干混砂漿中新型流變助劑的應(yīng)用

帥永鑫，周澤雄，宋海明（浙江豐虹新材料股份有限公司，浙江 安吉 313300）

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干混砂漿中新型流變助劑的應(yīng)用

帥永鑫，周澤雄，宋海明
（浙江豐虹新材料股份有限公司，浙江 安吉 313300）

【摘 要】本文闡述了膨潤(rùn)土的晶體結(jié)構(gòu)和特性，介紹了流變助劑及憎水劑在砂漿中的應(yīng)用，并重點(diǎn)介紹了本公司研制的新型砂漿流變助劑和多功能復(fù)合憎水劑。

【關(guān)鍵詞】膨潤(rùn)土；砂漿；流變助劑；憎水劑

在現(xiàn)有的建筑材料上，不管是作為外墻保溫材料的砂漿還是用于室內(nèi)裝飾的砂漿，都對(duì)其保水性、增稠性、施工性、抗流掛性、觸變性、儲(chǔ)存穩(wěn)定性、防沉降性、泵送性、耐腐性、防水性等有不同程度的要求，市場(chǎng)上的高分子助劑類材料往往不能同時(shí)滿足以上要求，這就要求選擇合適的外加劑來(lái)滿足。膨潤(rùn)土由于具有流變性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，已被推廣應(yīng)用到砂漿系統(tǒng)中。本文主要介紹了水性膨潤(rùn)土流變助劑和有機(jī)膨潤(rùn)土在砂漿中的應(yīng)用。

1　膨潤(rùn)土的結(jié)構(gòu)和特性

膨潤(rùn)土是一種以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn)，蒙脫石的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了膨潤(rùn)土的性能。蒙脫石晶體是由兩層硅氧四面體片和一層夾于其間的鋁(鎂)氧(羥基)八面體片構(gòu)成的2∶1型層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)，由于類質(zhì)同象取代使蒙脫石層間產(chǎn)生負(fù)電荷，這些過(guò)剩負(fù)電荷通過(guò)吸附在晶層表面的陽(yáng)離子來(lái)補(bǔ)償。在水中，補(bǔ)償陽(yáng)離子可以被其他陽(yáng)離子交換，這些被稱為交換性陽(yáng)離子。當(dāng)交換性陽(yáng)離子為有機(jī)陽(yáng)離子時(shí)，則得到有機(jī)膨潤(rùn)土復(fù)合物，使其由親水性變?yōu)橛H油性。

在水分散體系中，交換性陽(yáng)離子水合能和晶層底面的水化能引起蒙脫石發(fā)生膨脹，形成層面帶負(fù)電荷的微粒薄片。這些薄片和因斷鍵產(chǎn)生的正電荷端面因靜電吸引在水中以端—面結(jié)合，形成包含著大量水分子的“卡房式”網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使體系增稠。在高剪切力作用下，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，粘度下降；除去剪切力時(shí)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)恢復(fù)，粘度上升，這稱為觸變效應(yīng)。

綜上所述，膨潤(rùn)土主要具有陽(yáng)離子交換特性、吸水膨脹性和觸變性。天然膨潤(rùn)土不能直接應(yīng)用在砂漿體系中，需經(jīng)過(guò)提純、改型和改性處理，以提高和改善其物化性能。

2　水性膨潤(rùn)土流變助劑在砂漿中的應(yīng)用

在砂漿系統(tǒng)中，流變助劑主要用來(lái)控制砂漿的稠度、保水性和抗流掛性。目前市場(chǎng)上傳統(tǒng)的增稠觸變劑是羥乙基或羥丙基纖維素等改性纖維素醚產(chǎn)品，但容易出現(xiàn)結(jié)皮現(xiàn)象、潤(rùn)滑性差不易抹平、引氣作用強(qiáng)降低砂漿強(qiáng)度、增加需水量等問(wèn)題。美國(guó)ELEMENTIS推出的粘土類流變助劑由硅酸鹽礦物改性而成，可部分替代纖維素醚產(chǎn)品，有效改善砂漿的施工操作性和抗流掛性能，并能提高砂漿的泵送性、貯存穩(wěn)定性等，但由于其價(jià)格較高，在我國(guó)尚未得到普及使用。

2.1 水性膨潤(rùn)土流變助劑的優(yōu)點(diǎn)

以優(yōu)質(zhì)天然膨潤(rùn)土為原料，研發(fā)出一種新型砂漿流變助劑。該產(chǎn)品可完全替代纖維素醚產(chǎn)品，產(chǎn)品在分散體系中獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提高了砂漿的屈服值，顯著改善了砂漿的抗流掛性能；其特殊的片晶結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的觸變性能降低了砂漿和工具的粘著力并減少了施工期間的粘度，大大提高了砂漿的施工性能，并可改善砂漿的泵送性及貯存穩(wěn)定性；添加該產(chǎn)品后，還可降低用水量，砂漿配方中通常要加的減水劑就可以省略，或可以大大減少添加量；由于該產(chǎn)品以價(jià)格較低的膨潤(rùn)土為主要原料，產(chǎn)品價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，可有效降低生產(chǎn)成本。

2.2 對(duì)比試驗(yàn)

