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机喷砂浆中羟丙基甲基纤维素醚

摘要:随着抹灰砂浆机械化施工技术的发展,为了满足机喷施工的需要,抹灰砂浆中需要添加羟丙基甲基纤维素醚、可再分散乳胶粉等多种添加剂,其中纤维素醚尤其重要。通过试验研究了不同掺量下的羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)对机喷砂浆保水性能、密度、力学性能的影响。研究表明:HPMC 能够显著提高砂浆的保水性能,掺量在0.1%时保水率可超过90%;随着HPMC掺量的提高,砂浆密度逐渐降低,掺量在0.20%时密度降低达到20%;同时HPMC的加入会显著降低水泥砂浆的力学性能。

关键词:砂浆;机械化施工;羟丙基甲基纤维素醚;保水率;拌合物密度;力学性能

 

0 前言

  近年来,随着人工费的升高,及抹灰大工的缺失,砂浆机械化施工得到了快速的发展。加之工业的不断进步和技术的提高,通过引进和改善国外的砂浆喷涂机,机械喷涂抹灰技术在我国很多地区得到了极大的推广和应用。而羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)则是配制机械喷涂砂浆的一种重要原料,其主要作用是:优良的增稠保水能力,调节砂浆密度和调整流变性。其缺点也很明显,HPMC具有引气作用,会造成内部较多气孔缺陷,严重降低砂浆的力学性能。本文研究了HPMC在不同掺量下对砂浆保水率、密度、力学性能等方面的影响。

 

1 试验

1.1 原材料

水泥:江苏高特P·O42.5 水泥,其28 d 抗折和抗压强度分别为8.6、50.1MPa;

砂子:河沙,细度模数2.8;

纤维素醚:国产羟丙基甲基纤维素醚,白色粉末,粘度75000Pa·s;

水:洁净自来水。

1.2 试验方法

  根据JGJ/T 105—2011《机械喷涂抹灰施工规程》规定,砂浆的稠度为80~120 mm,保水率大于90%。本试验中,灰砂比定为1∶4,稠度控制在(93±2)mm,纤维素醚采用外掺法,其掺量均按占水泥质量计。砂浆的密度、稠度、抗压强度等基本性能参照JGJ/T 70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法》进行测试。保水率采用JGJ/T 70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法》规定的滤纸法和JC/T2190-2013《建筑干混砂浆用纤维素醚》规定的抽真空法分别进行试验。分别拌制HPMC掺量为0‰、0.25‰、0.5‰、0.75‰、1‰、1.5‰、2.0‰的七份试样进行试验。

 

2 结果与分析

2.1 HPMC 对砂浆保水率的影响

  保水是指砂浆能够保住水分的能力。机喷砂浆如果没有适当的保水率,砂浆中的水分过早的散失,就无法保证水泥的充分水化。加入HPMC能够有效保持水分,减少泌水率,满足水泥充分水化的要求。HPMC 对砂浆

 

   可以看出,无论使用抽真空法还是滤纸法,随着HPMC 掺量的增加,砂浆的保水率逐渐增大。掺量从0.0‰增长至2.0‰,使用抽真空法保水率测值从27.2%增长至47.3%,使用滤纸法保水率测值从80.8%增长至95.9%。两种试验方法测量保水率均在HPMC掺量为1.0‰时出现拐点,使用抽真空法时,掺量小于1.0‰时保水率增长较为平缓,大于1.0‰时增长较为显著,使用滤纸法时,掺量小于1.0‰时保水率增长较为显著,大于1.0‰时增长较为平缓,可见当HPMC掺量较小时用滤纸法测试保水率更为敏感,而掺量较大时用抽真空法测试更为敏感。

