干混砂浆中新型流变助剂的应用

帅永鑫，周泽雄，宋海明（浙江丰虹新材料股份有限公司，浙江 安吉 313300）



干混砂浆中新型流变助剂的应用

帅永鑫，周泽雄，宋海明
（浙江丰虹新材料股份有限公司，浙江 安吉 313300）

【摘 要】本文阐述了膨润土的晶体结构和特性，介绍了流变助剂及憎水剂在砂浆中的应用，并重点介绍了本公司研制的新型砂浆流变助剂和多功能复合憎水剂。

【关键词】膨润土；砂浆；流变助剂；憎水剂

在现有的建筑材料上，不管是作为外墙保温材料的砂浆还是用于室内装饰的砂浆，都对其保水性、增稠性、施工性、抗流挂性、触变性、储存稳定性、防沉降性、泵送性、耐腐性、防水性等有不同程度的要求，市场上的高分子助剂类材料往往不能同时满足以上要求，这就要求选择合适的外加剂来满足。膨润土由于具有流变性能稳定、价格低廉等优势，已被推广应用到砂浆系统中。本文主要介绍了水性膨润土流变助剂和有机膨润土在砂浆中的应用。

1　膨润土的结构和特性

膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石的结构特点决定了膨润土的性能。蒙脱石晶体是由两层硅氧四面体片和一层夹于其间的铝(镁)氧(羟基)八面体片构成的2∶1型层状硅酸盐结构，由于类质同象取代使蒙脱石层间产生负电荷，这些过剩负电荷通过吸附在晶层表面的阳离子来补偿。在水中，补偿阳离子可以被其他阳离子交换，这些被称为交换性阳离子。当交换性阳离子为有机阳离子时，则得到有机膨润土复合物，使其由亲水性变为亲油性。

在水分散体系中，交换性阳离子水合能和晶层底面的水化能引起蒙脱石发生膨胀，形成层面带负电荷的微粒薄片。这些薄片和因断键产生的正电荷端面因静电吸引在水中以端—面结合，形成包含着大量水分子的“卡房式”网状结构，使体系增稠。在高剪切力作用下，网络结构被破坏，粘度下降；除去剪切力时，网络结构恢复，粘度上升，这称为触变效应。

综上所述，膨润土主要具有阳离子交换特性、吸水膨胀性和触变性。天然膨润土不能直接应用在砂浆体系中，需经过提纯、改型和改性处理，以提高和改善其物化性能。

2　水性膨润土流变助剂在砂浆中的应用

在砂浆系统中，流变助剂主要用来控制砂浆的稠度、保水性和抗流挂性。目前市场上传统的增稠触变剂是羟乙基或羟丙基纤维素等改性纤维素醚产品，但容易出现结皮现象、润滑性差不易抹平、引气作用强降低砂浆强度、增加需水量等问题。美国ELEMENTIS推出的粘土类流变助剂由硅酸盐矿物改性而成，可部分替代纤维素醚产品，有效改善砂浆的施工操作性和抗流挂性能，并能提高砂浆的泵送性、贮存稳定性等，但由于其价格较高，在我国尚未得到普及使用。

2.1 水性膨润土流变助剂的优点

以优质天然膨润土为原料，研发出一种新型砂浆流变助剂。该产品可完全替代纤维素醚产品，产品在分散体系中独特的网络结构提高了砂浆的屈服值，显著改善了砂浆的抗流挂性能；其特殊的片晶结构和优良的触变性能降低了砂浆和工具的粘着力并减少了施工期间的粘度，大大提高了砂浆的施工性能，并可改善砂浆的泵送性及贮存稳定性；添加该产品后，还可降低用水量，砂浆配方中通常要加的减水剂就可以省略，或可以大大减少添加量；由于该产品以价格较低的膨润土为主要原料，产品价格优势明显，可有效降低生产成本。

2.2 对比试验

试验采用的砂浆配比见表1。抗流挂性根据EN 1308测试；保水性根据JG/T 230-2007砂浆保水性试验方法测试；粘度及触变指数采用Brookfield DV-Ⅱ+Pro粘度计测定。

表1　砂浆配比

砂浆的制备：将定量的水加入到砂浆搅拌机中(见下图)，在15s内将干粉料在搅拌下加入搅拌机，继续搅拌45s，然后静置2min，再搅拌15s即可。

砂浆制备装置

本产品与纤维素醚及美国竞争产品的对比结果见表2。

表2　纤维素醚、本公司产品、美国竞争产品试验结果对比

由表2可见，使用纤维素醚的砂浆，抗流挂性及触变性能不好。添加公司产品的砂浆，抗流挂性及触变性能得到明显改善。美国竞争产品与纤维素醚复配使用，砂浆各项指标均最好，但此产品价格昂贵，且不能单独使用，推广应用比较困难。

3　有机膨润土在保温砂浆中的应用

疏水性是保温砂浆的一个重要指标，关系着保温系统的保温节能效果及耐久性；并且砂浆防水性能差，直接导致对外墙涂料的防水性能要求升高，这会提高成本，造成资源浪费。因此，憎水剂在面层砂浆保温浆料中的应用，降低砂浆吸水量成为必然。

目前市场上传统的憎水剂主要有脂肪酸金属盐(如硬脂酸钙、硬脂酸锌等)和有机硅类的憎水剂。脂肪酸金属盐的单位成本相对较低，缺点是难以迅速与水泥砂浆均匀拌合；粉末状的有机硅憎水剂著名产品有道康宁SHP-50和国民淀粉SEAL 80，总体成本较高。英国ROCKWOOD推出的防水剂是一种纳米级的分散性层状硅酸盐材料，该产品在水泥基的系统中具有较好的分散性，能极大增强砂浆的憎水性，但该产品国内售价较高，限制了其普及使用。

3.1 有机膨润土的优点

浙江丰虹研发中心以优质膨润土为原料，研发出一种新型多功能复合憎水剂。该产品具有很好的憎水性能，添加之后能够降低砂浆的吸水率，可以广泛用于需要有憎水功能的砂浆产品中；并且原料来自于天然无机物，其疏水功能不随时间和周围环境的改变而改变，使砂浆具有稳定的憎水性；产品还能降低干粉砂浆产品的收缩率，减少砂浆的开裂现象，有利于改善提高砂浆的施工性能，提高润滑性，能够控制砂浆的粘度，改善其流变性能；与国外产品相比，具有明显的价格优势。

3.2 对比试验

试验采用的砂浆配比见表1。吸水量根据JC/ T993-2006测试，测试结果见表3。

表3　本公司产品、英国竞争产品试验结果对比

由表3可以看出，未添加憎水剂的砂浆吸水率较高，憎水性能较差，而且砂浆触变性能较差。添加本公司产品的砂浆，憎水性及触变性能得到明显改善。本公司产品的使用效果稍差于英国竞争产品，有待于进一步完善。

4　结语

新型干粉砂浆用膨润土产品的研制成功拓展了本公司膨润土产品新的应用领域，完善了

产品结构。产品以天然膨润土为原料，不仅在性能上有许多明显的优势，而且具有良好的环境效益，市场前景良好。

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【试验研究】

【试验研究】

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

【文章编号】1007-9386(2015)03-0004-02

【文献标识码】A

【中图分类号】TQ047；P619.255