試驗(yàn)采用的砂漿配比見(jiàn)表1?？沽鲯煨愿鶕?jù)EN 1308測(cè)試；保水性根據(jù)JG/T 230-2007砂漿保水性試驗(yàn)方法測(cè)試；粘度及觸變指數(shù)采用Brookfield DV-Ⅱ+Pro粘度計(jì)測(cè)定。

表1　砂漿配比

砂漿的制備：將定量的水加入到砂漿攪拌機(jī)中(見(jiàn)下圖)，在15s內(nèi)將干粉料在攪拌下加入攪拌機(jī)，繼續(xù)攪拌45s，然后靜置2min，再攪拌15s即可。

砂漿制備裝置

本產(chǎn)品與纖維素醚及美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　纖維素醚、本公司產(chǎn)品、美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

由表2可見(jiàn)，使用纖維素醚的砂漿，抗流掛性及觸變性能不好。添加公司產(chǎn)品的砂漿，抗流掛性及觸變性能得到明顯改善。美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品與纖維素醚復(fù)配使用，砂漿各項(xiàng)指標(biāo)均最好，但此產(chǎn)品價(jià)格昂貴，且不能單獨(dú)使用，推廣應(yīng)用比較困難。

3　有機(jī)膨潤(rùn)土在保溫砂漿中的應(yīng)用

疏水性是保溫砂漿的一個(gè)重要指標(biāo)，關(guān)系著保溫系統(tǒng)的保溫節(jié)能效果及耐久性；并且砂漿防水性能差，直接導(dǎo)致對(duì)外墻涂料的防水性能要求升高，這會(huì)提高成本，造成資源浪費(fèi)。因此，憎水劑在面層砂漿保溫漿料中的應(yīng)用，降低砂漿吸水量成為必然。

目前市場(chǎng)上傳統(tǒng)的憎水劑主要有脂肪酸金屬鹽(如硬脂酸鈣、硬脂酸鋅等)和有機(jī)硅類的憎水劑。脂肪酸金屬鹽的單位成本相對(duì)較低，缺點(diǎn)是難以迅速與水泥砂漿均勻拌合；粉末狀的有機(jī)硅憎水劑著名產(chǎn)品有道康寧SHP-50和國(guó)民淀粉SEAL 80，總體成本較高。英國(guó)ROCKWOOD推出的防水劑是一種納米級(jí)的分散性層狀硅酸鹽材料，該產(chǎn)品在水泥基的系統(tǒng)中具有較好的分散性，能極大增強(qiáng)砂漿的憎水性，但該產(chǎn)品國(guó)內(nèi)售價(jià)較高，限制了其普及使用。

3.1 有機(jī)膨潤(rùn)土的優(yōu)點(diǎn)

浙江豐虹研發(fā)中心以優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土為原料，研發(fā)出一種新型多功能復(fù)合憎水劑。該產(chǎn)品具有很好的憎水性能，添加之后能夠降低砂漿的吸水率，可以廣泛用于需要有憎水功能的砂漿產(chǎn)品中；并且原料來(lái)自于天然無(wú)機(jī)物，其疏水功能不隨時(shí)間和周圍環(huán)境的改變而改變，使砂漿具有穩(wěn)定的憎水性；產(chǎn)品還能降低干粉砂漿產(chǎn)品的收縮率，減少砂漿的開裂現(xiàn)象，有利于改善提高砂漿的施工性能，提高潤(rùn)滑性，能夠控制砂漿的粘度，改善其流變性能；與國(guó)外產(chǎn)品相比，具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

3.2 對(duì)比試驗(yàn)

試驗(yàn)采用的砂漿配比見(jiàn)表1。吸水量根據(jù)JC/ T993-2006測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　本公司產(chǎn)品、英國(guó)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

由表3可以看出，未添加憎水劑的砂漿吸水率較高，憎水性能較差，而且砂漿觸變性能較差。添加本公司產(chǎn)品的砂漿，憎水性及觸變性能得到明顯改善。本公司產(chǎn)品的使用效果稍差于英國(guó)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品，有待于進(jìn)一步完善。

4　結(jié)語(yǔ)

新型干粉砂漿用膨潤(rùn)土產(chǎn)品的研制成功拓展了本公司膨潤(rùn)土產(chǎn)品新的應(yīng)用領(lǐng)域，完善了

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品以天然膨潤(rùn)土為原料，不僅在性能上有許多明顯的優(yōu)勢(shì)，而且具有良好的環(huán)境效益，市場(chǎng)前景良好。

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【試驗(yàn)研究】

【試驗(yàn)研究】

Application of New Rheopectic Assistant and Multi-function Composite Water Repellent in Dry Mixed Mortar

SHUAI Yong-xin, ZHOU Ze-xiong, SONG Hai-ming
(Zhejiang Fenghong New Materials Co., Ltd., Anji 313300, China)

Abstract:Structure and characters of bentonite are described in the article. Application of rheopectic assistant and water repellent in dry mixed mortar are introduced, and new rheopectic assistant and multi-function composite water repellent developed by our company are introduced in detail.

Key words:bentonite; mortar; rheopectic assistant; water repellent

【收稿日期】2015-01-09

【文章編號(hào)】1007-9386(2015)03-0004-02

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【中圖分類號(hào)】TQ047；P619.255