干混砂漿外加劑的種類及其作用
與現(xiàn)場(chǎng)拌制砂漿的外加劑相比，干混砂漿外加劑具有以下特點(diǎn)：①不含水，一般為固體;②與水泥、砂及其它外加劑混合時(shí)，干態(tài)不發(fā)生反應(yīng)，而加水后能充分分散并高效發(fā)揮其作用。干混砂漿外加劑主要有可再分散聚合物膠粉、保水增稠劑、減水劑、調(diào)凝劑、防水劑、纖維、消泡劑等[1]。其中纖維素醚和可再分散聚合物膠粉是近年來(lái)才開(kāi)發(fā)的干混砂漿中最常用而且效果非常顯著的兩種外加劑。
1.1 可再分散聚合物膠粉
目前主要應(yīng)用的可再分散聚合物膠粉有：醋酸乙烯酯與乙烯的共聚膠粉(VAC/E)、乙烯與氯乙烯及月桂酸乙烯酯三元共聚膠粉(E/VC/VL)、醋酸乙烯酯與乙烯及高級(jí)脂肪酸乙烯酯三元共聚膠粉(VAC/E/VeoVa)、醋酸乙烯酯與高級(jí)脂肪酸乙烯酯共聚膠粉(VAC/VeoVa)、丙烯酸酯與苯乙烯共聚膠粉(A/S)、醋酸乙烯酯與丙烯酸酯及高級(jí)脂肪酸乙烯酯三元共聚膠粉(VAC/A/VeoVa)、醋酸乙烯酯均聚膠粉(PVAC)、苯乙烯與丁二烯共聚膠粉(SBR)[2]?？稍俜稚⒕酆衔锬z粉可以改善干混砂漿中以下性能：①新拌砂漿的保水性和工作性;②對(duì)不同基層的粘結(jié)性能;③砂漿的柔性和變形性能;④抗折強(qiáng)度和內(nèi)聚性;⑤耐磨性;⑥韌性;⑦密實(shí)度(抗?jié)B性)?？稍俜稚⒛z粉在薄層抹灰砂漿、瓷磚粘結(jié)劑、外墻外保溫系統(tǒng)、自流平地坪材料中應(yīng)用均有良好的效果[3]。
1.2 保水增稠劑
保水增稠劑主要有：纖維素醚類、淀粉醚等。在干混砂漿中使用的纖維素醚主要是甲基羥乙基纖維素醚( M H E C ) 和甲基羥丙基纖維素醚(MHPC)。纖維素醚有以下三個(gè)功能[4] ：①它可以使新拌砂漿增稠從而防止離析并獲得均勻一致的可塑體;②本身具有引氣作用，還可以穩(wěn)定砂漿中引入的均勻細(xì)小氣泡;③作為保水劑，有助于保持薄層砂漿中的水分(自由水)，從而在砂漿施工后使水泥可以有更多的時(shí)間水化。淀粉醚能影響以石膏、水泥和石灰為基料的砂漿稠度，改變砂漿的施工性和抗下垂性，特殊類型的淀粉醚可以降低砂漿對(duì)鏝刀的粘附或延長(zhǎng)施工時(shí)間。淀粉醚通常與纖維素醚配合使用。
1.3 減水劑
減水劑的基本功能是減少砂漿的需水量，從而提高砂漿抗壓強(qiáng)度。干混砂漿主要使用的減水劑有：干酪素、木質(zhì)素系減水劑、萘系減水劑、三聚氰胺甲醛縮合物、聚羧酸。干酪素是一種性能優(yōu)異的超塑化劑，特別是對(duì)于薄層砂漿，但由于是天然產(chǎn)品，質(zhì)量和價(jià)格常有波動(dòng)。木質(zhì)素系減水劑包括木質(zhì)素磺酸鈉(木鈉)、木鈣、木鎂。萘系減水劑常用β-萘磺酸甲醛縮合物。三聚氰胺甲醛縮合物是性能良好的超塑化劑，但對(duì)薄層砂漿效果有限。聚羧酸是最新開(kāi)發(fā)的技術(shù)，具有高效能而且無(wú)甲醛排放。Elotex FLOWKIT產(chǎn)品系列是附加了超塑化功能的可再分散聚合物膠粉，它也是基于聚羧酸技術(shù)。
1.4 調(diào)凝劑
調(diào)凝劑有速凝劑和緩凝劑兩類。速凝劑用于加快砂漿的凝結(jié)硬化，廣泛使用甲酸鈣和碳酸鋰，鋁酸鹽、硅酸鈉也可用作速凝劑。緩凝劑用于減緩砂漿的凝結(jié)硬化，酒石酸、檸檬酸及其鹽以及葡萄糖酸鹽已被成功使用。
1.5 防水劑
