[发明专利]保水抗冻增强剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种砂浆外加剂，特别是一种保水抗冻增强剂及其制备方法。

背景技术

建筑用普通砌筑砂浆、抹灰砂浆和地面砂浆，一直以来均在建筑工地采用水泥、黄砂和水进行现场搅拌。由这种形式拌制而成的不同强度等级要求的各种砂浆，由于从业人员的业务素质不高、质量意识薄弱、计量偏差较大，因而造成质量不可控制，砂浆通病（空鼓、开裂、粉化、泛碱）难治。

2007年6月6日，商务部、建筑部、公安部、交通部、国家质检总局、环保总局联合发文，限期在全国范围内禁止建筑用砂浆现场搅拌，推广由“工厂化、标准化、商品化、产业化”生产的预拌砂浆，拉开了全面禁现的序幕。由各地政府行业管理部门申报的禁现城市，前后三批共计100多个。预拌砂浆经五年多的推广，在全国各大中城市得到了普遍应用。建筑工地施工过程中出现的扬尘污染、噪音污染得到了较好的抑制，建筑用砂浆质量也有了较大的提高。

预拌普通砌筑砂浆、抹灰砂浆、地面砂浆生产中，除采用水泥、黄砂外，还加了掺合料（粉煤灰、矿渣微粉、沸石粉等）以减少水泥熟料的用量，在确保砂浆品质的前提下，降低砂浆材料成本，减少水泥生产过程中排放的二氧化碳，以达到节能减排的目的。

然而，为了改善低水泥用量的各种砂浆性能，除了必须做好水泥用量、黄砂用量的标准配合比外，还必须添加具有增稠、保水、增强、抗裂、抗冻等多种性能的砂浆外加剂，以满足建筑工程在不同气候、不同施工条件下对砂浆质量的各项要求。

五年多来，预拌普通砌筑、抹灰、地面砂浆所用的外加剂，以羟丙基甲基纤维素醚（有机材料）、稠化粉（主要成份为钠基膨润土、无机材料）为主。这两种材料都具有较大的体积吸水率，能吸附较多的水分进入砂浆体内，以达到湿拌砂浆所需的增稠、保水要求。但是羟丙基甲基纤维素醚和稠化粉相同的缺陷也对砂浆的抗压强度造成了较大的损害，使用成本同样居高不下。

调研表明，华北、东北、华南、西南和西北地区主要采用羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）作为砂浆的增稠保水材料，华东地区（特别是江苏、浙江、上海）则多采用稠化粉（主要成份为95-97%的膨润土加3-5%的二水石膏粉复合而成）作为砂浆的增稠保水材料。这两种材料在大量被采用的同时，其客观存在的性能缺陷和有害副作用也显露无遗。

缺陷一：HPMC和稠化粉的高倍吸水性，使砂浆拌和用需水量增大，砂浆初凝前的塑性收缩和硬化后的干燥收缩变大，形成硬化（固化）砂浆因收缩而变形开裂。

缺陷二：HPMC和稠化粉的不耐高温性，使湿拌砂浆在夏季（35℃以上）高温室外施工环境下不能长效保水（1小时水分挥发损失30%左右，2小时损失70%左右，3小时损失达90%以上），导致砂浆因水泥失水、不能充分水化而造成强度降低。（多数砂浆生产企业为了弥补由此造成的砂浆后期抗压强度损失，只能通过增加水泥用量进行补强。既增加了生产成本，又与节能、低碳的产业政策相悖。）

缺陷三：HPMC（1万-20万粘度）的大分子量，使保水率趋高的同时，黏稠度也大幅提高，使得砂浆和易性变差；稠化粉固有的遇水膨胀湿润性能，在砂浆保水性能提高的同时，大幅度增加了砂浆的黏稠度，也使得砂浆的和易性能（触变流动性）变差，施工效率严重下降。（而如采用1万粘度以下的低粘性HPMC或中低吸水率的钙基膨润土，则又不能满足湿拌砂浆88%以上保水率的最低要求）。

缺陷四：HPMC常为低掺量（砂浆质量的0.05%左右），稠化粉则是高掺量（砂浆质量的2.0-2.5%），这两种材料在砂浆中的外加剂使用成本均在每吨15-20元之间，使得砂浆生产成本压力增加，无利于预拌砂浆低价化、优质化普及推广。

除了上述缺陷外，砂浆中存在的四个重要问题，也是HPMC和稠化粉因不具备相应功能而无法解决的。

问题一：HPMC和稠化粉黏稠度大，而却无助于提高砂浆与墙材、地面基面的粘结性能，使得砂浆与墙、地面屡屡产生空鼓、起壳。严重时，还导致外墙外保温系统和外墙涂料、外墙面砖装饰层因粘结不牢固而剥落，形成建筑物使用安全隐患。

问题二：HPMC和稠化粉使得硬化砂浆体积干缩变大而降低了抗开裂性能。

问题三：HPMC和稠化粉均为可逆性亲水材料（失水成膜、板结，遇水皂化、膨胀），砂浆在失水、吸水，周而复始的干湿循环过程中，因其反复发生干缩、湿胀而使体积和结构不稳定，造成耐候耐久性下降。