纤维素醚、淀粉醚、稠化粉

增稠剂

预拌砂浆不同于传统砂浆，除了要求其具有一定的强度外，更重要的是要求其具有良好的保水性、粘结性能、可施工性能等。为了保证砂浆获得良好的和易性，砂浆中通常需要掺入保水增稠材料如纤维素醚、稠化粉、增塑剂等。

预拌砂浆所用的原材料繁多，再加上预拌砂浆在中国的发展刚刚起步，如何控制好原材料质量就显得格外重要。原材料不仅决定了预拌砂浆的工作性能和使用性能，更重要的是其表现出的耐久性能和建筑物的使用寿命息息相关。

预拌砂浆中选用外加剂是根据对预拌砂浆的性能要求的，某些砂浆还要求具有多种功能，如自流平砂浆，除要求具有良好的流淌性能，能自动流动找平，还要求早期强度高，收缩小，耐磨，这就需要掺入不同的外加剂来满足其要求。

对于湿拌砂浆，由于砂浆生产厂一般都是每次运输一整车（几个立方米）砂浆到工地，而目前施工仍采用手工操作，使用砂浆的速度较慢，这就要求运到现场的砂浆有较长的缓凝时间，因此一般需要掺加缓凝型外加剂来调整砂浆的凝结时间，但不能影响砂浆强度的正常发展。

在选用砂浆外加剂时，应根据砂浆的性能要求及气候条件，结合砂浆的原材料性能、配合比以及对水泥的适应性等因素进行选取，并通过试验确定其掺量。如防水砂浆，通常需要掺加防水剂；灌浆砂浆通常需要掺加膨胀剂等。

保水增稠材料是指用于砂浆中改善砂浆可操作性，提高砂浆保持水分能力的非石灰类材料。保水增稠材料首先应有保持水分的能力，另外一个作用是改善砂浆的可操作性，它既与提高砂浆保水性相关，又有区别。增稠作用主要是提高砂浆的粘性、润滑性、可铺展性、触变性等，使砂浆在外力作用下易变形，外力消失后保持不变形的能力。砂浆与基层既要求具有一定的黏附性，黏附性又不能太高，以免形成“粘刀”。

无论是水泥基砂浆，还是石膏基砂浆，其无机胶凝材料均需要一定的水分，以保证胶凝材料水化形成水化产物。如果砂浆中水分不能充分保证无机胶凝材料水化，那么砂浆粘结强度和抗压强度都将降低，造成砌筑砂浆与块材粘结力变差，抹灰砂浆容易起壳、开裂。

保水增稠材料可发挥如下的作用：

①改善砂浆保水性和可操作性 可操作性包括流动性、黏聚性和触变性，流动性不好，砂浆抹不开；黏聚性不好，砂浆抹开时较散，不成团，不能保持良好的连续性，触变性不好，砂浆不易铺展和和找平。保水增稠材料有助于增加砂浆的黏聚性，使得砂浆柔软而不散，易于操作。

②增加黏附力 由于砂浆变软，可与基层较好的接触，不易脱落。

③防止砂浆泌水和离析 保水增稠材料可使拌和水均匀分布在砂浆中，且能够保持长期稳定，不泌水。同时，由于增加了浆体的黏度，使集料等颗粒不易运动，因而有效防止了离析，使砂浆始终保持较好的均匀性。

④使砂浆能在较长时间内保持一定的水分 这些水分的作用：一是保证胶凝材料正常的水化，没有水，水化反应就不能正常进行，而硬化砂浆的性能与水化反应有着密切的关系；二是防止开裂。砂浆开裂的一个重要原因就是砂浆中的水分过早的损失，引起较大的干缩变形。

⑤提高砂浆抗渗性和抗冻性 因稳定剂使砂浆中的水分吸附在颗粒表面，减少了砂浆中的自由水量，因而也减少了因此而留下的孔隙，改善了硬化砂浆中的孔结构，从而提高了砂浆的抗渗性和抗冻性。

⑥易于砂浆薄层施工 因保水增稠材料使砂浆变得柔软而粘稠，比较好抹；由于具有较好的保水作用，有效防止砂浆中的水分被基材吸走或蒸发。

保水增稠材料分为有机和无机二大类，主要起保水、增稠作用，它能调整砂浆的稠度、保水性、粘聚性和触变性。常用的有机保水增稠材料有甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素等，以无机材料为主的保水增稠材料有砂浆稠化粉等。预拌砂浆和普通干混砂浆主要采用的保水增稠材料为砂浆稠化粉等，而特种干混砂浆主要采用纤维素醚等作为保水增稠材料。

