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機噴砂漿中羥丙基甲基纖維素醚

摘要:隨著抹灰砂漿機械化施工技術的發展,為了滿足機噴施工的需要,抹灰砂漿中需要添加羥丙基甲基纖維素醚、可再分散乳膠粉等多種添加劑,其中纖維素醚尤其重要。通過試驗研究了不同摻量下的羥丙基甲基纖維素醚(HPMC)對機噴砂漿保水性能、密度、力學性能的影響。研究表明:HPMC 能夠顯著提高砂漿的保水性能,摻量在0.1%時保水率可超過90%;隨著HPMC摻量的提高,砂漿密度逐漸降低,摻量在0.20%時密度降低達到20%;同時HPMC的加入會顯著降低水泥砂漿的力學性能。

關鍵詞:砂漿;機械化施工;羥丙基甲基纖維素醚;保水率;拌合物密度;力學性能

 

0 前言

  近年來,隨著人工費的升高,及抹灰大工的缺失,砂漿機械化施工得到了快速的發展。加之工業的不斷進步和技術的提高,通過引進和改善國外的砂漿噴涂機,機械噴涂抹灰技術在我國很多地區得到了極大的推廣和應用。而羥丙基甲基纖維素醚(HPMC)則是配制機械噴涂砂漿的一種重要原料,其主要作用是:優良的增稠保水能力,調節砂漿密度和調整流變性。其缺點也很明顯,HPMC具有引氣作用,會造成內部較多氣孔缺陷,嚴重降低砂漿的力學性能。本文研究了HPMC在不同摻量下對砂漿保水率、密度、力學性能等方面的影響。

 

1 試驗

1.1 原材料

水泥:江蘇高特P·O42.5 水泥,其28 d 抗折和抗壓強度分別為8.6、50.1MPa;

砂子:河沙,細度模數2.8;

纖維素醚:國產羥丙基甲基纖維素醚,白色粉末,粘度75000Pa·s;

水:潔凈自來水。

1.2 試驗方法

  根據JGJ/T 105—2011《機械噴涂抹灰施工規程》規定,砂漿的稠度為80~120 mm,保水率大于90%。本試驗中,灰砂比定為1∶4,稠度控制在(93±2)mm,纖維素醚采用外摻法,其摻量均按占水泥質量計。砂漿的密度、稠度、抗壓強度等基本性能參照JGJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗方法》進行測試。保水率采用JGJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗方法》規定的濾紙法和JC/T2190-2013《建筑干混砂漿用纖維素醚》規定的抽真空法分別進行試驗。分別拌制HPMC摻量為0‰、0.25‰、0.5‰、0.75‰、1‰、1.5‰、2.0‰的七份試樣進行試驗。

 

2 結果與分析

2.1 HPMC 對砂漿保水率的影響

  保水是指砂漿能夠保住水分的能力。機噴砂漿如果沒有適當的保水率,砂漿中的水分過早的散失,就無法保證水泥的充分水化。加入HPMC能夠有效保持水分,減少泌水率,滿足水泥充分水化的要求。HPMC 對砂漿

 

   可以看出,無論使用抽真空法還是濾紙法,隨著HPMC 摻量的增加,砂漿的保水率逐漸增大。摻量從0.0‰增長至2.0‰,使用抽真空法保水率測值從27.2%增長至47.3%,使用濾紙法保水率測值從80.8%增長至95.9%。兩種試驗方法測量保水率均在HPMC摻量為1.0‰時出現拐點,使用抽真空法時,摻量小于1.0‰時保水率增長較為平緩,大于1.0‰時增長較為顯著,使用濾紙法時,摻量小于1.0‰時保水率增長較為顯著,大于1.0‰時增長較為平緩,可見當HPMC摻量較小時用濾紙法測試保水率更為敏感,而摻量較大時用抽真空法測試更為敏感。