防水劑主要有：氯化鐵、有機(jī)硅烷化合物、脂肪酸鹽、聚丙烯纖維、丁苯橡膠等高分子化合物。氯化鐵防水劑防水效果好，但易產(chǎn)生鋼筋和金屬預(yù)埋件銹蝕。脂肪酸鹽同水泥相中的鈣離子反應(yīng)生成的不溶性鈣鹽沉積在毛細(xì)管的壁上起到堵孔的作用，同時(shí)使得這些毛細(xì)管管壁變成憎水性的表面，從而起到了防水作用。這些產(chǎn)品的單位成本相對(duì)較低，但攪拌砂漿時(shí)需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能與水拌和均勻。有機(jī)硅烷化合物及其改性化合物具有活性反應(yīng)基團(tuán)，在水泥水化后的高堿性環(huán)境下，硅烷中親水的有機(jī)官能團(tuán)水解形成高反應(yīng)活性的硅烷醇基團(tuán)，硅烷醇基團(tuán)繼續(xù)同水泥水化產(chǎn)物中的羥基基團(tuán)進(jìn)行不可逆反應(yīng)形成化學(xué)結(jié)合，從而使通過(guò)交連作用連接在一起的硅烷牢固地固定在水泥砂漿中孔壁的表面。由于憎水的有機(jī)官能團(tuán)朝向孔壁的外側(cè)，使得孔隙的表面獲得了憎水性，由此為砂漿帶來(lái)了整體的憎水效果。特殊的粉末狀硅烷，如國(guó)民淀粉化學(xué)公司的Elotex SEAL80，不僅表現(xiàn)出高憎水效能，而且具有與砂漿快速拌和均勻的能力[5]。
1.6 纖維
用于干混砂漿的纖維有：抗堿玻璃纖維、聚烯纖維(丙綸纖維)、高強(qiáng)高模聚乙烯醇纖維(維綸纖
維)、木質(zhì)纖維等。應(yīng)用較多的為高強(qiáng)高模聚乙烯醇纖維、聚丙烯纖維。高強(qiáng)高模聚乙烯醇纖維比進(jìn)口聚丙烯纖維性能好，價(jià)格低。纖維在水泥基體中無(wú)規(guī)則均勻分布，并與水泥緊密結(jié)合，從而阻止微裂縫的形成和發(fā)展，使砂漿基體密實(shí)，從而使其具有防水性能和優(yōu)異的抗沖擊、抗開(kāi)裂性能。長(zhǎng)度為3~19 mm。
1.7 消泡劑
粉狀消泡劑能減少新拌砂漿的含氣量，有吸附在無(wú)機(jī)載體上的碳?xì)浠衔?、硬脂酸及其酯、磷酸三丁酯、聚乙二醇或聚硅氧烷等。目前干混砂漿中用的粉狀消泡劑主要是多元醇和聚硅氧烷等。應(yīng)用消泡劑除了調(diào)整氣泡含量以外，還可以減少收縮[6]。實(shí)際應(yīng)用中，為了提高綜合性能，需要同時(shí)使用多種外加劑。這時(shí)需要注意各種外加劑之間的相互影響。另外，還須注意外加劑的添加量。太少，不能體現(xiàn)外加劑的作用;太多，可能會(huì)有副作用。
2 干混砂漿外加劑的發(fā)展現(xiàn)狀
在國(guó)外，自從20 世紀(jì)50 年代德國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)可再分散聚合物膠粉以后，人們就不斷的研究和應(yīng)用干混砂漿以及干混砂漿外加劑。至今歐洲的干混砂漿外加劑產(chǎn)品和市場(chǎng)均比較成熟。近幾年來(lái)我國(guó)砂漿外加劑的研究應(yīng)用也取得了很大的進(jìn)展，如：SG系列砂漿外加劑，可以使砂漿保水性、流動(dòng)性和粘聚性大為改善，砌筑砂漿性能穩(wěn)定，抹灰砂漿墻體的粘結(jié)強(qiáng)度得到提高;稠化粉可以使砂漿的稠度、粘結(jié)強(qiáng)度等得到提高。盡管我國(guó)砂漿外加劑研究與應(yīng)用已有一定的進(jìn)展，但與外加劑發(fā)展成熟的國(guó)家相比較，還有很大差距。目前國(guó)內(nèi)干混砂漿外加劑的開(kāi)發(fā)還存在不少問(wèn)題，主要有以下問(wèn)題：
(1) 重要的、性能優(yōu)越的外加劑主要依賴進(jìn)口。性能良好的可再分散聚合物膠粉、纖維素醚、防水劑等還需要進(jìn)口。
