纖維素醚在抹灰砂漿機(jī)械化施工中的應(yīng)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(jī)械化施工中的應(yīng)用

·欄目特約撰稿人：馮文利

山東方達(dá)康工業(yè)纖維素有限公司董事長(zhǎng)

植物保護(hù)學(xué)學(xué)士/植物病生理學(xué)碩士/高級(jí)工程師/天津

城建大學(xué)濟(jì)南大學(xué)河北農(nóng)業(yè)大學(xué)客座教授/中國(guó)散協(xié)專

家組成員

從事羥丙基甲基纖維素、可再分散乳膠粉生產(chǎn)工藝及砂漿配方技術(shù)研究/發(fā)明“馮氏砂子級(jí)配鑒定法”“三三三理論”“砂漿激活理論”“砂漿動(dòng)態(tài)平衡理論”“砂漿現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量鑒定法”/主編《中國(guó)砂漿與裝備技術(shù)》《建筑預(yù)拌砂漿添加劑和設(shè)備百問(wèn)》《建筑材料商品砂漿添加劑選用》

抹灰砂漿的機(jī)械化施工在近年來(lái)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(jiàn)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(jī)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。

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(zhǎng)的時(shí)間使水泥持續(xù)水化，提高砂漿與基材的附著力。通過(guò)改性的纖維素醚對(duì)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(xì)，新拌砂漿的初始稠度上升越快。

⒉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(hù)的一類砂漿統(tǒng)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(shí)驗(yàn)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。

目前，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)走勢(shì)下行，各行各業(yè)都在探索轉(zhuǎn)型升級(jí)，“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維已經(jīng)在諸多行業(yè)中形成一種新的經(jīng)營(yíng)和銷售模式，并且成效顯著，對(duì)傳統(tǒng)模式造成強(qiáng)力沖擊。在建筑施工中，最傳統(tǒng)的莫過(guò)于抹灰砂漿的人工操作，不管是近代還是現(xiàn)代，不管是農(nóng)村還是城市，我國(guó)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(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低，尤其在勞動(dòng)力人口越來(lái)越少的今天，這樣的施工模式顯然非常落后，必然會(huì)遭到淘汰。目前，國(guó)內(nèi)抹灰砂漿的機(jī)械化施工主要分三種模式，一是以干粉砂漿為主體的機(jī)械化抹灰施工；二是以濕拌砂漿為主體的機(jī)械化抹灰施工；三是以工地現(xiàn)場(chǎng)攪拌砂漿為主體的機(jī)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(dāng)?shù)氐恼叨悺Ｓ捎跈C(jī)械化抹灰施工在國(guó)內(nèi)剛開(kāi)始普及，所以失敗的很多，遇到的問(wèn)題也很多，總體來(lái)說(shuō)，就是人機(jī)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(jì)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(dòng)度好，硬化后不會(huì)出現(xiàn)空鼓開(kāi)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(jī)械化施工向全國(guó)推廣過(guò)程中，一定要做好先期的實(shí)驗(yàn)儲(chǔ)備，詳細(xì)掌握里面的每一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，做好培訓(xùn)工作。

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬x

在抹灰砂漿機(jī)械化施工過(guò)程中，由于人機(jī)料的配合沒(méi)有達(dá)到要求，經(jīng)常會(huì)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(kāi)裂等問(wèn)題。這些問(wèn)題嚴(yán)重影響著抹灰砂漿的施工進(jìn)程，因此，我們要把好質(zhì)量關(guān)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)將砂漿的狀態(tài)調(diào)整到最好。在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，我們要分析每一項(xiàng)原材料在其中所起到的作用和原理，我們要達(dá)到能夠根據(jù)外界因素的變化隨時(shí)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(qiáng)度等指標(biāo)是衡量砂漿性能的要素，但對(duì)于機(jī)械化施工而言，這些指標(biāo)是不夠的，本實(shí)驗(yàn)還要通過(guò)砂漿的開(kāi)放時(shí)間、流動(dòng)度、抗流掛性等試驗(yàn)及全面的分析，配比出最適合于機(jī)械化施工的抹灰砂漿，并通過(guò)市場(chǎng)上常見(jiàn)的螺桿泵進(jìn)行操作實(shí)踐，為機(jī)械化施工在全國(guó)的推廣提供試驗(yàn)依據(jù)。

三、試驗(yàn)過(guò)程和討論

⒈主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備

不銹鋼保水率測(cè)定儀、砂漿稠度儀、凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀、抗折抗壓一體機(jī)、流動(dòng)度跳桌、飾面磚拉伸強(qiáng)度測(cè)定儀、砂漿噴涂機(jī)等。

