余歡，張本山，屈哲輝

（1.廣州市高士實(shí)業(yè)有限公司，廣東 廣州 510450；2.華南理工大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510640）

膩?zhàn)邮墙ㄖ飰γ嫱苛鲜┕で氨夭豢缮俚难b修材料，其作用是對(duì)墻面基底進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)不平整的墻面修補(bǔ)、填坑補(bǔ)裂，從而為獲得均勻光亮平滑的漆面打好基礎(chǔ)。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程突飛猛進(jìn)和建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，內(nèi)外墻膩?zhàn)拥男枨罅恳膊粩嘣鲩L(zhǎng)，而其中添加劑的綠色化使用成為必然趨勢(shì)[1]。

淀粉是一種可再生的綠色資源，儲(chǔ)量豐富，世界多地均有大規(guī)模生產(chǎn)。由于其具有較好的粘度和成膜性等加工特性，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。淀粉醚是在堿催化作用下，淀粉分子中的羥基在醚化試劑作用下，通過(guò)醚化反應(yīng)生成的淀粉衍生物，可分為離子型淀粉醚和非離子型淀粉醚。由于淀粉的醚化作用，淀粉的親水性增強(qiáng)，同時(shí)其膨脹度加大，糊液粘度及其穩(wěn)定性提高，且在強(qiáng)堿性條件下醚鍵不易打開(kāi)。目前，應(yīng)用于膩?zhàn)又械牡矸勖眩蚱涿鸦椒ú煌?，醚化程度也有差異，?duì)酸堿及鹽的耐受性也有明顯差距，因此有些產(chǎn)品適用于普通內(nèi)墻膩?zhàn)樱行┊a(chǎn)品則可應(yīng)用于石膏基、灰鈣基和水泥基等外墻和各種功能性膩?zhàn)覽2]。

目前羧甲基淀粉醚在內(nèi)墻膩?zhàn)又袘?yīng)用較廣，其可以明顯提高膩?zhàn)拥某矶取⒖沽鲯煨?、抗下垂性和施工性，延長(zhǎng)開(kāi)放時(shí)間等，然而由于羧甲基淀粉醚是離子型淀粉醚，與石膏和水泥的相容性差，故其不能用在外墻膩?zhàn)又?，極大地限制了其應(yīng)用[3]。羥丙基淀粉醚是非離子型淀粉醚，與水泥石膏等膠凝材料相容性?xún)?yōu)良，過(guò)去的工作并沒(méi)有系統(tǒng)研究羥丙基淀粉醚這一非離子型淀粉醚在膩?zhàn)又械膽?yīng)用效果，不利于羥丙基淀粉醚的廣泛推廣。本研究通過(guò)試驗(yàn)，將羥丙基淀粉醚以不同添加量添加到基礎(chǔ)膩?zhàn)又?，研究其?duì)膩?zhàn)酉嚓P(guān)性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果可供業(yè)內(nèi)相關(guān)人士參考，并為羥丙基淀粉醚在建材領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用提供理論支持。

1 試驗(yàn)

1.1 主要原材料及儀器設(shè)備

重質(zhì)碳酸鈣：300目，廣州鴻創(chuàng)貿(mào)易有限公司；白水泥：32.5級(jí)，廣州穗花水泥廠(chǎng)；羥丙基甲基纖維素（HPMC）：粘度為100 Pa·s（5%水溶液），山東光大科技有限公司；羥丙基淀粉醚（HPS）：采用木薯淀粉自制，摩爾取代度為0.56，粘度為4.3 Pa·s（5%水溶液）。

膩?zhàn)訑嚢铏C(jī)：SJ-15，浙江大劍工貿(mào)有限公司；數(shù)字旋轉(zhuǎn)粘度儀：DV-I Prime，美國(guó)Brookfield公司；砂漿抗壓三聯(lián)試模：70.7mm，上海魅宇儀器設(shè)備有限公司；砂漿凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀：ZKS-100普通型，河北精威試驗(yàn)儀器有限公司；掃描電子顯微鏡：ZEISS Merlin，德國(guó)卡爾蔡司公司。

