纖維素醚在抹灰砂漿機械化施工中的應用

·欄目特約撰稿人：馮文利

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纖維素醚在抹灰砂漿機械化施工中的應用

·欄目特約撰稿人：馮文利

山東方達康工業纖維素有限公司董事長

植物保護學學士/植物病生理學碩士/高級工程師/天津

城建大學濟南大學河北農業大學客座教授/中國散協專

家組成員

從事羥丙基甲基纖維素、可再分散乳膠粉生產工藝及砂漿配方技術研究/發明“馮氏砂子級配鑒定法”“三三三理論”“砂漿激活理論”“砂漿動態平衡理論”“砂漿現場質量鑒定法”/主編《中國砂漿與裝備技術》《建筑預拌砂漿添加劑和設備百問》《建筑材料商品砂漿添加劑選用》

抹灰砂漿的機械化施工在近年來取得了突破性的發展。抹灰砂漿也由傳統的工地自拌發展到了目前常見的干混砂漿和濕拌砂漿，其性能的優越性和穩定性是助推機械化抹灰發展的關鍵因素，而纖維素醚作為抹灰砂漿的核心添加劑，有著不可替代的作用。

一、綜述

1.纖維素醚

纖維素醚是指纖維素上的羥基部分或全部被醚基取代的纖維衍生物。在鈣離子存在的情況下，由于非離子型水溶性纖維素醚具有懸浮穩定性和保水作用，被廣泛應用在建材工業中。其重要特性是在建筑材料中的保水能力，一定摻量的纖維素醚保持的水分可在砂漿中保持足夠長的時間使水泥持續水化，提高砂漿與基材的附著力。通過改性的纖維素醚對砂漿的稠度和抗下滑能力都有很大的影響，隨著纖維素醚黏度和摻量的增加，砂漿稠度增大；纖維素醚粒徑越細，新拌砂漿的初始稠度上升越快。

⒉抹灰砂漿

抹灰砂漿是應用涂刷在建筑基面上起到找平或者提供保護的一類砂漿統稱。其主要是用水泥、填料、骨料和多種功能性外加劑配制而成。本實驗所配制的抹灰砂漿主要用在加氣混凝土砌塊、粉煤灰砌塊、陶粒磚等輕質墻體上面用于找平的砂漿。

目前，國內經濟走勢下行，各行各業都在探索轉型升級，“互聯網+”的思維已經在諸多行業中形成一種新的經營和銷售模式，并且成效顯著，對傳統模式造成強力沖擊。在建筑施工中，最傳統的莫過于抹灰砂漿的人工操作，不管是近代還是現代，不管是農村還是城市，我國的施工方式就是將抹灰砂漿用抹刀一抹子一抹子地刮到墻上去，然后用鋁合金刮杠刮平，這樣的施工方式顯然費時費力，效率低，尤其在勞動力人口越來越少的今天，這樣的施工模式顯然非常落后，必然會遭到淘汰。目前，國內抹灰砂漿的機械化施工主要分三種模式，一是以干粉砂漿為主體的機械化抹灰施工；二是以濕拌砂漿為主體的機械化抹灰施工；三是以工地現場攪拌砂漿為主體的機械化抹灰施工。這三種施工方式因地域而異，因砂漿而異，因當地的政策而異。由于機械化抹灰施工在國內剛開始普及，所以失敗的很多，遇到的問題也很多，總體來說，就是人機料的配合不夠嫻熟。具體到施工工人就是舊思維下的新模式，一遇到困難就喪失信心；具體到噴涂設備，則是耐磨性以及工作的連續性和設計的合理性需要提高。具體到砂漿，則要求不離析、不沉降，和易性好，流動度好，硬化后不會出現空鼓開裂。但目前能把這三方面全部做好的只有一小部分。所以，在抹灰砂漿的機械化施工向全國推廣過程中，一定要做好先期的實驗儲備，詳細掌握里面的每一個技術環節，做好培訓工作。

二、實驗目的和意義

在抹灰砂漿機械化施工過程中，由于人機料的配合沒有達到要求，經常會出現設備堵管、砂漿流掛、蹦砂粒、干得太快或太慢、砂漿硬化后空鼓開裂等問題。這些問題嚴重影響著抹灰砂漿的施工進程，因此，我們要把好質量關，通過實驗將砂漿的狀態調整到最好。在做實驗的過程中，我們要分析每一項原材料在其中所起到的作用和原理，我們要達到能夠根據外界因素的變化隨時調整砂漿配方的能力。就普通抹灰砂漿而言，保水率、2h稠度損失、強度等指標是衡量砂漿性能的要素，但對于機械化施工而言，這些指標是不夠的，本實驗還要通過砂漿的開放時間、流動度、抗流掛性等試驗及全面的分析，配比出最適合于機械化施工的抹灰砂漿，并通過市場上常見的螺桿泵進行操作實踐，為機械化施工在全國的推廣提供試驗依據。

