砂浆用化学添加剂

摘要：介绍了商品砂浆用各种化学外加剂的分类、性质与用途。参考混凝土外加剂的分类对砂浆外加剂进行了分类，并讨论了砂浆外加剂与混凝土外加剂的性能要求的异同点。对商品砂浆中经常使用的纤维、聚合物胶粉等也进行了讨论。总结了目前干粉砂浆相关的标准和正在制定的标准。
关键词：商品砂浆；干粉砂浆；外加剂；聚合物胶粉
1．引言
商品砂浆包括预拌砂浆和干粉砂浆，是近几年在我国发展起来的新型建筑材料…。商品砂浆具有施工速度快、质量容易保证、环保施工、多种功能、利于建筑新技术和现代化施工技术的推广等优点，符合我国经济发展和建筑业发展趋势。商品砂浆用外加剂是保证商品砂浆质量和功能的最主要成分，各种商品砂浆质量的保证和功能化的获得主要是通过引入各种性能的化学和矿物外加剂来实现的，这一点与商品混凝土有相似之处。尽管我国砂浆外加剂研究与应用已有一定的进展，但与砂浆外加剂发展成熟的国家相比较，还有很大差距，已有的砂浆外加剂
是远远满足不了实际需求_2J。因此应该加强提高我国的商品砂浆外加剂开发研究。
2商品砂浆用外加剂的分类
2．1商品砂浆的分类
干粉砂浆的组成根据品种不同组成材料也不同，主要有：水泥、石灰粉、石膏粉、轻砂、石英砂、珍珠岩、聚苯颗粒、蛭石、粉煤灰、聚合物胶粉、纤维以及各种化学外加剂，如塑化剂、缓凝剂、分散剂、引气剂、活化剂等。装饰性干拌砂浆还要添加不同着色材料。商品砂浆的种类很多，法国一个砂浆工厂就能生产40～50种。商品砂浆从生产和施工方式上可分为预拌砂浆和干粉砂浆；从用途上可分为普通砂浆(砌筑、抹灰、地面砂浆等)和特种砂浆，包括：自流平地面砂浆、防水砂浆、保温砂浆、装饰砂浆、修复砂浆、特殊用途砂浆、粘结砂浆、水泥基灌注料等特种工程材料。
2．2干粉砂浆用外加剂的分类
砂浆用化学外加剂与混凝土用化学外加剂既有相似之处，又有所不同。这主要是由于砂浆与混凝土的用途不同所决定的。混凝土主要用作结构材料，而砂浆主要是饰面和粘结材料。参考混凝土外加剂的分类方法，砂浆化学外加剂也可以按化学成分和主要功能用途进行分类。
(1)按化学成分分类
1)无机盐类砂浆外加剂：如早强剂、防冻剂、速凝剂、膨胀剂、着色剂、防水剂等。
2)高分子表面活性剂：这类外加剂主要是表面活性剂，如塑化剂(减水剂)、减缩剂、消泡剂、引气剂、乳化剂等。
3)树脂类高分子：如聚合物乳液、可再分散聚合物胶粉、纤维素醚、水溶性高分子材料等。
(2)按主要功能分类
1)改善新拌砂浆工作性能(流变性能)的外加剂，包括增塑剂(减水剂)、引气剂、保水剂、增粘剂(粘度调节剂)。
2)调节砂浆凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、超缓凝剂、速凝剂、早强剂等。
3)改善砂浆耐久性的外加剂，引气剂、防水剂、阻锈剂、杀菌剂，碱一集料反应抑制剂。http://www.hnfzb.gov.cn/a/zhuanji/jiaqikuai/2012/0307/649744.html。
4)改善砂浆体积稳定性的外加剂，膨胀剂、减缩剂。
5)改善砂浆力学性能的外加剂，聚合物乳液、可再分散聚合物胶粉、纤维素醚等。
6)改善砂浆装饰性的外加剂，着色剂，表面美化剂，光亮剂。
7)特殊条件下施工的外加剂，防冻剂、自流平砂浆外加剂等。
8)其他，如杀菌剂、纤维等。
3干粉砂浆专用化学外加剂性质和用途
砂浆材料与混凝土材料的重要区别在于砂浆作为铺筑和粘结材料，使用时一般为薄层结构，而混凝土大多数情况下作为结构材料使用，用量也大。所以商品混凝土施工时对工作性的要求主要是稳定性、流动性和流动性保持能力。而砂浆使用时主要要求则是保水性能好、粘聚性和触变形性能。
3．1保水剂
