砂浆改性纤维素的研究及进展

普通干混砂浆、外墙保温砂浆、自流平砂浆、防水砂浆等干混砂浆已成为水泥基建筑材料的重要组成部分。纤维素醚是天然纤维素醚的衍生物，是各类干混砂浆的重要改性添加剂。起到缓凝、保水、增稠、引气、粘结等作用。

纤维素在砂浆中的作用主要体现在提高砂浆的和易性和保证砂浆中水泥的水化。砂浆和易性的改善主要体现在保水性、抗流挂性和开放时间等方面。特别是在保证薄层砂浆梳理、抹灰砂浆摊铺、提高特种粘结砂浆施工速度等方面具有重要的社会效益和经济效益。

尽管人们对砂浆中的纤维素进行了大量的研究工作，并且在纤维素改性砂浆方面取得了显着的成果，但纤维素醚与水泥、骨料、基质在特殊环境下的相互作用仍存在一些不足。为此，本文在总结相关研究的基础上，进一步研究了改性纤维素醚与其他添加剂的相容性。

Types of cellulose ethers

纤维素醚的品种很多，几乎都有。一般来说，根据其电离性质可分为离子型和非离子型两大类。在水泥基材料中，离子纤维素醚，如羧甲基纤维素(CMC)，会与Ca2+沉淀而变得不稳定，因此很少使用。非离子纤维素醚可根据（1）标准水溶液的粘度（2）取代基的类型（3）取代度（4）物理结构（5）溶解性能等进行分类。

纤维素醚的性能主要取决于取代基的类型、数量和分布，因此纤维素醚通常根据取代基的类型来划分。例如，甲基纤维素醚（MC）是天然纤维素的葡萄糖单元上的羟基被甲氧基取代的产物，羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）是羟基分别被甲氧基和羟丙基取代的产物。目前使用的纤维素醚占90%以上，主要是甲基羟丙基纤维素醚（HPMC）和甲基羟乙基纤维素醚（MHEC）。

纤维素在砂浆中的作用

纤维素在砂浆中的作用主要体现在以下三个方面：优异的保水能力、对砂浆稠度和触变性的影响、调节流变性。

纤维素醚的保水作用不仅可以调节砂浆系统的开放时间和凝结过程，从而调节系统的可操作时间，而且可以防止基材过快地吸收过多的水而阻碍水的蒸发，从而保证水泥水化时水的逐渐释放。纤维素的保水性主要与纤维素的添加量、粘度、细度和使用环境温度有关。改性纤维素的保水效果取决于基层的吸水率、砂浆的成分层厚度、需水量以及胶凝材料的凝结时间。

砂浆系统的需水量是一个重要参数。基本需水量和相关砂浆产量取决于砂浆配方，纤维素的掺入可以有效调节需水量和砂浆产量。在许多建筑材料体系中，纤维素被用作增稠剂来调节体系的稠度。纤维素的增稠效果取决于纤维素的聚合度、溶液浓度、剪切速率、温度等条件。高粘度纤维素水溶液具有高触变性。当温度升高时，形成结构凝胶并发生高触变流动。

纤维素的添加可以有效调节建筑材料体系的流变性，从而改善工作性能，使砂浆具有更好的和易性和更好的抗流挂性能。这些特性使砂浆更容易流平并促进固化。

改性纤维素除了赋予砂浆良好的工作性能外，还可以降低水泥的早期水化热，延缓水泥的水化动力学过程。根据砂浆使用场合的不同，其性能评价方法也存在差异。

改性纤维素与砂浆中其他添加剂的相容性

纤维素在干混砂浆中通常与其他外加剂一起使用，如消泡剂、减水剂、橡胶粉等。这些组分在砂浆中发挥着不同的作用。研究改性纤维素与其他添加剂的相容性是有效利用这些成分的先决条件。

干混砂浆使用的减水剂主要有：酪蛋白、木质素系减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺甲醛缩合物、聚羧酸减水剂等。聚羧酸减水剂（PCE）是最新开发的高效、无甲醛排放技术。由于纤维素醚与常用的萘系减水剂混合时会发生团聚，导致混凝土拌合料失去和易性，因此工程中需要使用非萘系高效减水剂。虽然对改性纤维素与不同助剂的复合效果已有研究，但由于各种助剂和纤维素种类较多，且对相互作用机理的研究不多，所以在使用过程中仍存在很多误区，需要大量的实验来优化。