三、試驗過程和討論

⒈主要實驗設備

不銹鋼保水率測定儀、砂漿稠度儀、凝結時間測定儀、抗折抗壓一體機、流動度跳桌、飾面磚拉伸強度測定儀、砂漿噴涂機等。

⒉主要實驗材料

42.5普通硅酸鹽水泥、II級粉煤灰、級配砂、纖維素醚。

⒊實驗配方

水泥　粉煤灰　級配砂　纖維素醚120　 100　 100　 0.35

⒋抹灰砂漿保水率實驗以及結果分析

依據DIN18555- 7《礦物基粘接砂漿的測試——用濾紙法測保水率》，分別將黏度為5萬、10萬、15萬、20萬以及方達康機噴專用纖維素醚（以下簡稱FDKJP）進行保水率的測試。具體步驟如下：

（1）稱量干燥潔凈的測保水用的試模和不透水片的質量m1以及8片中速定性濾紙質量m2。

（2）將新拌合的砂漿分三次填入試模，并用搗棒由內到外插搗數次，使砂漿表面略高于試模邊緣，然后用抹刀將多余的砂漿刮去，再用抹刀以較平的角度在試模表面反方向刮平砂漿。

（3）清理試模周邊的保溫砂漿，稱量試模、下不透水片與保溫砂漿的總質量m3。

（4）用2片金屬濾網覆蓋在砂漿表面，再在濾網表面放上8片濾紙，用不透水片蓋在濾紙表面，以2kg的重物把不透水片壓著。

（5）靜止2min后移走重物及不透水片，取出濾紙（不包括濾網），迅速稱量濾紙質量m4。

（6）計算保水率。

（7）重復試驗，取兩組實驗數據的平均值，如果兩個測試值中有一個超出平均值的5%，則視為這組數據無效。最后得到的實驗數據如下：

從上述實驗數據可以看出，抹灰砂漿的保水率在纖維素醚的黏度從5萬到10萬時是增長趨勢，從10萬到20萬時是降低趨勢，而FDKJP的保水率達到了93%以上。砂漿的保水率越高，砂漿越不容易出現泌水現象。在用砂漿噴涂機進行噴涂實驗的時候，發現當纖維素醚的保水率低于92%時，砂漿在放置一段時間后容易發生泌水現象，而且，在剛開始噴涂時，特別容易堵管，所以在配制適用于機械化施工的抹灰砂漿時，我們應選擇保水率較高的纖維素醚。

⒌抹灰砂漿2h稠度損失實驗以及結果分析

根據GB/T25181- 2010《預拌砂漿》規定要求，普通抹灰砂漿的兩小時稠度損失要求小于30%。本實驗將黏度為5萬、10萬、15萬、20萬以及FDKJP進行2h稠度損失實驗，具體步驟如下：

（1）用濕抹布潤濕砂漿稠度儀的容積筒、試錐表面，并用潤滑油輕擦滑桿。

（2）將新拌合的砂漿裝入容積筒內，用搗棒均勻地插搗數次，使砂漿表面低于容積筒10mm。

（3）將試錐尖端輕抵砂漿表面，擰緊制動螺母，并調整表盤指針，在滑桿頂部和螺桿底部接觸時，調整表盤指針歸零。

（4）擰開制動螺母，試錐插入砂漿10s后，擰緊制動螺母，旋轉表盤螺母，在滑桿頂部和螺桿底部再次接觸時，記錄砂漿的稠度值。

（5）在標準養護室內將砂漿放置2h，然后重復以上實驗步驟，計算砂漿的2h稠度損失。最后得到的實驗數據如下：

從上述實驗數據可以看出，隨著纖維素醚黏度的增高，砂漿的2h稠度損失值要逐漸變小，也說明纖維素醚黏度越高，砂漿的稠度穩定性越好，砂漿的抗分層性能越好。但在實際噴涂時發現，在后期的找平處理時，由于纖維素醚的黏度太高，砂漿和抹子之間的粘聚性也會越大，不利于施工。所以，在保證砂漿不沉降、不分層的情況下，纖維素醚的黏度值越低越好。

⒍抹灰砂漿開放時間實驗以及結果分析

抹灰砂漿在噴涂到墻上之后，由于墻體基材的吸水和砂漿表面水分的蒸發，會使砂漿在較短的時間內形成一定的強度，影響后續的找平施工，所以有必要對砂漿的凝結時間進行分析。將黏度為5萬、10萬、15萬、20萬以及FDKJP進行凝結時間測試。具體的實驗步驟如下：

（1）將制備好的砂漿裝入砂漿容器內，使砂漿表面低于容積筒10mm。

（2）將容器放在凝結時間測定儀的壓力表座上，調節螺母，使貫入試針與砂漿表面接觸。

（3）壓入試針到砂漿內部深度為25mm，然后再擰緊相關螺母，使壓力表指針調到零位。

（4）砂漿表面泌水不清除，測定貫入阻力值，用截面為30mm的貫入試針與砂漿表面接觸，在10s內緩慢而均勻地垂直壓入砂漿內部25mm深，每次貫入時記錄儀表讀數，貫入桿至少離開容器邊緣或任何早先貫入部位12mm。

（5）在標準養護條件下，實際貫入阻力值在成型后2h開始測定，然后每隔半小時測定一次，至貫入阻力達到0.3MPa后，改為15min測定一次，直至貫入阻力值達到0.7MPa為止。實驗數據如下：