砌筑砂浆、抹灰砂浆、保温砂浆、自流平地面砂浆、防水砂浆等都需要使用保水剂，以保证砂浆具有足够的保水能力，防止水分的过度蒸发和基层的吸水而开裂和降低砂浆的强度。保水剂一般采用增加液体粘度或聚合物类有机材料，如纤维素醚类物质(甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素)，此外水溶性高分子聚合物如聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等也有显著增加水溶液粘度的作用，增加砂浆的保水能力。聚合物乳液和可再分散聚合物胶粉一般作为改善砂浆粘结性能的材料，但他们也有很好的保水能力。聚合物材料的保水性能与其组成、结构和相对分子质量有密切关系。水溶性高分子类保水剂对水溶液粘度的影响与溶液的酸碱度有密切关系。一般作为水泥砂浆的保水剂在碱性环境中使用时，要求这些材料在碱性环境中是稳定的。
无机材料中，沸石粉、膨润土、硅藻土、硅灰、膨胀剂和硫酸铝等也具有很好的保水能力，特别是多孔类的矿物材料。
3．2可再分散聚合物胶粉
目前用在干粉砂浆中的聚合物胶粉主要有以下几种：①苯乙烯．丁二烯共聚物；②苯乙烯.丙烯酸共聚物；③醋酸乙烯酯均聚物；④聚丙烯酸酯均聚物；⑤醋酸苯乙烯共聚物；⑥醋酸乙烯酯．乙烯共聚物等，大多数为醋酸乙烯．乙烯共聚物粉料。聚合物粉末通常是白色的具有干流动性的白色粉末，灰分约有5%～10%，灰分主要来自于隔离剂。聚合物粉末的典型粒径约为0.08ram，当然这是乳液颗粒聚集体的尺寸，在水中重新分散以后，乳液颗粒典型粒径为1。5tan，以乳液形式直接使用的乳液颗粒的典型的粒径一般为0.2tan左右，因此聚合物粉末形成乳液的颗粒粒径比较大一些13J。对聚合物胶粉的物理性能和质量要求见表1。
可再分散性聚合物粉末制备方法可分为两种，一是采用现有的某些乳液通过喷雾干燥加工而成的，其程序是先通过乳液聚合获得聚合物乳液，然后经过喷雾干燥而获得的。在喷雾干燥之前为了防止胶粉的团聚和改善性能，常加入一些助剂，如杀菌剂、喷雾干燥助剂、增塑剂、消泡剂等，在喷雾干燥过程中，或者刚刚干燥之后还要加入隔离剂，以防止粉末在储存过程中发生结团。常用的隔离剂有粉体二氧化硅、碳酸钙等。德国的巴斯福公司报道了通过加有干燥助剂的聚合物水分散体来制备聚合物粉末的方法。向待干燥的聚合物水分散体中加入一种聚电解质作为干燥助剂，该聚电解质可以离解成聚离子和相反离子的方式溶于水基分散介质中，聚离子的电荷与分散的聚合物微粒的表面电荷极性相反。美国哈罗和哈西公司提供了一种改进聚合物粉末稳定性的方法，通过对含有选用的低HLB值表面活性剂的乳液聚合物进行喷雾干燥的方
法得到的适宜于用作水泥改性剂聚合物胶粉。
表1聚合物粉末的质量要求
砂浆中的聚合物可以改善对基体的粘结性能，免蒸养加气块设备报价。还可以使地面层避免起尘，提高耐磨性、抗裂性、抗折和抗拉强度。E【DTEX开发了具有提高流动性的可再分散胶粉，这种产品可以用于自流平系统的合成胶凝材料，使用无需再添加超塑化剂[引。
3．3缓凝剂(超缓凝剂)与促凝剂
缓凝剂目前主要使用的产品有糖钙、糖蜜等，用作缓凝剂还有羟基酸(柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸、水杨酸、乙酸、马来酸、单宁酸、乙糖酸等)，碳水化合物(蔗糖)或其他一些化合物(丙三醇、聚乙烯、甲基硅铝酸钠、对氨基苯磺酸)等。商品砂浆使用的缓凝剂主要应该考虑两个方面，一是预拌砂浆用缓凝剂，预拌砂浆搅拌运到工地以后，施工时间长，所以要求砂浆有足够的施工时间，甚至要求砂浆24h或者36h，以满足较长施工时间的要求。可作为超缓凝剂使用的物质有磷酸盐、羟基羧酸(盐)、多元醇等，这些材料虽然能长时间延缓砂浆的凝结时间，但不会引起砂浆长龄期力学性能的降低；另一方面，干粉砂浆缓凝剂也与混凝土用缓凝剂有所区别，因干粉砂浆的胶凝材料除硅酸盐水泥外，还有高铝水泥、硫铝酸盐水泥、石膏、石灰等，所以使用的缓凝剂也主要是羟基羧酸盐、磷酸盐、硼砂等。你看加气块吊具。
