纤维素醚性能及在普通干粉砂浆中的应用

纤维素醚作为砂浆的添加剂,具有保水、增稠、改善施工性等性能,其中保水性是纤维素醚的一个重要性能,也是国内很多普通干粉砂浆厂家关注的性能。影响纤维素醚保水效果的因素包括纤维素醚粘度、颗粒的细度、纤维素醚的添加量及砂浆温度等。在普通干粉砂浆中,不同品种纤维素醚的作用和掺量也不尽相同。

1 试验原材料与试验方法
1.1 试验原材料
水泥:北京水泥厂42.5 级普通硅酸盐水泥;天然砂:建筑中砂,细度模数2.16,堆积密度2.11g/cm3;粉煤灰:石景山电厂II 级粉煤灰;改性剂:BNE5350,由北京万博汇佳科贸有限公司自主研发的复合材料;纤维素醚:由北京万博汇佳科贸有限公司代理的山东赫达纤维素醚及其他几个厂家的纤维素醚;水:自来水。
1.2 试验方法
砂浆配合比按JGJ98-2000 《砌筑砂浆的配合比设计规程》设计,并按JGJ/T 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》的规定拌和成型试件,测定砂浆的性能。保水率按JG/T230-2007《预拌砂浆》中的附录A 进行测定。砂浆拌和用水量根据砂浆的稠度来确定。

2 试验结果及讨论
2.1 纤维素醚保水性的影响因素
影响纤维素醚保水效果的因素包括纤维素醚的粘度、颗粒的细度、纤维素醚的添加量及砂浆温度等。
2.1.1 粘度对保水性的影响
粘度是纤维素醚性能的重要参数,目前不同的纤维素醚生产商采用不同的方法和仪器来测定纤维素醚的粘度, 主要方法有Haake Rotovisko、Hoppler、Ubbelohde 和Brookfield 等。对于同一种产品,用不同方法测得的粘度结果差别很大,有的甚至是成倍的差异。因此,比较粘度时,一定要在同一种测试方法之间进行,包括温度、转速等。纤维素醚粘度对砂浆保水率的影响见表1、图1。

从图1 可以看出,纤维素醚的保水性随粘度的增加而提高。一般来说,粘度越高,保水效果越好。但粘度越高,纤维素醚的分子量越高,其溶解性能就会相应降低,这对砂浆的强度和施工性能有负面影响。粘度越高,对砂浆的增稠效果越明显,但并不是正比的关系。粘度越高,湿砂浆会越粘,即施工时,表现为粘抹刀和对基材的粘着性高。

2.1.2 细度对保水性的影响
细度也是纤维素醚的一个重要性能指标。用于普通干粉砂浆的纤维素醚要求为粉末,水含量低,而且细度也要求20%~60%的粒径小于63μm。细度影响到纤维素醚的溶解性。较粗的纤维素醚通常为颗粒状,在水中很容易分散溶解而不结块, 但溶解速度很慢,不宜在普通干粉砂浆中使用。在普通干粉砂浆中,纤维素醚分散于骨料、细填料和水泥等胶结材料之间,只有足够细的粉末才能避免加水搅拌时出现纤维素醚结块。当纤维素醚加水溶解结块后,再分散溶解就很困难。细度较粗的纤维素醚不但浪费,而且会降低砂浆的局部强度, 这样的干粉砂浆大面积施工时,就表现为局部干粉砂浆的固化速度明显降低,出现由于固化时间不同而造成的开裂。对于采用机械施工的喷射砂浆,由于搅拌的时间较短,对细度的要求更高。纤维素醚细度对砂浆保水率的影响见表2、图2。

纤维素醚的细度对其保水性有一定的影响,一般而言,粘度相同而细度不同的甲基纤维素醚,在相同添加量的情况下,细度细的比粗的保水性能要好。
2.1.3 添加量对保水性的影响
纤维素醚的保水性随添加量的增加而提高。纤维素醚的掺量对砂浆保水率的影响见表3、图3。

从图3 可以看出, 随着纤维素醚掺量的增加,保水性提高。

2.1.4 温度对保水性的影响
纤维素醚的保水性和砂浆的温度也有关系,纤维素醚的保水性随温度的上升而降低。在实际的生产及应用中,普通干粉砂浆经常会出现因连续生产导致砂浆温度较高(高于70℃),使得砂浆保水率下降。保水率的下降使施工性和抗裂性均受到影响,这种情况下减小温度因素的影响就变得尤为关键。以下是几个知名纤维素厂家生产的纤维素醚对温度的敏感性实验,温度对纤维素醚保水性的影响见表4、图4。


从图4 可以看出,几个知名纤维素厂家的纤维素都随着温度提高,保水率都有不同程度的下降。

2.2 纤维素醚在普通干粉砂浆中的应用
在普通干粉砂浆中纤维素醚起着保水、增稠、改善施工性能等作用。良好的保水性能确保砂浆不会由于缺水、水泥水化不完全而导致起砂、起粉和强度降低。增稠效果使得湿砂浆的结构强度大大增强,纤维素醚的加入可明显改善湿砂浆的湿粘性,对各种基材都具有良好的粘结性, 从而提高湿砂浆的上墙性能,减少落地灰。另外,在不同产品中纤维素醚的作用也有区别,如砌筑砂浆和抹灰砂浆中纤维素醚可提高保水率与粘结性,而地面砂浆中纤维素醚可减少收缩与开裂。因此,纤维素醚作为一种重要的添加剂在普通干粉砂浆中得到了广泛应用。

3 结论
纤维素醚是干拌砂浆的高效保水剂, 其粘度、细度、掺加量和砂浆温度对纤维素醚的保水性有一定影响。研究结果表明,随着纤维素醚粘度的增加,砂浆保水率提高;纤维素醚的颗粒越细,保水性越好;纤维素醚的掺加量越大,砂浆的保水率越高;纤维素醚的保水性随着砂浆温度的升高而降低。纤维素醚在普通干粉砂浆中应用,可使普通抹灰砂浆的保水性、施工性得到改善,使普通砌筑砂浆具有较好的粘结性,使普通地面砂浆不空鼓开裂。

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