1.2 膩?zhàn)拥幕A(chǔ)配方（見(jiàn)表1）

表1 膩?zhàn)拥幕A(chǔ)配方

1.3 性能測(cè)試與表征

（1）膩?zhàn)觾魸{粘度測(cè)試：參照GB/T 1346—2011《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》，將膩?zhàn)游锪匣旌?，采用凈漿攪拌機(jī)攪拌，直到膩?zhàn)幼兊镁鶆?，觀(guān)測(cè)不到明顯的成團(tuán)后，轉(zhuǎn)移至1 L的高腳燒杯，采用Brookfield粘度計(jì)測(cè)試其粘度。

（2）膩?zhàn)恿鲃?dòng)度和保水性測(cè)試：參照J(rèn)GJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，其中保水性采用失水率的方法進(jìn)行測(cè)試[4]。

（3）膩?zhàn)诱辰Y(jié)強(qiáng)度測(cè)試：按JG/T 24—2000《合成樹(shù)脂乳液砂壁狀建筑涂料》進(jìn)行。

（4）膩?zhàn)涌箟汉涂拐蹚?qiáng)度測(cè)試：參照GB/T 17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法》進(jìn)行。

（5）膩?zhàn)訏呙桦婄R分析：將膩?zhàn)釉噳K經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)7 d后，壓碎取出一部分小塊狀樣品，放入45℃的鼓風(fēng)烘箱中烘至恒重，然后用樣品袋封裝，置于干燥皿中。以防止水泥與空氣和水分接觸而進(jìn)一步水化，而影響到最終的測(cè)試結(jié)果。在樣品進(jìn)入觀(guān)測(cè)室前，用雙面膠將其粘牢在樣品臺(tái)上，用洗耳球輕輕吹除其表面雜質(zhì)，接著噴金，然后置于觀(guān)測(cè)室中，選擇合適的放大倍數(shù)，觀(guān)測(cè)膩?zhàn)訕悠返奈⒂^(guān)形貌。

2 結(jié)果與討論

2.1 HPS摻量對(duì)膩?zhàn)訚{體粘度的影響（見(jiàn)圖1）

圖1 HPS摻量對(duì)膩?zhàn)诱扯鹊挠绊?/p>

由圖1可以看出，隨著HPS摻量增加，膩?zhàn)訚{體的粘度逐漸增大，當(dāng)HPS用量大于0.06%時(shí)，粘度增長(zhǎng)幅度減緩。HPS的增稠機(jī)理是淀粉經(jīng)過(guò)羥丙基醚化改性后，獲得了親水基團(tuán)羥丙基，其在水中的膨脹度增加，并且其親水分子鏈與疏水分子鏈相互纏繞，增大了膩?zhàn)芋w系流體的體積，壓縮了重鈣和水泥凝膠顆粒分散流動(dòng)的空間，從而使膩?zhàn)訚{體的粘度增大[5]。這說(shuō)明HPS可以顯著提高膩?zhàn)訚{體的粘度，提高其和易性，方便施工。

2.2 HPS摻量對(duì)膩?zhàn)訚{體流動(dòng)度的影響

膩?zhàn)拥牧鲃?dòng)度可以反映其可塑性，通過(guò)測(cè)試膩?zhàn)訚{體與標(biāo)準(zhǔn)試件之間的摩擦力，推斷出膩?zhàn)臃蹖?shí)際使用時(shí)的需水量。膩?zhàn)拥牧鲃?dòng)度越大，說(shuō)明其需水量越少，在實(shí)際施工中，就越有利。HPS摻量對(duì)膩?zhàn)恿鲃?dòng)度的影響見(jiàn)圖2。

圖2 HPS摻量對(duì)膩?zhàn)恿鲃?dòng)度的影響

由圖2可見(jiàn)，隨著HPS摻量的增加，膩?zhàn)訚{體的流動(dòng)度先減小后增大。HPS當(dāng)摻量超過(guò)0.04%時(shí)，其流動(dòng)度快速增大，直至超過(guò)不添加HPS的膩?zhàn)訚{體。這是因?yàn)?，?dāng)HPS摻量較少時(shí)，其在體系中主要起增稠增粘作用；但當(dāng)達(dá)到一定用量時(shí)，由于HPS分子極性較HPMC強(qiáng)，其鏈長(zhǎng)也較HPMC更短，其能在水泥顆粒表面形成穩(wěn)定的膜，使原本互相吸附聚集在一起的水泥顆粒和重鈣顆粒被分散，并使這些顆粒之間的摩擦力減弱，從而起到了對(duì)HPMC聚合物的保護(hù)，以及克服膠凝材料聚沉的作用，最終使膩?zhàn)拥牧鲃?dòng)性增大[6]。