可选择的早强促凝类材料有无机盐类早强剂，如氯化钙、氯化钠、硝酸钙、亚硝酸钠、硝酸钠、硝酸钾、硫代硫酸钠、硫酸钾、硫酸铝、碳酸钾和碳酸钠等；有机物类的促凝材料有三乙醇胺、甲酸钙、乙酸钠、乙酸钙和乳酸铁等；天然矿石类促凝物质有煅烧明矾石制成的早强剂、芒硝等。此外，一些人工合成的矿物类物质有铝酸钙、氟铝酸钙和硫铝酸钙矿物。
3．4防冻剂
防冻剂的作用防止在负温下施工的砂浆和混凝土受到冻害，保持一定的过冷液体，使水泥的水化反应继续进行，砂浆或混凝土的强度保持一定增长。通常一些降低水溶液冰点的无机盐类常作为防冻组分使用。
混凝土防冻剂中严禁使用氯盐类防冻剂用于钢筋混凝土和预应力混凝土结构中，严禁尿素等防冻组分用于封闭结构的混凝土施工。砂浆中一般不含有钢筋，且施工时体积小，散热快，容易受到冻害，在没有钢筋的砂浆中可以采用含氯的防冻组分。现在我国尚没有砂浆防冻剂的标准，使用时一般参考混凝土防冻剂行业标准《混凝土防冻剂》(J(；475—2002)。一些化合物的饱和溶液的最低共溶点温度见表2。
表2化合物水溶液的冰点
3．5消泡剂
消泡剂的种类很多，常用的消泡剂有：具有分支结构的醇类物质(如异丙醇、异戊醇)、高级脂肪醇(二异丁基甲醇)、脂肪酸及脂肪酸脂类(如豆油、蓖麻油等)、酰胺类(二硬脂酸乙二胺等)、磷酸脂类等。磷酸三丁酯是常用的消泡剂，可用于水溶液的消泡，也可以用于其他物质的消泡；有机硅化合物(聚二甲基硅氧烷)，既可用于水溶液体系消泡，也可以用于非水溶液消泡，它的表面张力极低，易于在溶液表面铺展，形成液膜的表面强度很低，它的含量，只需要十万分之几就可以起到消泡左右。但由于有机硅类消泡剂不溶于水，使用时需要制成乳液和粉剂产品。可以通过在分子中引入聚环氧丙烷或环氧乙烷亲水基改善其溶解性。国民淀粉、德国明凌公司等现在都有粉状的消泡剂，在配置干粉砂浆产品时使用非常方便。
良好的消泡剂必须具备较好的化学稳定性、低于被消泡介质的表面张力和不溶于被消泡介质等条件。对于砂浆混凝土等强碱性体系，要求消泡剂具有较好的分散性和破泡性，同时，又具有较好的抑泡性和耐碱性。需要注意的是，消泡剂的针对性很强，在一种体系中有消泡作用而在另一体系中可能会产生引气作用，因此，针对不同体系应选择最有效的消泡剂或复合消泡剂。
3．6减缩剂与膨胀剂
为了防止砂浆收缩开裂，特别是自流平地面和防水砂浆类薄层材料，常常采用减缩剂和膨胀剂。减缩剂的主要化学成分可用通式R10(AO)nR2来表示，其中主链A为两种碳原子数为2-4的烷基顺序嵌聚合和随机嵌段聚合而得到；n表示聚合度，通常为2.5；R为氢原子、烷基、硅烷基或苯基等；典型的减缩剂有低级醇环氧乙烷加成物，聚醚和聚乙二醇等。减缩剂一般为液体产品，能增大水的粘度，降低水的表面张力，一般可以减少混凝土的干缩20%-40%，早期减少干缩值可达到50%或者更多。经验表明，每立方米混凝土掺加1kg减缩剂的效果相当于掺加5kg膨胀剂或者少用8kg水。减缩剂可以与膨胀剂一起使用，两者相互取长补短，协调作用，在减少砂浆混凝土开裂方面会取得更好的效果。事实上加气块多少钱一方。
3．7增塑剂(减水剂)
砂浆用增塑剂是指能改善新拌砂浆流变性能和工作性的外加剂，主要包括各种普通减水剂，高效减水剂、缓凝剂和引气剂等。在砌筑砂浆和抹面砂浆中为了改善砂浆的和易性和保水性，常加入减水剂、引气剂和纤维素类增粘剂，使新拌砂浆在容易抹面施工的同时，还具有一定的触变性。具有适宜触变性能的砂浆砌筑时表现出砂浆填充饱满、不流淌和砌筑性能好的特点。
