羟丙基甲基纤维素对水泥基的技术应用

羟丙基甲基纤维素对水泥基材料的改善作用

        水下不分散混凝土是国际上水下混凝土施工发展很快的一种混凝土技术。自1974 年德国SIBO 公司开发出水下不分散混凝土外加剂以来。国际上在海洋石油平台、海底管线、人工岛、港口、栈桥、码头、大坝、水电站、桥梁等工程中得到了广泛的应用。明石大桥典型工程使日本对水下不分散混凝土的可靠性更为信赖。近年来，该工法创造了许多优质水下工程，实现了水下施工“陆地化”，使难以设想的水电工程中的新结构、新设计、新施工得以实现。

       羟丙基甲基纤维素（简称HPMC）具有优良的增稠性，可以作为一种优良的混凝土抗分散剂，过去该材料是国内紧缺的精细化工产品，成本较高，由于种种原因限制了其在我国建筑行业上的应用。近年来随着外墙外保温技术的不断发展，以及纤维素生产技术的不断进步，以及HPMC 本身所具有的优良特性，HPMC 在建筑行业得到了广泛的应用。

     凝结时间试验                      

     混凝土的凝结时间主要与水泥的凝结时间有关，骨料的影响不大，所以可以用砂浆的凝结时间来代替研究HPMC 对水下不分散混凝土拌合物凝结时间的影响，由于砂浆凝结时间受水灰比、胶砂比的影响，因此为了评价HPMC 对砂浆凝结时间的影响，需固定砂浆的水灰比和胶砂比。

     从实验中可以看出，HPMC 的加入对砂浆拌合物具有明显的缓凝作用，且随着HPMC 掺量的增加砂浆的凝结时间相继延长，相同HPMC 掺量的情况下，水下成型的砂浆要比在空气中成型的凝结时间更长。在水中测定时，掺HPMC 的砂浆的凝结时间与空白试件相比，初凝延迟6~18 h，终凝延迟6~22 h。因此HPMC要和早强剂一起复合使用。

     HPMC 是高分子聚合物，为大分子线状结构，官能团上带有羟基，能与拌和水分子形成氢键，使拌和水黏度增加。HPMC的长分子链间会相互吸引，使HPMC 分子间相互缠结形成网状结构，把水泥、拌和水包裹起来。由于HPMC 形成类似薄膜的网状结构和对水泥的包裹作用，会有效防止砂浆中水分的挥发，阻碍或减缓水泥的水化速度。

    泌水性试验

    砂浆与混凝土的泌水现象相类似，都会使骨料沉降严重，导致顶层浆体的水灰比增大，使顶层浆体在早期发生很大的塑性收缩，甚至开裂，而且浆体表层的强度比较薄弱。从实验中可以看出，当掺量在0.5%以上时，基本不再有泌水现象产生。这是由于当HPMC 掺入砂浆中，HPMC 具有成膜和网状结构，以及大分子长链上羟基的吸附作用，使砂浆中水泥与拌和水形成絮凝状，保证了砂浆体的稳定结构。再有砂浆中加入HPMC 后，会形成许多独立微小的气泡。这些气泡会均匀分布在砂浆中，阻碍骨料的沉积。HPMC 的这项技术性能对水泥基材料影响很大，常常用来配制如干粉砂浆、聚合物灰浆等新型水泥基复合材料，使其具有良好的保水、保塑性。

  砂浆的需水量试验

  在HPMC 掺量很小情况下，其对砂浆的需水量有很大的影响。在保持新拌砂浆扩展度基本相同的情况下，HPMC 掺量与砂浆需水量在一定时间段内成线性关系变化，砂浆的需水量先减小后明显增大。HPMC 在掺量小于0.025%时，随掺量的增大，相同扩展度条件下，砂浆的需水量减小，这说明HPMC 掺量较小时对砂浆具有减水效果，HPMC 具有的引气作用，使砂浆存在大量微小独立的气泡，这些气泡起着润滑作用，使砂浆流动性得以改善。当掺量大于0.025%时，砂浆需水量随掺量的增大而增大，这是由于HPMC 的网状结构进一步完整，分子长链上的絮凝团间隙缩短，具有吸引和黏聚作用，降低了砂浆体的流动性。所以在扩展度基本相同的情况下，浆体表现出需水量增大。