醋酸乙烯酯-叔碳酸酯共聚物（VAC/VeoVa；③丙烯酸酯均聚物（Acrylate）；④醋酸乙烯酯均聚物（VAC）；4）苯乙烯-丙烯酸酯共聚物（SA）等。其中，以醋酸乙烯酯-乙烯共聚物的使用比例 。

    实践证明，可再分散乳胶粉性能稳定，对提高砂浆黏结强度、改善其韧性、变形性、抗裂性和抗渗性等方面都具有其他外加剂所无可比拟的效果。添加由聚醋酸乙烯酯与氯乙烯、乙烯、月桂酸乙烯酯等共聚而成的憎水性乳胶粉，还可大大降低砂浆吸水率（因其具有憎水性），使砂浆透气而不透水，增强了其耐气候性，并且耐久性得以提高。

    与提高砂浆抗折强度、黏结强度，降低其脆性的性能相比，可再分散乳胶粉改善砂浆保水性，增强其黏聚性的作用是有限的。由于掺加可再分散乳胶粉可起到分散作用，且会导致砂浆拌合物大量引气，所以其减水作用十分明显。当然，由于引入的气泡结构不佳，此减水作用并未对强度带来提高作用，相反砂浆强度随着可再分散乳胶粉掺量的增加会逐渐减小。所以，在有些需要考虑抗压、抗折强度的砂浆的研制中，往往为了降低乳胶粉对砂浆抗压强度和抗折强度的负面影响，要同时掺加消泡剂。

    三、消泡剂由于纤维素、淀粉醚以及聚合物材料的添加，无疑增加了砂浆的引气性，这一方面影响了砂浆的抗压强度、抗折强度和黏结强度，降低了其弹性模量；另外一方面，也对砂浆外观产生了很大影响，十分有必要消除砂浆中引入的气泡。目前国内主要采用进口的干粉消泡剂来解决此问题，但必须注意的是，由于商品砂浆黏度大，气泡的消除并不是一件非常容易的事。

    四、抗流挂剂粘贴瓷砖、泡沫聚苯板，以及涂抹胶粉聚苯颗粒保温砂浆时，面临的 问题是下坠。实践证明，掺加淀粉醚、钠基膨润土、偏高岭土和蒙脱石等材料是解决砂浆施工后下坠的有效措施。解决下坠的问题主要是提高砂浆的初始剪切应力，即提高它的触变性。实际应用中，选择好的抗流挂剂并不容易，因为这需要解决触变性、施工性、黏度和需水性之间的关系。

    五、憎水剂薄抹灰保温系统的抹面砂浆、瓷砖填缝剂、饰面彩色砂浆和用于外墙面的干混砂浆，其防水或憎水功能是不可缺少的，这就要求掺加粉状憎水剂，但它应该具有如下的特点：①使砂浆整体产生憎水性，并维持长期效果；②对表面的黏结强度没有负面影响；③市场上通常使用的一些憎水剂，如硬脂酸钙由于难以迅速与水泥砂浆均匀拌合，对于干混砂浆特别是机械施工的抹灰材料并不是一个适宜的憎水性添加剂。

    最近开发了一种硅烷基粉末憎水剂，它是采用易溶于水的保护胶体和抗结块剂，通过喷雾干燥将硅烷包裹后获得的粉末状硅烷基产品。当砂浆加水拌合后，憎水剂的保护胶体外壳迅速溶解于水，并释放出包裹的硅烷使其再分散到拌合水中。在水泥水化后的高碱性环境下硅烷中亲水的有机官能团水解形成高反应活性的硅烷醇基团，硅烷醇基团继续同水泥水化产物中的羟基基团进行不可逆反应形成化学结合，从而使通过交连作用连接在一起的硅烷牢固地固定在水泥砂浆中孔壁的表面。由于憎水的有机官能团朝向孔壁的外侧，使得孔隙的表面获得了憎水性，由此为砂浆带来了整体的憎水效果。

    六、泛碱抑制剂泛碱会影响水泥基装饰砂浆的美观性，是普遍存在并需致力解决的问题。据报道，最近研制成功一种树脂基抗泛碱添加剂，是具有良好搅拌性能的可再分散粉末。这种产品特别适合于在浮雕涂层、腻子、填缝剂或饰面砂浆配方中使用，与其他添加剂具有良好的相容性。

    七、纤维在砂浆中掺加适量纤维，可以增大抗拉强度，增强韧性，提高抗开裂性。目前，干混砂浆中普遍采用化学合成纤维和木纤维。化学合成纤维，如聚丙烯短纤维、丙纶短纤维等，这类纤维经过表面改性后，不仅分散性好，而且掺量低，能有效改善砂浆的抗塑性、开裂性，同时，对硬化砂浆的力学性能影响不大。木纤维则直径更小，掺加木纤维应注意其对砂浆需水量的增加。