羟丙基甲基纤维素醚特别是羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)在商品砂浆中具有极其广泛的用途,用量很大,作为保水剂、增稠剂和粘接剂。在普通干粉砂浆、外墙外保温砂浆、自流平砂浆、瓷砖粘结砂浆、高性能建筑腻子、抗裂内外墙腻子、防水砂浆、石膏基砂浆、填缝剂等材料中,纤维素醚起到重要的作用。纤维素醚对于砂浆体系的操作性能、湿粘性、可操作时间和砂浆的施工方法都有着重要的影响。
建材领域常用的羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)除了粘度和取代度的不同,还有表面改性与非表面改性的区别,羟丙基甲基纤维素醚的表面改性是指在一定的温度与PH值条件下用乙二醛对纤维醚进行表面处理,经此处理的羟丙基甲基纤维素醚在投入到中性的冷水中只分散而不会产生溶胀产生粘度,起到延迟溶胀作用,而此时的水溶液再搅拌5-10分钟后或将溶液环境调整为碱性时,纤维素醚开始溶胀产生粘度,这是为了简单、快速地得到纤维素醚胶体,这种经过表面处理的类型即通常所指速溶型。当速溶型纤维素醚处于碱性环境时,如:PH>9时,乙二醛这种保护作用会快速失效,纤维素醚会快速地溶胀形成胶体,也就是说在水泥基材料中,速溶型与非速溶型的溶解速度是没有差别的。
速溶型羟丙基甲基纤维素是为水剂产品设计的,基于认知、宣传及生产上的原因,市场上的羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)多为速溶型,速溶型纤维素醚是否适合于水泥基产品是很多砂浆生产厂家一直关心的问题。本文阐述了表面改性(速溶型)与非表面改性(非速溶型)的纤维素醚应用于瓷砖胶中,不同养护条件下拉伸胶粘强度上的差异。
2.1.1 水泥:海螺水泥集团生产的山水牌42.5#普通硅酸盐水泥,水泥的基本性能如表1 所示。
表1 水泥的基本性能
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抗压强度(MPa) |
抗折强度(MPa) |
凝结时间(h:min) |
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3天 |
28天 |
3天 |
28天 |
初凝 |
终凝 |
海螺42.5水泥 |
4.36 |
6.29 |
24.6 |
45.7 |
2h:35min |
3h:45min |
2.1.2 硅砂:采用河砂。两种河砂(30-50目与50-140目)的粒径分布如图1。
2.1.3 科森羟丙基甲基纤维素:选用了取代度在同一范围,粘度为12万左右的羟丙基甲基纤维素醚,表面处理(速溶型)与非表面处理(非速溶型)各16个样品。样品的主要技术指标如表2。
表2 两类羟丙基甲基纤维素醚的相关技术指标
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粘度(mPa.s)* |
灰份 (%) |
水份 (%) |
甲氧基含量 (%) |
羟丙氧基含量 (%) |
速溶型样品 |
122156 |
2.79 |
3.68 |
20.63 |
8.84 |
非速溶型样品 |
129594 |
2.74 |
3.92 |
21.03 |
8.73 |
*粘度测试采用Brookfield DV-II型,测试指针为7号转速6转/分。测试环境为20度。
2.2.1实验方案:
研究参考目前市场上典型的最基本的瓷砖胶配方,保持其它组分及比例不变,为减少影响因素,不添加乳胶粉,仅变化羟丙基甲基纤维素醚种类,以比较羟丙基甲基纤维素对水泥基瓷砖胶拉拔强度的影响。配方各组份具体比例见表3。
表3 实验配比
原材料 |
添加比例(%) |
普通硅酸盐水泥 |
35 |
中砂(30-50目) |
24.6 |
细砂(50-140目) |
40 |
特耐斯纤维素醚 |
0.4 |
2.2.2 测试方法:
测试试件的成型、养护和测试参照JC/T 547-2005《陶瓷墙地砖胶粘剂》行业标准中相关的方法进行,以满足工作性为标准加水(23%)搅拌,在标准条件(23±2℃,50±5%)下成型。分别测试在不同养护条件下,瓷砖胶的拉拔强度,包括拉拔粘结原强度(28天标准条件养护),浸水后的拉拔粘结强度(7天标准条件养护+21天水养),20min开放时间拉拔强度和2天标准养护条件下的拉拔强度。本研究中,拉抻粘接强度采用中国建筑材料科学研究总院的LBY-V型拉拔仪进行测试,对混凝土板粘接拉拔加荷速度为250N/s。
采用FORMTEST自动维卡仪测试各个样品的凝结时间。
3.1 早强方面的影响:
养护条件为48小时标准实验室条件,混凝土板基面上的拉伸胶粘强度。
将两大类羟丙基甲基纤维素醚,各16个样品用在表3所列瓷砖胶配比中,按JC/T 547-2005中所描述的方法成型测试试件,于标准实验室环境下养护48小时后测试拉伸胶粘强度。将同类羟丙基甲基纤维素醚的拉伸胶粘测试数据放在一起,从统计学的角度来对比速溶型与非速溶型纤维素醚对瓷砖胶早期拉伸胶粘强度的影响。
从数据上来看,速溶型与非速溶型羟丙基甲基纤维素醚对于瓷砖胶早期拉伸胶粘强度的影响相差不大,从均值上仅相差2%左右,非速溶型略高于速溶型,可以认为两种类型的羟丙基甲基纤维素醚对瓷砖胶早期拉伸胶粘强度方面的影响没有本质差异。