纖維素醚在抹灰砂漿機械化施工中的應(yīng)用

抹灰砂漿的機械化施工在近年來取得了突破性的發(fā)展。抹灰砂漿也由傳統(tǒng)的工地自拌發(fā)展到了目前常見的干混砂漿和濕拌砂漿，其性能的優(yōu)越性和穩(wěn)定性是助推機械化抹灰發(fā)展的關(guān)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。本實驗通過調(diào)整纖維素醚黏度和保水的變化，以及通過合成改性，研究抹灰砂漿的保水率、2h稠度損失、開放時間、抗流掛性、流動度等實驗指標對機械化施工的影響。最終發(fā)現(xiàn)，纖維素醚具有保水率高、包裹性好等特點，特別適用于抹灰砂漿的機械化施工，并且抹灰砂漿的各項指標都符合國家標準。

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(wěn)定性和保水作用，被廣泛應(yīng)用在建材工業(yè)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(xù)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。

2 抹灰砂漿：

抹灰砂漿是應(yīng)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(tǒng)稱。其主要是將水泥、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(zhì)墻體上面用于找平的砂漿。

在建筑施工中，最傳統(tǒng)的莫過于抹灰砂漿的人工操作，不管是在近代還是在現(xiàn)代，不管是在農(nóng)村還是在城市，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，必然會遭到淘汰的。目前國內(nèi)抹灰砂漿的機械化施工主要分三種模式：
  1.以干粉砂漿為主體的機械化抹灰施工，2.以濕拌砂漿為主體的機械化抹灰施工，3.以工地現(xiàn)場攪拌砂漿為主體的機械化抹灰施工。這三種施工方式在因地域而異，因砂漿而異，因當?shù)氐恼叨?。由于機械化抹灰施工在國內(nèi)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(shè)備，則是耐磨性以及工作的連續(xù)性和設(shè)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(xiàn)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在向全國的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(shù)環(huán)節(jié)，做好培訓(xùn)工作。

二.實驗?zāi)康暮鸵饬x

在抹灰砂漿的機械化施工過程中，由于人機料的配合沒有達到要求，經(jīng)常會出現(xiàn)設(shè)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(zhì)量關(guān)，通過實驗將砂漿的狀態(tài)調(diào)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(jù)外界因素的變化隨時調(diào)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實驗手段，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、抗流掛性等試驗全面的分析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(jù)。

三.試驗過程和討論

1 主要實驗設(shè)備：

不銹鋼保水率測定儀、砂漿稠度儀、凝結(jié)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。

2 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

3 實驗配方：

4 抹灰砂漿保水率實驗以及結(jié)果分析

依據(jù)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、20萬以及機噴專用纖維素醚（以下均以FDKJP表示）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(zhì)量m1以及8片中速定性濾紙質(zhì)量m2。（2）將新拌合的砂漿分三次填入試模，并用搗棒由內(nèi)到外插搗數(shù)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(zhì)量m3。（4）用2片金屬濾網(wǎng)覆蓋在砂漿表面，再在濾網(wǎng)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(wǎng)），迅速稱量濾紙質(zhì)量m4。（6）計算保水率。（7）重復(fù)試驗，取兩組實驗數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)無效。最后得到的實驗數(shù)據(jù)如下：

從上述實驗數(shù)據(jù)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，而機噴專用纖維素醚的保水率達到了93%以上。砂漿的保水率越高，砂漿越不容易出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。在用砂漿噴涂機進行噴涂實驗的時候，發(fā)現(xiàn)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(fā)生泌水現(xiàn)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(yīng)選擇保水率較高的纖維素醚。

5 抹灰砂漿2h稠度損失實驗以及結(jié)果分析

根據(jù)GB/T25181-2010《預(yù)拌砂漿》規(guī)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(nèi)，用搗棒均勻的插搗數(shù)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(diào)整表盤指針，在滑桿頂部和螺桿底部接觸時，調(diào)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(zhuǎn)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(yǎng)護室內(nèi)將砂漿放置2h，然后重復(fù)以上實驗步驟，計算砂漿的2h稠度損失。最后得到的實驗數(shù)據(jù)如下：

從上述實驗數(shù)據(jù)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(wěn)定性要越好，砂漿的抗分層性能要越好。但在實際噴涂時發(fā)現(xiàn)，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。

6 抹灰砂漿開放時間實驗以及結(jié)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(fā)，會使砂漿在較短的時間內(nèi)形成一定的強度，影響后續(xù)的找平施工，所以有必要對砂漿的凝結(jié)時間進行分析。具體的實驗步驟如下，將黏度為5萬、10萬、15萬、20萬以及FDKJP進行凝結(jié)時間測試，（1）將制備好的砂漿裝入砂漿容器內(nèi)，使砂漿表面低于容積筒10mm。（2）將容器放在凝結(jié)時間測定儀的壓力表座上，，調(diào)節(jié)螺母，使貫入試針與砂漿表面接觸。（3）壓入試針到砂漿內(nèi)部深度為25mm，然后在擰緊相關(guān)螺母，使壓力表指針調(diào)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(nèi)緩慢而均勻的垂直壓入砂漿內(nèi)部25mm深，每次貫入時記錄儀表讀數(shù)，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(yǎng)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(shù)據(jù)如下：

從上述實驗數(shù)據(jù)可以看出，纖維素醚的黏度值在10萬到20萬的區(qū)間內(nèi)，凝結(jié)時間變化不大，并且和保水率也呈現(xiàn)一定的相關(guān)性，也就是說，保水率越高，砂漿的凝結(jié)時間越長。

7 抹灰砂漿流動度實驗以及結(jié)果分析

噴涂設(shè)備的損耗和抹灰砂漿的流動度有很大的關(guān)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(nèi)，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砂漿流動所形成的餅的直徑。（5）根據(jù)加水量和干粉料質(zhì)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(jié)果如下：

從實驗數(shù)據(jù)可以看出，在同等水料比的情況下，纖維素醚的黏度越高，砂漿的流動度值越低。，也就說明纖維素醚的黏度越高，砂漿的阻力越大，對設(shè)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。

8 抹灰砂漿抗流掛性實驗以及結(jié)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，嚴重砂漿的平整度，給后期的施工造成極大的麻煩。所以，好的砂漿一定要有優(yōu)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的抹在纖維增強水泥板上待用。（2）將表面積為100mm×100mm的陶質(zhì)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(fā)現(xiàn)，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(xiàn)象，并且FDKJP具有很好的觸變性，再將瓷磚旋轉(zhuǎn)一定角度仍然垂直豎立，都不會發(fā)生滑移現(xiàn)象。另外，通過機噴實踐發(fā)現(xiàn)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。

9 抹灰砂漿的強度實驗以及結(jié)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(lián)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(yǎng)護28d，然后在烘箱中烘干至恒重，用DYE-300型數(shù)字式抗壓壓力試驗機測定其抗壓強度，記錄數(shù)據(jù)，取平均值，得到的折線圖如下：

通過上述實驗發(fā)現(xiàn)，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(wěn)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(shè)計要求的強度值，一定要選用合適的纖維素醚。

四.結(jié)論

人機料的配合是機械化施工的關(guān)鍵因素，而砂漿的質(zhì)量則是重中之重。通過實驗發(fā)現(xiàn)，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，只有經(jīng)過山東方達康工業(yè)纖維素有限公司改性過的纖維素醚才能達到保水率大于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。

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