作为混凝土外加剂广泛使用的减水剂在砂浆中也可以使用，但应根据砂浆的品种和性能进行选择。砌筑和抹面砂浆采用木质素磺酸盐或糖钙类普通减水剂就可以满足使用要求，而且因为普通减水剂具有一定的引气性能，对砂浆的和易性也有改善。自流平地面砂浆、修补砂浆等特种砂浆材料一般采用高效减水剂(超塑化剂)，普通减水剂满足不了自流平和高强度的要求。现在使用的高效减水剂包括萘系高效减水剂(』3．萘磺酸盐甲醛缩合物)、蜜胺树脂高效减水剂、脂肪族磺酸盐系高效减水剂、氨基磺酸盐系高效减水剂和聚羧酸类高性能减水剂。现在使用
最广泛的是萘系高效减粉剂水剂，在我国用量占高效减水剂总量的90%左右，我国各个地区都有生产厂家，液体和粉剂产品都有工业化产品。蜜胺系高效减水剂在我国也有一定规模的生产，产量相对较小，产品也是液体和粉剂两种。在干粉砂浆生产中采用粉剂产品，在预拌砂浆生产中，采用液体产品比较方便计量和控制。其他类型的高效减水剂现在粉剂产品较少，大多数以液体产品供应，在预拌混凝土生产中应用。
在干粉砂浆生产中采用的高效减水剂时，首先从产品形态上必须选用粉剂产品。其次从外观上根据需要选择适宜的产品类型。蜜胺系高效减水剂粉剂产品为白色粉末，液体是无色和淡黄色均匀液体，适用于对颜色要求严格的装饰砂浆或石膏作为胶凝材料的制品。一般掺加高效减水剂后，砂浆和混凝土的收缩有增大的趋势_6J。不同的高效减水剂对水泥混凝土的收缩性能影响是不同的，不同超塑化剂对混凝土收缩性能影响结果见表3。
表3不同类型减水剂收缩性能
注：PNS-萘系超塑化剂，PMS-蜜胺树脂超塑化剂，AS-氨基磺酸系超塑化剂，』心-蒽系高效减水剂。
可见，与基准混凝土相比，掺加减水剂的混凝土各龄期的收缩率具有不同程度的增加，蜜胺系高效减水剂的收缩要小一些。需要注意的是掺加减水剂以后，早期的收缩率比基准增大明显，而早期混凝土结构薄弱，裂缝很容易出现。所以在选择砂浆用减水剂时，在其他性能满足要求时，其对砂浆收缩性能的影响也是重要的考虑因素。
3．8纤维
对于增强水泥用纤维材料原则上有如下方面的要求：①几何特征：长度应大于临界长度，长径比应大于一定的临界值。表面应尽量粗糙，以便于水泥基体相粘结形成牢固的结构；②力学性能：抗拉强度与弹性模量要尽量高，韧性要好，极限伸长率大，泊松比要低；③物理性能：密度不宜太大，耐热性与耐燃性好，并且具有抗大气老化性能；④化学性能：抗碱性能好，与硅酸盐系统水泥有良好的相容性，尽可能具有对化学品的耐腐蚀性；⑤来源广泛，价格适中，对环境和人体无害_6J。
常用的纤维有：天然矿物纤维，如石棉、纤维状硅灰石、纤维状海泡石等；人造矿物纤维，如抗碱玻璃纤维和抗碱矿棉等；陶瓷纤维，如碳纤维，碳化硅纤维，氧化铝纤维等；天然有机纤维，如纤维素纤维、多种麻纤维，椰子壳纤维等植物纤维；有机合成纤维，如聚丙烯纤维、维纶、晴纶、丙纶、聚乙烯与芳纶纤维等。常见纤维的物理化学性能参见表4。
近几年，聚丙烯纤维在砂浆混凝土中获得了广泛应用。聚丙烯(Polypropylene)纤维，又被简称为PP纤维，丙纶纤维，工程上又被称为混凝土及砂浆抗裂合成纤维(微纤维)。工程上使用的合成纤维按美国ASTMC-11 16和ASTMC．1018对混凝土用合成纤维的定义分成两类：一类是外
掺型合成纤维，仅用于抑制混凝土的塑性收缩裂缝；另一类是增强型合成纤维，它既能控制混凝土塑性收缩裂缝又能控制硬化混凝土的温度和收缩裂缝，可提高混凝土综合性能，可替代金属网用于控制非结构裂缝。聚丙烯纤维掺量约为0.6～3.0kg/m3，1kg丙稀纤维在lm3混凝土中几千万到2亿条，其乱向分布可减少砂浆混凝土的塑性收缩，减少砂浆混凝土的塑性开裂。表4增强水泥用纤维的物理力学性能