⒉主要實(shí)驗(yàn)材料

42.5普通硅酸鹽水泥、II級(jí)粉煤灰、級(jí)配砂、纖維素醚。

⒊實(shí)驗(yàn)配方

水泥　粉煤灰　級(jí)配砂　纖維素醚120　 100　 100　 0.35

⒋抹灰砂漿保水率實(shí)驗(yàn)以及結(jié)果分析

依據(jù)DIN18555- 7《礦物基粘接砂漿的測(cè)試——用濾紙法測(cè)保水率》，分別將黏度為5萬(wàn)、10萬(wàn)、15萬(wàn)、20萬(wàn)以及方達(dá)康機(jī)噴專用纖維素醚（以下簡(jiǎn)稱FDKJP）進(jìn)行保水率的測(cè)試。具體步驟如下：

（1）稱量干燥潔凈的測(cè)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(jì)算保水率。

（7）重復(fù)試驗(yàn)，取兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值，如果兩個(gè)測(cè)試值中有一個(gè)超出平均值的5%，則視為這組數(shù)據(jù)無(wú)效。最后得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

從上述實(shí)驗(yàn)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(wàn)到10萬(wàn)時(shí)是增長(zhǎng)趨勢(shì)，從10萬(wàn)到20萬(wàn)時(shí)是降低趨勢(shì)，而FDKJP的保水率達(dá)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(jī)進(jìn)行噴涂實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)當(dāng)纖維素醚的保水率低于92%時(shí)，砂漿在放置一段時(shí)間后容易發(fā)生泌水現(xiàn)象，而且，在剛開(kāi)始噴涂時(shí)，特別容易堵管，所以在配制適用于機(jī)械化施工的抹灰砂漿時(shí)，我們應(yīng)選擇保水率較高的纖維素醚。

⒌抹灰砂漿2h稠度損失實(shí)驗(yàn)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(shí)稠度損失要求小于30%。本實(shí)驗(yàn)將黏度為5萬(wàn)、10萬(wàn)、15萬(wàn)、20萬(wàn)以及FDKJP進(jìn)行2h稠度損失實(shí)驗(yàn)，具體步驟如下：

（1）用濕抹布潤(rùn)濕砂漿稠度儀的容積筒、試錐表面，并用潤(rùn)滑油輕擦滑桿。

（2）將新拌合的砂漿裝入容積筒內(nèi)，用搗棒均勻地插搗數(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(dòng)螺母，并調(diào)整表盤指針，在滑桿頂部和螺桿底部接觸時(shí)，調(diào)整表盤指針歸零。

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

（5）在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)將砂漿放置2h，然后重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，計(jì)算砂漿的2h稠度損失。最后得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

從上述實(shí)驗(yàn)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(shuō)明纖維素醚黏度越高，砂漿的稠度穩(wěn)定性越好，砂漿的抗分層性能越好。但在實(shí)際噴涂時(shí)發(fā)現(xiàn)，在后期的找平處理時(shí)，由于纖維素醚的黏度太高，砂漿和抹子之間的粘聚性也會(huì)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(kāi)放時(shí)間實(shí)驗(yàn)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(huì)使砂漿在較短的時(shí)間內(nèi)形成一定的強(qiáng)度，影響后續(xù)的找平施工，所以有必要對(duì)砂漿的凝結(jié)時(shí)間進(jìn)行分析。將黏度為5萬(wàn)、10萬(wàn)、15萬(wàn)、20萬(wàn)以及FDKJP進(jìn)行凝結(jié)時(shí)間測(cè)試。具體的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（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(shí)間測(cè)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，然后再擰緊相關(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(cè)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)緩慢而均勻地垂直壓入砂漿內(nèi)部25mm深，每次貫入時(shí)記錄儀表讀數(shù)，貫入桿至少離開(kāi)容器邊緣或任何早先貫入部位12mm。

（5）在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，實(shí)際貫入阻力值在成型后2h開(kāi)始測(cè)定，然后每隔半小時(shí)測(cè)定一次，至貫入阻力達(dá)到0.3MPa后，改為15min測(cè)定一次，直至貫入阻力值達(dá)到0.7MPa為止。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

從上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，纖維素醚的黏度值在10萬(wàn)到20萬(wàn)的區(qū)間內(nèi)，凝結(jié)時(shí)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(shuō)，保水率越高，砂漿的凝結(jié)時(shí)間越長(zhǎng)。

⒎抹灰砂漿流動(dòng)度實(shí)驗(yàn)以及結(jié)果分析

噴涂設(shè)備的損耗和抹灰砂漿的流動(dòng)度有很大的關(guān)系。本測(cè)試依然將黏度為5萬(wàn)、10萬(wàn)、15萬(wàn)、20萬(wàn)以及FDKJP進(jìn)行流動(dòng)度測(cè)試。具體步驟如下：