(2) 質(zhì)量不能滿足市場(chǎng)需求。雖然已有外加劑已經(jīng)使干混砂漿的性能比現(xiàn)場(chǎng)拌制砂漿的性能有較大的提高，但是目前干混砂漿外加劑基本上是沿用傳統(tǒng)砂漿外加劑和混凝土外加劑。傳統(tǒng)砂漿外加劑和混凝土外加劑在干混砂漿中的作用可能發(fā)生變化，而且有些液態(tài)外加劑不能用于干混砂漿中。因此干混砂漿外加劑的質(zhì)量和性能還存在一些不足，如施工性能、綜合性能欠佳等。隨著建筑行業(yè)的進(jìn)步，對(duì)砂漿的粘接強(qiáng)度、施工性能等的要求也在不斷提高。
(3) 品種少。新型建筑材料不斷涌現(xiàn)以及建筑物裝飾裝修風(fēng)格的不斷創(chuàng)新，要求干混砂漿的品種和性能不斷更新。而國(guó)內(nèi)干混砂漿外加劑的品種很少，只能基本滿足普通砂漿的要求，遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需求。
3 干混砂漿外加劑的發(fā)展方向
國(guó)內(nèi)干混砂漿外加劑的研究開(kāi)發(fā)才剛剛起步，有非常大的發(fā)展前景。
(1) 實(shí)現(xiàn)干混砂漿外加劑的國(guó)產(chǎn)化，從而降低成本。開(kāi)發(fā)先進(jìn)生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出質(zhì)量?jī)?yōu)越的可再分散聚合物膠粉、纖維素醚等外加劑產(chǎn)品。
(2) 研究外加劑與砂漿其它組分的作用原理，掌握微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，為改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品和開(kāi)發(fā)新型產(chǎn)品提供理論依據(jù)。只有掌握了外加劑的作用原理才能實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新，才能實(shí)現(xiàn)外加劑性能的飛躍。
(3) 改善現(xiàn)有外加劑的性能，使干混砂漿的使用性能和施工性能得到更大的提高，從而滿足現(xiàn)代建筑對(duì)砂漿的性能要求。如調(diào)整可再分散聚合物膠粉、纖維素醚、淀粉醚、聚羧酸等的分子量、化學(xué)結(jié)構(gòu)，使其綜合性能提高;采用核殼聚合等聚合方法，改變共聚物的共聚單體在高分子鏈上的分布，或用引入新的共聚單體等方法來(lái)提高可再分散聚合物膠粉的綜合性能;在淀粉醚中引入某些官能團(tuán)使其保水增稠性能提高，而引氣作用等副作用不明顯改變聚羧酸的主鏈、支鏈組成或長(zhǎng)度以促進(jìn)聚羧酸的減水、增稠作用。
(4) 開(kāi)發(fā)更多品種的干混砂漿外加劑。根據(jù)新型建材的砌筑或抹灰、瓷磚粘貼施工、快速修補(bǔ)、填縫、特殊裝飾裝修等對(duì)干混砂漿的使用性能和施工性能的需求，開(kāi)發(fā)出新型干混砂漿外加劑產(chǎn)品，以便不斷擴(kuò)大砂漿的應(yīng)用領(lǐng)域。如通過(guò)現(xiàn)有外加劑的復(fù)配、改進(jìn)或開(kāi)發(fā)新型外加劑等方法開(kāi)發(fā)適應(yīng)市場(chǎng)需求的干混砂漿砂漿外加劑。還可以通過(guò)將小分子液體外加劑引入高分子鏈或在高分子主鏈中引入類似小分子外加劑的結(jié)構(gòu)，從而使目前不能用于干混砂漿中的外加劑能應(yīng)用于干混砂漿中。
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