根据JGJ/T 105—2011《机械喷涂抹灰施工规程》的规定,砂浆保水率应大于90%(滤纸法),由图1可见,掺量为1.0‰时保水率可达到91%以上。

  纤维素醚本身的保水性来自于纤维素醚本身的溶解性和去水化作用。纤维素分子链虽然含有大量水化性很强的羟基,但其本身并不溶于水,这是因为纤维素结构有高度的结晶性。单靠羟基的水化能力还不足以破坏分子间强大的氢键和范德华力。所以在水中只溶胀不溶解,当分子链中引入取代基时,不但取代基破坏了氢键,而且因相邻链间取代基楔入而破坏链间氢键,取代基越大拉开分子间距离越大,破坏氢键效应越大,纤维素晶格膨化后,溶液进入,纤维素醚成为水溶性,形成高黏度溶液。当温度升高时,高分子水化作用减弱,而链间的水被逐出。当去水作用充分时,分子开始聚集,形成三维网状结构凝胶析出。[1]

  机喷砂浆中添加适量的HPMC,获得优良的保水性,能够使砂浆保持匀质性,不易离析,并获得良好的搅拌性能,同时能减小对机械的磨损,增加砂浆喷涂机的寿命。

 

2.2 HPMC 对砂浆密度的影响

不同HPMC掺量对砂浆密度的影响

 可以看出,HPMC 掺量在0~2.0‰时,随HPMC 掺量的增加,砂浆的密度急剧降低,由2273 kg/m3 下降至1878kg/m3 左右,降低幅度接近20%。

纤维素醚的引气作用主要是由于纤维素醚同时具有亲水基团(羟基、醚基)和憎水基团(甲基、葡萄糖环),是一种表面活性剂,具有表面活性,从而具有引气效应[2]。纤维素醚的引气作用会产生“滚珠”效应,可以改善砂浆的工作性能,提高砂浆泵送和机械化喷涂时的流动性和柔滑性。同时引入气体亦能增加砂浆体积,提高产量,降低砂浆生产成本。但同时也增加了砂浆的含气量和硬化后的孔隙率,对砂浆的力学性能有较大影响。

 

2.3 HPMC 对水泥砂浆力学性能的影响

 

  可以看出,随着HPMC掺量的提高,砂浆的7d和28d抗压强度降低明显,HPMC掺量从0增长至2.0‰,7d抗压强度降低幅度达到51%,28d抗压强度降低幅度达到37%。当HPMC掺量为1.0‰时,7d抗压强度降低幅度达到43%,28d抗压强度降低幅度达到31%,之后随着HPMC掺量的进一步增加,强度降低幅度逐渐趋于平缓。

  随着纤维素醚掺量的增加,砂浆7、28 d抗压强度均呈下降趋势。这主要是因为:(1)当砂浆中加入纤维素醚后,增加了砂浆孔隙中的柔性聚合物,这些柔性聚合物在砂浆受压时,起不到刚性支撑作用,从而使砂浆的抗折、抗压强度下降;(2)随着纤维素醚掺量的增加,其保水效果越来越好,这样砂浆试块成型后,砂浆试块中的孔隙率增大,抗折、抗压强度就会有所降低;(3)当干拌砂浆加水混合时,纤维素醚乳胶颗粒首先吸附在水泥颗粒表面,形成乳胶膜,减少了水泥的水化,从而也降低了砂浆的强度。[3]

  对于机喷砂浆,虽然纤维素醚能够显著提高砂浆的保水率和改善其工作性,但如果掺量过大,会严重影响砂浆的力学性能,所以应合理权衡二者之间的关系。

 

3 结论

(1)砂浆的保水率随HPMC掺量的增加而增加,在掺量为0.1%时保水率可达到91%以上,满足JGJ/T 105—2011《机械喷涂抹灰施工规程》的要求。

(2)砂浆的密度随HPMC掺量增加而逐渐降低,HPMC掺量从0增长到0.2%时,降低幅度接近20%。合理利用HPMC的引气性,可以改善机喷砂浆的流动性和泵送性,降低砂浆泵运行荷载,同时亦能提高砂浆产量,降低成本。

(3)砂浆的抗压强度随HPMC掺量的增加而显著降低,掺量达到0.1%时,28d抗压强度降低幅度达到31%。对于HPMC的掺量应严格把控,以免对机喷砂浆力学性能产生过大影响。


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