（1）測(cè)試之前，先用濕抹布擦拭流動(dòng)度錐形模和水平流動(dòng)臺(tái)，將錐形模放置在流動(dòng)臺(tái)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(gè)不同方向沿直徑等距離測(cè)定砂漿流動(dòng)所形成的餅的直徑。

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

例如我們?cè)诙嗝襟w實(shí)驗(yàn)演示的過(guò)程中，主要選擇一些操作難度較高且具有一定危險(xiǎn)性的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，利用多媒體演示的方法在確保實(shí)驗(yàn)成功率的同時(shí)，保障了學(xué)生的安全。我們根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)搜集相關(guān)的實(shí)驗(yàn)視頻，在利用微課制作軟件進(jìn)行視頻的編輯，將教師的講解有效融入多媒體實(shí)驗(yàn)視頻中。通過(guò)這樣的形式，我們不僅在課堂上將多媒體試驗(yàn)視頻進(jìn)行播放，還通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將視頻發(fā)布給學(xué)生，讓學(xué)生能夠隨時(shí)隨地對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行復(fù)習(xí)，從而進(jìn)一步提升了初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。此外，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，在發(fā)展學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的同時(shí)，也為學(xué)生發(fā)展了信息化應(yīng)用素養(yǎng)，使學(xué)生獲得了更加全面的發(fā)展。

（5）根據(jù)加水量和干粉料質(zhì)量之比計(jì)算水料比。

（6）分析在同等水料比的條件下試驗(yàn)砂漿的流動(dòng)度。試驗(yàn)結(jié)果如下：

從實(shí)驗(yàn)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(dòng)度越低。也就說(shuō)明纖維素醚的黏度越高，砂漿的阻力越大，對(duì)設(shè)備的磨損也就越大。所以，再次從流動(dòng)度試驗(yàn)中得出對(duì)于抹灰砂漿的機(jī)械化施工來(lái)說(shuō)，纖維素醚的黏度越低越好。

⒏抹灰砂漿抗流掛性實(shí)驗(yàn)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(huì)使砂漿下垂，甚至滑落，嚴(yán)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(yōu)良的觸變性和抗流掛性。本實(shí)驗(yàn)將纖維素醚黏度為5萬(wàn)、10萬(wàn)、15萬(wàn)、20萬(wàn)以及FDKJP進(jìn)行抗滑移試驗(yàn)。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(qiáng)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(qiáng)水泥板上，靜置1min。

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

通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，5萬(wàn)和10萬(wàn)黏度的纖維素醚在將纖維增強(qiáng)板垂直豎立后，瓷磚直接滑了下來(lái)，而15萬(wàn)黏度和20萬(wàn)黏度的纖維素醚以及FDKJP均沒(méi)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(huì)發(fā)生滑移現(xiàn)象。另外，通過(guò)機(jī)噴實(shí)踐發(fā)現(xiàn)FDKJP這款纖維素噴出來(lái)的砂漿表面特別平整，非常有利于施工。

⒐抹灰砂漿的強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)以及結(jié)果分析

用黏度為5萬(wàn)、10萬(wàn)、15萬(wàn)、20萬(wàn)、25萬(wàn)的纖維素醚配制成機(jī)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(gè)，在恒溫恒濕箱（溫度23±2℃，相對(duì)濕度50±10%）中養(yǎng)護(hù)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(yàn)機(jī)測(cè)定其抗壓強(qiáng)度，記錄數(shù)據(jù)，取平均值，得到的折線圖如下：

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著纖維素醚黏度的增高，抹灰砂漿的強(qiáng)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(guò)程中，會(huì)引入大量穩(wěn)定的氣泡，在水泥硬化后，這些氣泡會(huì)形成大量的空隙，從而使砂漿的強(qiáng)度值降低。所以，適用于機(jī)械化施工的抹灰砂漿，一定要能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度值，一定要選用合適的纖維素醚。

四、結(jié)論

人機(jī)料的配合是機(jī)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(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只有使用合適的纖維素醚，才能確保砂漿的各個(gè)性能均能滿足機(jī)噴需要。在機(jī)噴實(shí)踐中，經(jīng)過(guò)山東方達(dá)康工業(yè)纖維素有限公司改性過(guò)的纖維素醚，達(dá)到保水率大于92%，2h稠度損失率小于5%，具有合適的開(kāi)放時(shí)間和良好抗流掛性，并且對(duì)砂漿的強(qiáng)度值影響不大。