從上述實驗數據可以看出，纖維素醚的黏度值在10萬到20萬的區間內，凝結時間變化不大，并且和保水率也呈現一定的相關性，也就是說，保水率越高，砂漿的凝結時間越長。

⒎抹灰砂漿流動度實驗以及結果分析

噴涂設備的損耗和抹灰砂漿的流動度有很大的關系。本測試依然將黏度為5萬、10萬、15萬、20萬以及FDKJP進行流動度測試。具體步驟如下：

（1）測試之前，先用濕抹布擦拭流動度錐形模和水平流動臺，將錐形模放置在流動臺中央。

（2）迅速將新拌好的砂漿填入試模內，抹去圓錐體試模頂部和四周多余砂漿。

（3）提起試模1min±20s后，從四個不同方向沿直徑等距離測定砂漿流動所形成的餅的直徑。

（4）跳桌15次，使砂漿進一步流動，再一次從四個不同方向沿直徑等距離測定砂漿流動所形成的餅的直徑。

例如我們在多媒體實驗演示的過程中，主要選擇一些操作難度較高且具有一定危險性的化學實驗，利用多媒體演示的方法在確保實驗成功率的同時，保障了學生的安全。我們根據具體的實驗內容，通過互聯網搜集相關的實驗視頻，在利用微課制作軟件進行視頻的編輯，將教師的講解有效融入多媒體實驗視頻中。通過這樣的形式，我們不僅在課堂上將多媒體試驗視頻進行播放，還通過互聯網將視頻發布給學生，讓學生能夠隨時隨地對實驗過程進行復習，從而進一步提升了初中化學實驗教學的效率。此外，這樣的實驗教學模式，在發展學生化學素養的同時，也為學生發展了信息化應用素養，使學生獲得了更加全面的發展。

（5）根據加水量和干粉料質量之比計算水料比。

（6）分析在同等水料比的條件下試驗砂漿的流動度。試驗結果如下：

從實驗數據可以看出，在同等水料比的情況下，纖維素醚的黏度越高，砂漿的流動度越低。也就說明纖維素醚的黏度越高，砂漿的阻力越大，對設備的磨損也就越大。所以，再次從流動度試驗中得出對于抹灰砂漿的機械化施工來說，纖維素醚的黏度越低越好。

⒏抹灰砂漿抗流掛性實驗以及結果分析

抹灰砂漿在噴涂到墻面之后，如果砂漿的抗流掛性不好，會使砂漿下垂，甚至滑落，嚴重影響砂漿的平整度，給后期的施工造成極大麻煩。所以，好的砂漿一定要有優良的觸變性和抗流掛性。本實驗將纖維素醚黏度為5萬、10萬、15萬、20萬以及FDKJP進行抗滑移試驗。具體步驟如下：

（1）將新拌好的砂漿用凹形抹刀均勻地抹在纖維增強水泥板上待用。

（2）將表面積為100mm×100mm的陶質磚粘貼在纖維增強水泥板上，靜置1min。

（3）然后將纖維增強水泥板垂直豎立，在（20±2）min后測量瓷磚滑移的距離。

通過實驗發現，5萬和10萬黏度的纖維素醚在將纖維增強板垂直豎立后，瓷磚直接滑了下來，而15萬黏度和20萬黏度的纖維素醚以及FDKJP均沒有滑移現象，并且FDKJP具有很好的觸變性，再將瓷磚旋轉一定角度仍然垂直豎立，都不會發生滑移現象。另外，通過機噴實踐發現FDKJP這款纖維素噴出來的砂漿表面特別平整，非常有利于施工。

⒐抹灰砂漿的強度實驗以及結果分析

用黏度為5萬、10萬、15萬、20萬、25萬的纖維素醚配制成機械化施工用的抹灰砂漿試樣，用70.7mm× 70.7mm×70.7mm的鋼制有底三聯試模制作成模具，每組試樣做三個，在恒溫恒濕箱（溫度23±2℃，相對濕度50±10%）中養護28d，然后在烘箱中烘干至恒重，用DYE- 300型數字式抗壓壓力試驗機測定其抗壓強度，記錄數據，取平均值，得到的折線圖如下：

通過上述實驗發現，隨著纖維素醚黏度的增高，抹灰砂漿的強度值越低。這是由于纖維素醚在水中形成高粘溶液，在砂漿的攪拌過程中，會引入大量穩定的氣泡，在水泥硬化后，這些氣泡會形成大量的空隙，從而使砂漿的強度值降低。所以，適用于機械化施工的抹灰砂漿，一定要能達到設計要求的強度值，一定要選用合適的纖維素醚。

四、結論

人機料的配合是機械化施工的關鍵因素，而砂漿的質量則是重中之重。通過實驗發現，只有使用合適的纖維素醚，才能確保砂漿的各個性能均能滿足機噴需要。在機噴實踐中，經過山東方達康工業纖維素有限公司改性過的纖維素醚，達到保水率大于92%，2h稠度損失率小于5%，具有合適的開放時間和良好抗流掛性，并且對砂漿的強度值影響不大。