3．9防潮剂/防水剂
易遭受破坏的外墙和高层楼房，应采用防水商品砂浆。防水剂的品种比较多，可分为无机防水剂和有机防水剂两大类。干粉砂浆中多采用有机类防水剂，主要有增水性的表面活性剂和聚合物乳液或水溶性树脂材料。掺加憎水性的表面活性剂，对砂浆拌合物具有分散、引气、减水，能够改善砂浆拌合物的均匀性和工作性。同时使硬化砂浆的毛细孑L和表面具有憎水化，阻止水分的渗入，从而使砂浆具有良好的抗水渗性和抗气渗性。
憎水性表面活性剂一般为高级饱和或不饱和有机酸以及它们的碱金属水溶性盐，其中有硬脂酸、棕榈酸、油酸、环烷酸混合物、松香酸以及它们的盐。环烷皂酸是最有效和最便宜的憎水剂之一。有机硅憎水剂在建筑防水中占有重要的地位，它们可以直接掺入水泥砂浆作为防水剂，或者以水溶液或乳液形式喷涂在建筑物表面，提高砂浆的防水性和耐久性，并且能与水泥混凝土表面产生化学结合，形成牢固的憎水性表面层。不同防水剂的防水性能参见表5。
表5掺加有机硅防水剂的砂浆(1：4)的吸水率和渗透性
掺乙基硅酸钠防水剂的砂浆的72h的吸水率为甲基硅酸钠的1/14和空白试块的l/16，掺羟乙基硅氧烷砂浆的吸水率更低，仅为空白砂浆的1/50，
3．10杀菌防霉剂
对已经硬化的砂浆或混凝土起到防霉、防菌或防虫性能的物质可作为杀菌防霉剂使用。常用的化合物有多卤化酚、化合物497乳液以及铜化合物等。其中一些材料可以磨细后加入到水泥中，也可以作为外加剂在使用时加入[5I。研究发现这类外加剂掺量超过3％以后对砂浆混凝土的性能有影响，对于其杀菌性能的长期作用还没有深人研究。
4我国商品砂浆相关标准
目前已经制定实施的干混砂浆的有关标准有：
．JC86(}-2000混凝土小型空心砌块砌筑砂浆
JC861-2000混凝土小型空心砌块灌孔混凝土
J(’,890-2001蒸压加气混凝土用砌筑砂浆于抹面砂浆
J(2/T906-2002混凝土地面用水泥基耐磨材料
．Jc/Tg07-2002混凝土界面处理剂
．JCfl’894-2001聚合物水泥防水涂料
GBl 8445-2001水泥基渗透结晶型防水材料
YB/T 9261-98水泥基灌浆材料施工技术规程
．JC/Tg02-2002建筑表面用有机硅防水剂
DBJ 01-55-2001无机防水堵漏材料质量检验评定标准．
J(2901-2002水泥混凝土养护剂
．JC/T539-1994混凝土和砂浆用染料及其试验方法
正在制定或将要制定的标准有：陶瓷墙地砖用胶粘剂，陶瓷墙地砖用添缝剂，聚合物水泥防水砂浆，砂浆增塑剂等。
5结语
商品砂浆在我国刚刚处于发展阶段，但生产与推广商品砂浆是必然趋势。严格的配比、不同用途的干粉砂浆工厂化预制、商品化供应、机械化施工将有利于保证建筑工程的质量，提高施工速度。但在我国真正大量使用砂浆还需要作大量的基础工作，其中商品砂浆专用的外加剂产品的研究开发也是必须开展的基础工作之一。作为商品砂浆用的关键材料，可再分散聚合物胶粉在国内还没有成熟的生产技术和条件，尽管国内一些单位正在进行可再分散聚合物胶粉的研究和试验工作，但产品质量与国外成熟产品相比差距很大。其他一些干粉砂浆用粉状外加剂，我国也没有成熟的系列产品，也需要进一步结合我国的材料特点和砂浆种类进行系统研究。在产品研究应用的同时，相应的检验检测方法和标准也应尽早制定。这些方面需要生产企业、设计施工、科研单位与质检机构共同努力，才能使商品砂浆在我国建筑工程中得到广泛应用

(责任编辑：admin)

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