根據JGJ/T 105—2011《機械噴涂抹灰施工規程》的規定,砂漿保水率應大于90%(濾紙法),由圖1可見,摻量為1.0‰時保水率可達到91%以上。

  纖維素醚本身的保水性來自于纖維素醚本身的溶解性和去水化作用。纖維素分子鏈雖然含有大量水化性很強的羥基,但其本身并不溶于水,這是因為纖維素結構有高度的結晶性。單靠羥基的水化能力還不足以破壞分子間強大的氫鍵和范德華力。所以在水中只溶脹不溶解,當分子鏈中引入取代基時,不但取代基破壞了氫鍵,而且因相鄰鏈間取代基楔入而破壞鏈間氫鍵,取代基越大拉開分子間距離越大,破壞氫鍵效應越大,纖維素晶格膨化后,溶液進入,纖維素醚成為水溶性,形成高黏度溶液。當溫度升高時,高分子水化作用減弱,而鏈間的水被逐出。當去水作用充分時,分子開始聚集,形成三維網狀結構凝膠析出。[1]

  機噴砂漿中添加適量的HPMC,獲得優良的保水性,能夠使砂漿保持勻質性,不易離析,并獲得良好的攪拌性能,同時能減小對機械的磨損,增加砂漿噴涂機的壽命。

 

2.2 HPMC 對砂漿密度的影響

不同HPMC摻量對砂漿密度的影響

 可以看出,HPMC 摻量在0~2.0‰時,隨HPMC 摻量的增加,砂漿的密度急劇降低,由2273 kg/m3 下降至1878kg/m3 左右,降低幅度接近20%。

纖維素醚的引氣作用主要是由于纖維素醚同時具有親水基團(羥基、醚基)和憎水基團(甲基、葡萄糖環),是一種表面活性劑,具有表面活性,從而具有引氣效應[2]。纖維素醚的引氣作用會產生“滾珠”效應,可以改善砂漿的工作性能,提高砂漿泵送和機械化噴涂時的流動性和柔滑性。同時引入氣體亦能增加砂漿體積,提高產量,降低砂漿生產成本。但同時也增加了砂漿的含氣量和硬化后的孔隙率,對砂漿的力學性能有較大影響。

 

2.3 HPMC 對水泥砂漿力學性能的影響

 

  可以看出,隨著HPMC摻量的提高,砂漿的7d和28d抗壓強度降低明顯,HPMC摻量從0增長至2.0‰,7d抗壓強度降低幅度達到51%,28d抗壓強度降低幅度達到37%。當HPMC摻量為1.0‰時,7d抗壓強度降低幅度達到43%,28d抗壓強度降低幅度達到31%,之后隨著HPMC摻量的進一步增加,強度降低幅度逐漸趨于平緩。

  隨著纖維素醚摻量的增加,砂漿7、28 d抗壓強度均呈下降趨勢。這主要是因為:(1)當砂漿中加入纖維素醚后,增加了砂漿孔隙中的柔性聚合物,這些柔性聚合物在砂漿受壓時,起不到剛性支撐作用,從而使砂漿的抗折、抗壓強度下降;(2)隨著纖維素醚摻量的增加,其保水效果越來越好,這樣砂漿試塊成型后,砂漿試塊中的孔隙率增大,抗折、抗壓強度就會有所降低;(3)當干拌砂漿加水混合時,纖維素醚乳膠顆粒首先吸附在水泥顆粒表面,形成乳膠膜,減少了水泥的水化,從而也降低了砂漿的強度。[3]

  對于機噴砂漿,雖然纖維素醚能夠顯著提高砂漿的保水率和改善其工作性,但如果摻量過大,會嚴重影響砂漿的力學性能,所以應合理權衡二者之間的關系。

 

3 結論

(1)砂漿的保水率隨HPMC摻量的增加而增加,在摻量為0.1%時保水率可達到91%以上,滿足JGJ/T 105—2011《機械噴涂抹灰施工規程》的要求。

(2)砂漿的密度隨HPMC摻量增加而逐漸降低,HPMC摻量從0增長到0.2%時,降低幅度接近20%。合理利用HPMC的引氣性,可以改善機噴砂漿的流動性和泵送性,降低砂漿泵運行荷載,同時亦能提高砂漿產量,降低成本。

(3)砂漿的抗壓強度隨HPMC摻量的增加而顯著降低,摻量達到0.1%時,28d抗壓強度降低幅度達到31%。對于HPMC的摻量應嚴格把控,以免對機噴砂漿力學性能產生過大影響。


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