2.3 HPS摻量對(duì)膩?zhàn)颖砀蓵r(shí)間和保水性的影響（見(jiàn)圖3）

圖 3 HPS摻量對(duì)膩?zhàn)颖砀蓵r(shí)間和保水率的影響

由圖3可以看出：隨著HPS摻量的增加，膩?zhàn)拥谋砀蓵r(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)。當(dāng)HPS摻量從0.02%增加到 0.06%時(shí)，保水率顯著提高；當(dāng)HPS摻量大于0.06%時(shí)，保水率增加幅度減小。

其原因主要是：（1）由于HPS的保水作用，HPS分子結(jié)構(gòu)上的羥丙基是親水基團(tuán)，其與水分子結(jié)合，使自由水變成結(jié)合水，起到良好的保水作用。（2）摻入HPS使膩?zhàn)訚{體變稠，同時(shí)在機(jī)械攪拌作用下，HPS的一部分螺旋鏈結(jié)構(gòu)被拉直，大量的這種鏈和原本支鏈，以及膩?zhàn)芋w系中的膠凝顆粒粘接，交錯(cuò)相連，形成牢固的三維結(jié)構(gòu)，使水分子被牢牢地束縛在膩?zhàn)訚{體中，不易揮發(fā)，從而使表干時(shí)間延長(zhǎng)，起到了保水作用。（3）摻入HPS使膩?zhàn)訚{體變稠，體系中的一些氣體難以排出，這些氣體形成微小起泡，起到“滾珠效應(yīng)”，使膩?zhàn)拥氖┕ば缘玫礁纳?，并且在膩?zhàn)佑不?，這些小氣泡仍然彼此獨(dú)立存在，會(huì)阻隔毛細(xì)孔道，減緩游離水揮發(fā)速度，因此提高了膩?zhàn)拥谋Ｋ?，延長(zhǎng)了膩?zhàn)拥谋砀蓵r(shí)間。（4）HPS與水泥之間的相互作用，HPS具有良好的成膜性，其在膩?zhàn)訚{體中包裹住水泥，會(huì)延緩水泥的水化動(dòng)力學(xué)進(jìn)程，同時(shí)HPS被吸附在C-S-H凝膠和氫氧化鈣的水合物中，降低了體系各種離子（Na+、Ca2+和SO42-等）在孔液中的活動(dòng)力，從而進(jìn)一步延緩了水化進(jìn)程，最終的結(jié)果是表干時(shí)間延長(zhǎng)，保水性增加[7]。

2.4 HPS摻量對(duì)膩?zhàn)诱辰Y(jié)強(qiáng)度的影響

粘結(jié)強(qiáng)度是在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，膩?zhàn)釉噳K在持續(xù)增加的拉力下，膩?zhàn)颖砻娉霈F(xiàn)裂痕時(shí)，砂漿單位面積所承受的拉力。膩?zhàn)诱辰Y(jié)強(qiáng)度過(guò)低易出現(xiàn)墻面掉粉、脫裂等問(wèn)題。HPS摻量對(duì)膩?zhàn)诱辰Y(jié)強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖4。

圖 4 HPS摻量對(duì)膩?zhàn)诱辰Y(jié)強(qiáng)度的影響

從圖4可以看出，隨著HPS摻量增加，膩?zhàn)拥恼辰Y(jié)強(qiáng)度逐漸提高。這是因?yàn)镠PS分子鏈上的羥丙基與鋁離子和鈣離子吸附纏繞在一起，形成較為緊密的膠凝小顆粒，并且由于HPS增加了漿體的流動(dòng)度，這些顆粒更容易自由流動(dòng)，最后填充在膩?zhàn)拥臐{孔之間，增強(qiáng)了膩?zhàn)拥娜犴g性，同時(shí)HPS具有良好的成膜性，其糊液包裹住膩?zhàn)幽z材料，與HPMC同時(shí)形成聚合物薄膜，具有封閉效果，減緩膩?zhàn)铀謸]發(fā)[8]，同時(shí)又形成了立體彈性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使膩?zhàn)觾?nèi)聚力提高，可以很好的滿(mǎn)足收縮變形，加強(qiáng)機(jī)械韌性，使得膩?zhàn)訐碛休^高的粘結(jié)強(qiáng)度和抗滑移能力。