传统的保水增稠材料为石灰膏，它通过平面多层矿物结构的物理吸附水原理，在凝结硬化前使砂浆水分不易从浆体析出，并且使砂浆拌合物形成膏状物，砂浆既可在外力作用下变形，又可在外力消失后本身能承受一定的荷载，硬化后石灰膏所保持的水分能使砂浆中水泥水化获得充足的水分。所以，石灰膏是一种传统的保水增稠材料，用石灰膏配制的水泥石灰混合砂浆广泛应用于建筑工程中。砂浆中加入石灰膏后，砂浆变得柔软，保水性好，易施工；其缺点是耐水性差、收缩大、粘结强度低、耐久性差，且现场淋制石灰膏需要化灰池，有时还会因石灰消解不完全而产生一系列质量问题，并对环境造成污染。因此，《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）规定工程±0.0m以下砌体必须采用水泥砂浆砌筑，对有防水要求的墙体，如厨房、卫生间也采用水泥砂浆。由此可见，石灰膏的使用越来越受到限制。

预拌砂浆中通常都掺入非石灰类保水增稠材料，主要品种有砂浆塑化剂、纤维素醚、砂浆稠化粉等。

⑴ 砂浆塑化剂

砂浆塑化剂的主要成分是松香类或长碳链磺酸盐，其原理为通过在水泥砂浆中引人微小空气气泡使砂浆蓬松、柔软。但掺加引气剂后砂浆砌体强度会降低10%以上，并且引气剂掺加量极少，一旦计量不准确将大幅度降低砂浆强度或者和易性。同时引气剂类产品还存在气泡稳定性问题。砂浆的含气量还与搅拌时间、方法、水泥品种和用水量等因素密切相关。

⑵纤维素醚

纤维素醚是碱纤维素与醚化剂在一定条件下反应生成一系列产物的总称，是具有水溶性和胶质结构的化学改性多糖。纤维素醚主要有以下三个功能：

①可以使新拌砂浆增稠从而防止离析并获得均匀一致的可塑体；

②本身具有引气作用，还可以稳定砂浆中引入的均匀细小气泡；

③作为保水剂，有助于保持薄层砂浆中的水分（自由水），从而在砂浆施工后水泥可以有更多的时间水化。

纤维素醚是一种水溶性聚合物，它在新拌砂浆中会随着水分的蒸发而迁移到砂浆接触空气的表面而形成富集，从而造成纤维素醚在新砂浆表面的结皮。结皮的结果使砂浆表面形成一层较为致密的膜，它会缩短砂浆的开放时间，从而使后期粘结强度下降。通过调节配方、选择适宜的纤维素醚和添加其它的添加剂等方法可以改善纤维素醚的结皮现象。

在使用纤维素醚时应该注意的是，当纤维素醚掺量过高或粘度过大时，会增加砂浆的需水量，工作性降低，施工中感觉吃力（粘抹子）；纤维素醚会延缓水泥的凝结时间，特别是在掺量较高时缓凝作用更为显著；此外，纤维素醚也会影响砂浆的开放时间、抗垂流性能和粘结强度。

纤维素醚一般适用于使用厚度5mm以下的干混砂浆产品。

⑶砂浆稠化粉

砂浆稠化粉是一种非石灰、非引气型粉状材料，主要成分是蒙脱石和有机聚合物改性剂以及其他矿物助剂，通过对水的物理吸附作用，使砂浆达到保水增稠之目的。由于其保水增稠作用是以无机材料为主，有机材料为辅，它使水泥砂浆既具有一定的保水增稠作用，又避免了纤维素醚的结皮现象。它与各种水泥相容性好。掺稠化粉的建筑砂浆耐水，长期浸水强度稳定发展，在大气中强度也稳定发展。冻融循环后，强度损失和质量损失少。在等水泥用量条件下，掺稠化粉砂浆较水泥石灰混合砂浆粘结强度提高25％，收缩降低35％，抗渗性提高25％，砌体强度符合《砌体结构设计规范》要求。因此，目前上海地区主要使用砂浆稠化粉作为湿拌砂浆和普通干混砂浆所用的保水增稠材料。用砂浆稠化粉配制的预拌砂浆还可作为混凝土小型空心砌块的专用砂浆和蒸压灰砂砖的专用砂浆。

