羥丙基甲基纖維素醚特別是羥丙基甲基纖維素醚(HPMC)在商品砂漿中具有極其廣泛的用途,用量很大,作為保水劑、增稠劑和粘接劑。在普通干粉砂漿、外墻外保溫砂漿、自流平砂漿、瓷磚粘結砂漿、高性能建筑膩子、抗裂內(nèi)外墻膩子、防水砂漿、石膏基砂漿、填縫劑等材料中,纖維素醚起到重要的作用。纖維素醚對于砂漿體系的操作性能、濕粘性、可操作時間和砂漿的施工方法都有著重要的影響。
建材領域常用的羥丙基甲基纖維素醚(HPMC)除了粘度和取代度的不同,還有表面改性與非表面改性的區(qū)別,羥丙基甲基纖維素醚的表面改性是指在一定的溫度與PH值條件下用乙二醛對纖維醚進行表面處理,經(jīng)此處理的羥丙基甲基纖維素醚在投入到中性的冷水中只分散而不會產(chǎn)生溶脹產(chǎn)生粘度,起到延遲溶脹作用,而此時的水溶液再攪拌5-10分鐘后或?qū)⑷芤涵h(huán)境調(diào)整為堿性時,纖維素醚開始溶脹產(chǎn)生粘度,這是為了簡單、快速地得到纖維素醚膠體,這種經(jīng)過表面處理的類型即通常所指速溶型。當速溶型纖維素醚處于堿性環(huán)境時,如:PH>9時,乙二醛這種保護作用會快速失效,纖維素醚會快速地溶脹形成膠體,也就是說在水泥基材料中,速溶型與非速溶型的溶解速度是沒有差別的。
速溶型羥丙基甲基纖維素是為水劑產(chǎn)品設計的,基于認知、宣傳及生產(chǎn)上的原因,市場上的羥丙基甲基纖維素醚(HPMC)多為速溶型,速溶型纖維素醚是否適合于水泥基產(chǎn)品是很多砂漿生產(chǎn)廠家一直關心的問題。本文闡述了表面改性(速溶型)與非表面改性(非速溶型)的纖維素醚應用于瓷磚膠中,不同養(yǎng)護條件下拉伸膠粘強度上的差異。
2.1.1 水泥:海螺水泥集團生產(chǎn)的山水牌42.5#普通硅酸鹽水泥,水泥的基本性能如表1 所示。
表1 水泥的基本性能
抗壓強度(MPa) | 抗折強度(MPa) | 凝結時間(h:min) | ||||
3天 | 28天 | 3天 | 28天 | 初凝 | 終凝 | |
海螺42.5水泥 | 4.36 | 6.29 | 24.6 | 45.7 | 2h:35min | 3h:45min |
2.1.2 硅砂:采用山東本地河砂。兩種河砂(30-50目與50-140目)的粒徑分布如圖1。
2.1.3 特耐斯羥丙基甲基纖維素:選用了取代度在同一范圍,粘度為12萬左右的羥丙基甲基纖維素醚,表面處理(速溶型)與非表面處理(非速溶型)各16個樣品。樣品的主要技術指標如表2。
表2 兩類羥丙基甲基纖維素醚的相關技術指標
粘度(mPa.s)* | 灰份 (%) | 水份 (%) | 甲氧基含量 (%) | 羥丙氧基含量 (%) | |
速溶型樣品 | 122156 | 2.79 | 3.68 | 20.63 | 8.84 |
非速溶型樣品 | 129594 | 2.74 | 3.92 | 21.03 | 8.73 |
*粘度測試采用Brookfield DV-II型,測試指針為7號轉(zhuǎn)速6轉(zhuǎn)/分。測試環(huán)境為20度。
2.2.1實驗方案:
研究參考目前市場上典型的最基本的瓷磚膠配方,保持其它組分及比例不變,為減少影響因素,不添加乳膠粉,僅變化纖維素醚種類,以比較羥丙基甲基纖維素對水泥基瓷磚膠拉拔強度的影響。配方各組份具體比例見表3。
表3 實驗配比
原材料 | 添加比例(%) |
普通硅酸鹽水泥 | 35 |
中砂(30-50目) | 24.6 |
細砂(50-140目) | 40 |
特耐斯纖維素醚 | 0.4 |
2.2.2 測試方法:
測試試件的成型、養(yǎng)護和測試參照JC/T 547-2005《陶瓷墻地磚膠粘劑》行業(yè)標準中相關的方法進行,以滿足工作性為標準加水(23%)攪拌,在標準條件(23±2℃,50±5%)下成型。分別測試在不同養(yǎng)護條件下,瓷磚膠的拉拔強度,包括拉拔粘結原強度(28天標準條件養(yǎng)護),浸水后的拉拔粘結強度(7天標準條件養(yǎng)護+21天水養(yǎng)),20min開放時間拉拔強度和2天標準養(yǎng)護條件下的拉拔強度。本研究中,拉抻粘接強度采用中國建筑材料科學研究總院的LBY-V型拉拔儀進行測試,對混凝土板粘接拉拔加荷速度為250N/s。
采用FORMTEST自動維卡儀測試各個樣品的凝結時間。
3.1 早強方面的影響:
養(yǎng)護條件為48小時標準實驗室條件,混凝土板基面上的拉伸膠粘強度。
將兩大類纖維素醚,各16個樣品用在表3所列瓷磚膠配比中,按JC/T 547-2005中所描述的方法成型測試試件,于標準實驗室環(huán)境下養(yǎng)護48小時后測試拉伸膠粘強度。將同類羥丙基甲基纖維素醚的拉伸膠粘測試數(shù)據(jù)放在一起,從統(tǒng)計學的角度來對比速溶型與非速溶型纖維素醚對瓷磚膠早期拉伸膠粘強度的影響。
從數(shù)據(jù)上來看,速溶型與非速溶型羥丙基甲基纖維素醚對于瓷磚膠早期拉伸膠粘強度的影響相差不大,從均值上僅相差2%左右,非速溶型略高于速溶型,可以認為兩種類型的羥丙基甲基纖維素醚對瓷磚膠早期拉伸膠粘強度方面的影響沒有本質(zhì)差異。