多功能防水剂Nanothix B1490在砂浆中的应用研究
张琳, 洪永顺, 罗慧, 孙顺杰
（汕头经济特区龙湖科技有限公司北京技术中心，北京100076）
0 前言
外墙外保温系统不仅起到保温隔热的功能，对保护建筑物结构长期的耐久性也十分必要。目前市场上EPS 板薄抹灰系统和保温浆料体系成为保温市场保温体系的主流。水和湿气进入面层砂浆和保温浆料，不仅会导致保温材料功能的下降，降低保温节能效果，而且容易导致保温系统开裂，降低材料的强度等，使保温系统的长期耐久性受到较大的影响。因此，防水剂在面层砂浆保温浆料中的应用，降低砂浆吸水量成为必然。在建筑系统中，不仅对新拌砂浆保水性和增稠性提出严格的要求，还对砂浆的施工性、抗流挂性、触变性、防沉降性、储存稳定性、改善砂浆的泵送性都有不同程度的要求。这就要求我们在砂浆产品中选择合适的流变助剂来满足。Nanothix B1490 是集防水性和流变性于一体的多功能防水剂，对Nanothix B1490 在砂浆中的应用研究，丰富了建筑化学添加剂在新型建筑材料中的应用。
1 Nanothix B1490 流变性原理
多功能防水剂Nanothix B1490 是一种纳米级分散性片层状硅酸盐材料，是由一种厚约1 nm、直径约50 nm 的盘片状材料组成，在水泥基系统中具有极好的分散性能。该材料具有晶内溶胀能力的双八面体晶体结构：其分子结构详见图1。
在水性介质中，这些层状的溶胀性硅酸盐能够形成凝胶（即所谓的卡屋结构）。这种结构可以提高体系的基本黏度。当砂浆在进行泵送、搅拌或者涂刮时，剪切力的轻微增加就足以克服屈服值，卡屋结构被可逆性的破坏。由于硅酸盐自身的薄片结构，在砂浆中起到润滑剂的作用，降低了相对黏度，改善砂浆的施工性。该过程见图2。
2 原材料和实验方法
2.1 原材料
水泥：基准水泥、琉璃河42.5 级普通硅酸盐水泥；砂：水洗石英砂，SiO2 含量大于92%，粒径分布为0.1～0.5 mm；重质碳酸钙：粒径0.045 mm；可再分散乳胶粉：VINNAPAS 5044N，VINNAPAS 5010N；纤维素醚：MHEC；木质纤维：Arbocel ZZC500；多功能防水剂：Nanothix B1490。
2. 2 实验方法
（1）采用NXS- 11A 型旋转黏度仪，将Nanothix B1490 按不同比例掺入到水泥中，固定水灰比，采用净浆搅拌机快速搅拌3 min，使之均匀，所有试样均采用B 系统进行测试，通过流变曲线判断材料的流变性。
（2）参照JC/T 547—2005《陶瓷墙地砖胶粘剂》附录A 卡斯通管方法，测试不同掺量Nanothix B1490 对面层砂浆吸水量的影响。
（3）参照JG 149—2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温体系》，测试不同掺量Nanothix B1490 应用于砂浆中对面层砂浆吸水量变化和对EPS 板拉伸粘接强度的影响。
（4）电镜分析：采用SBC- 12 型小型离子溅射仪在真空中喷金80 s，扫描电镜所用仪器为SEM高温疲劳实验系统。
3 实验结果及分析
3.1 砂浆流变性应用实验
实验条件：温度14 ℃，相对湿度40%，水温13.5 ℃，水灰比0.5。基础配比组成见表1。
实验结果见图3～图5。
从图3 可以看出，所有试样的剪切应力先随剪切速率提高而迅速提高，然后则较为平缓地提高。添加Nanothix B1490的试样在相同剪切速率的情况下，剪切力均高于空白样品的，并且Nanothix B1490 掺量越高，相同剪切速率下的剪切力越高。此行为在流变学上用屈服值表示，屈服值为施加于某一系统以产生流动的小剪切力。Nanothix B1490 的加入使砂浆体系产生强网络结构，以改善流动行为，控制垂直基材上砂浆的流挂和地坪砂浆中固体粒子的沉降，从而改善面层砂浆的流挂性和抗塌落性，以及控制地坪砂浆沉降和渗水。
从图4 可以看出，所有试样的黏度先随剪切速率降低迅速降低，然后趋于平稳。试样的初始黏度随Nanothix B1490掺量的增加而增高，在初始剪切力作用下，初始黏度会迅速下降，并近乎趋于一致。实验验证，在新拌砂浆产品中，由于Nanothix B1490 的加入，该材料在砂浆中形成凝胶（即形成卡屋结构），使砂浆初始结构黏度增加，改善抹灰材料的抗流挂性。在剪切力的存在下，Nanothix B1490 自身的片状结构及卡屋结构被破坏，砂浆中片状晶体的存在，降低了砂粒与水泥粒子之间摩擦力，使砂浆具有滑动效应而使之更容易泵送施工，在抹灰工具上的粘着力减少而产生更加平滑的表面。
图5 不同Nanothix B1490 掺量对新拌水泥触变性的影响触变性是指被测体系在外力作用下，流动性暂时增加，在外力停止时，具有可逆复原的性能。使用旋转黏度计进行测量，根据剪切应力和剪切速率之间的关系画出滞后曲线，其中包括上升曲线（当旋转速率逐渐增大）和下降曲线（当旋转速率逐渐降低）。触变曲线所包围的面积越小，则使浆体开始流动所需的动力越小，触变性越低；反之，则触变性越高。从图5 可以看出，3 个试样触变性由大到小的顺序是：3# >2# >0# 。新拌水泥浆体的触变性反映了浆体内部结构的变化。上升阶段，随着Nanothix B1490 的加入，新拌浆体凝胶结构增多，阻力增大，表现为较低的剪切速率即有较高的剪切应力。下降阶段，试样的水泥浆体由于Nanothix B1490 存在形成的絮凝网络结构，上升过程中在高剪切力的作用下，由于水泥浆体部分凝胶结构和Nanothix B1490 形成的凝胶结构（即卡屋结构）被打破，而打破后的浆体由于Nanothix B1490 片晶的存在，降低了水泥粒子之间的摩擦力，所以，在下降阶段，转子遇到的阻力减小，在相同的剪切速率下，剪切应力降低，新拌浆体回滞圈增大，触变性增大。
（1）参照JC/T 547—2005 附录A，用卡斯通管测试不同Nanothix B1490 掺量对面层砂浆吸水量的影响（见图6）。基础配比组成：水泥30%，砂45%，重钙25%，聚合物2.0%，MHEC 为0.15%，Nanothix B1490 为0～0.4%。
从图6 可以看出，在相同Nanothix B1490 掺量下，试样表面吸水率随着时间延长逐渐增大，空白试样和NanothixB1490 掺量为0.2%时，砂浆试样的这种变化更为明显；NanothixB1490 掺量为0.3%、0.4%时，试样表面吸水量的变化不明显。从图6 还可以看出，相同时间条件下，试样表面吸水量随Nanothix B1490 掺量的增加而显著降低。
（2）参照JG 149—2003，测试不同Nanothix B1490 掺量对抗裂抹面砂浆吸水量变化和拉伸粘接强度的影响（见图7、图8）。基础配比组成：水泥28%，砂67%，重质碳酸钙5%，VINNAPAS 5044N 为2.5%，HEMC 为0.2%，Arbocel ZZC500为0.3%，Nanothix B1490 为0～0.2%。