二十多年来，我国不少科技人员先后尝试过多种取代石灰膏的研究工作，如八十年代风行一时的引气剂（松香皂类引气剂），引气剂俗称微沫剂，采用引气剂塑化技术以改善砂浆的可操作性，其原理为通过在水泥砂浆中引入微小空气气泡使砂浆蓬松、柔软，但添加引气剂后砂浆的保水性和粘性没有得到根本改善，甚至还有所降低。建设部曾委托科研单位做了大量试验，试验结论是掺加引气剂后砂浆砌体强度降低10%以上，为此《砌体工程施工及验收规范》（GB 50203-98）中明确规定引气剂最多只能取代50%的石灰膏。并且引气剂掺加量极少，一旦计量不准将大幅度降低砂浆强度和和易性。同时引气剂类产品还存在气泡稳定性问题，砂浆的含气量还与搅拌时间、方法和水泥品种等密切相关。总之，使用引气剂类材料生产建筑砂浆，生产和施工工艺要求复杂，砂浆质量不稳定，更为严重的是将影响砂浆的耐久性，近几年来，微沫剂在上海已很少看到。因此，上海市在推行商品砂浆中，禁止采用引气剂类材料作为保水增稠材料。

八十年代后期，也有些单位研制成消化石灰粉、石膏和粉煤灰（包括和硼泥之类其他细粉料）为主的无机砂浆稠化材料，但也因为使用功能、可操作性及耐久性等方面的原因而未能推广。

传统砂浆为保持砂浆的工作性和保水性在其中加入了石灰膏。众所周知，石灰是一种气硬性建筑材料，因此混合砂浆不能用于地下工程。

我国《砌筑砂浆配合比设计规程》（JGJ98-2000）和《砌体工程施工质量验收规范》（GB50203-2002）都明确规定“消化石灰粉不得直接用于拌制建筑砂浆”，除了消化石灰粉颗粒太粗因素外，一个主要原因是我国的石灰生产工艺落后，大都采用土窑、立窑烧制石灰，同一窑石灰因烧成温度不可避免存在差异，从而形成部分石灰“过烧”和“欠烧”现象，表现为有效氧化钙含量低，一般在70%-85%，达不到90%。此外，过烧石灰水化速度十分缓慢，经常是砂浆硬化后，它还在继续水化，导致砂浆本身破坏。具体表现为抹灰层的爆灰、开裂和起壳等质量通病。为此，有关规范对石灰泡水时间以及石灰膏的过滤都作出了详细的规定。

另外石灰的生产要消耗大量的能源和产生大量二氧化碳，为环境保护我们要尽量减少石灰的使用量。因此，上海市在推行商品砂浆中，禁止采用石灰膏作为保水增稠材料。

国际上，西方发达国家如美国、德国、意大利等都在干混砂浆生产技术的研制与开发上取得了一定的成效。其技术关键是研制一种粉状砂浆增塑剂取代全部石灰膏，并且用量大大低于石灰膏，从而为砂浆商品化生产提供了技术保障。为此，为了推行商品砂浆，我国也迫切需要研制一种适合我国国情的新型保水增稠材料。

1994年6月起在上海建委立项，目标是研制一种非石灰、非引气型粉状复合砂浆稠化材料，在砌筑砂抹灰砂浆中取代全部石灰膏，并为今后商品砂浆的生产创造条件。1995年10月通过上海市建委鉴定，鉴定意见认为：“稠化粉不含石灰和引气成份，是一种新型砂浆保水增稠材料，可替代全部石灰膏用于混合砂浆中。与传统砂浆相比，掺稠化粉砂浆与混凝土、砖粘结牢固，抗渗性好，收缩值低，适用于所有砌筑和粉刷砂浆，用于砌筑墙体有利于克服起壳、开裂等质量弊病。稠化粉砂浆，施工方便，劳动强度低，减轻环境污染，为文明施工创造了条件，其综合技术经济效益显著。推广应用前景广阔，同意批量生产。砂浆稠化粉在原材料方面突破了国外传统，达到了国际先进水平。建议进一步开发适用于预拌砂浆和商品砂浆的系列产品。”

1999年砂浆稠化粉获上海市新产品二等奖，稠化粉生产工艺简便，无需烧制，无废水和废气产生，每生产10000吨砂浆稠化粉，可节约烧制石灰的标煤约8000吨，减少CO2排放约2500吨。符合国家能源和环保政策。用砂浆稠化粉配制干混砂浆，材料成本约90-100元/吨，同国外技术（消化石灰粉+纤维素醚）相比可降低材料成本约30-50%，适合我国国情。

稠化粉不含石灰成分，使砂浆具有水硬性；不含引气组分，保证砂浆所砌筑的砌体强度能满足强制性规范要求和保证砂浆的耐久性（见表2-28）；不含纤维素醚，以减少砂浆的强度损失（见表2-29）。