2.5 HPS摻量對(duì)膩?zhàn)涌箟汉涂拐蹚?qiáng)度的影響（見(jiàn)圖5）

圖5 HPS摻量對(duì)膩?zhàn)涌箟汉涂拐蹚?qiáng)度的影響

從圖5可以看出，隨著HPS摻量的增加，膩?zhàn)拥目箟簭?qiáng)度和抗折強(qiáng)度均呈下降趨勢(shì)，但當(dāng)HPS摻量超過(guò)0.06%時(shí)，膩?zhàn)訌?qiáng)度的下降趨緩。其原因有以下幾點(diǎn)：一方面是當(dāng)加入HPS后，膩?zhàn)釉跀嚢钑r(shí)，會(huì)混入更多的起泡，由于膩?zhàn)幼兂?，且HPS具有較好的成膜性，包裹住氣泡的膜的強(qiáng)度較高，這些氣體不易排出，增大了膩?zhàn)又械目障稊?shù)量，膩?zhàn)用芏葴p小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不如原來(lái)緊實(shí)；另一方面是HPS有良好的吸水性，其吸水膨脹后，擴(kuò)大了膩?zhàn)拥捏w積，膩?zhàn)幽z凝材料中的間隙增大，而對(duì)膩?zhàn)拥挠捕葻o(wú)實(shí)質(zhì)貢獻(xiàn)，這兩方面原因都導(dǎo)致了膩?zhàn)訌?qiáng)度的下降[9]。

2.6 SEM分析

圖6分別為未添加HPS和添加0.06%HPS膩?zhàn)釉嚰砻娴腟EM照片。

圖6 膩?zhàn)拥膾呙桦娮语@微照片

從圖6（a）、（b）可以看出，未摻HPS的膩?zhàn)佑泻芏嘈☆w粒簡(jiǎn)單地堆積在一起，表面粗糙，這是因?yàn)闃?gòu)成膩?zhàn)訉又黧w骨架的水泥在水化過(guò)程中，大部分空間位置被水分占據(jù)，而其他膠凝材料在膩?zhàn)庸羌苤刑畛涞牟粔蚓鶆颍S著水分揮發(fā)后，大量無(wú)規(guī)則地聚積在一起。從圖6（c）、（d）可以看到，摻入HPS后，膩?zhàn)拥哪z顆粒表面平整性好，整體骨架連接光滑，這是由于HPS的成膜性好，會(huì)在膩?zhàn)拥念w粒表面形成緊密的膜，將其包裹住，使填料充分接觸，整合在一起。同時(shí)還可以看出，加入HPS 的膩?zhàn)釉嚰砻鎇圖 6（c）、（d）]出現(xiàn)了許多分布較為均勻的孔洞，這是由于摻加HPS后膩?zhàn)幼兂恚跀嚢柚谢烊胼^多的空氣，這些空氣較難排出，最終膩?zhàn)映尚秃笮纬煽锥?，這也解釋了摻加HPS后膩?zhàn)拥谋Ｋ栽鰪?qiáng)，而抗壓、折強(qiáng)度降低的原因[10]。

3 結(jié)論

（1）摻入羥丙基淀粉醚會(huì)增大水泥基膩?zhàn)訚{體的粘度，且隨著摻量的增加膩?zhàn)訚{體的粘度先增大后趨于穩(wěn)定。

（2）隨著HPS摻量的增加，水泥基膩?zhàn)訚{體的流動(dòng)度先減小后增大。選擇適當(dāng)?shù)膿搅靠梢愿纳颇佔(zhàn)拥氖┕ば?，滿(mǎn)足實(shí)際工程施工需要。

（3）羥丙基淀粉醚會(huì)提高水泥基膩?zhàn)訚{體的保水性和粘結(jié)強(qiáng)度，延長(zhǎng)表干時(shí)間，且隨著添加量的增加，影響效果越明顯。因此，在空氣干熱的地區(qū)也較為適用。但摻量過(guò)高會(huì)降低膩?zhàn)拥目箟汉涂拐蹚?qiáng)度，應(yīng)根據(jù)實(shí)際施工情況，適量添加。

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