干混砂浆外加剂的种类及其作用
与现场拌制砂浆的外加剂相比，干混砂浆外加剂具有以下特点：①不含水，一般为固体；②与水泥、砂及其它外加剂混合时，干态不发生反应，而加水后能充分分散并高效发挥其作用。干混砂浆外加剂主要有可再分散聚合物胶粉、保水增稠剂、减水剂、调凝剂、防水剂、纤维、消
泡剂等[1]。其中纤维素醚和可再分散聚合物胶粉是近年来才开发的干混砂浆中最常用而且效果非常显著的两种外加剂。
1.1 可再分散聚合物胶粉
目前主要应用的可再分散聚合物胶粉有：醋酸乙烯酯与乙烯的共聚胶粉(VAC/E)、乙烯与氯乙烯及月桂酸乙烯酯三元共聚胶粉(E/VC/VL)、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉(VAC/E/VeoVa)、醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉(VAC/VeoVa)、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉(A/S)、醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉(VAC/A/VeoVa)、醋酸乙烯酯均聚胶粉(PVAC)、苯乙烯与丁二烯共聚胶粉(SBR)[2]。可再分散聚合物胶粉可以改善干混砂浆中以下性能：①新拌砂浆的保水性和工作性；②对不同基层的粘结性能；③砂浆的柔性和变形性能；④抗折强度和内聚性；⑤耐磨性；⑥韧性；⑦密实度(抗渗性)。可再分散胶粉在薄层抹灰砂浆、瓷砖粘结剂、外墙外保温系统、自流平地坪材料中应用均有良好的效果[3]。
1.2 保水增稠剂
保水增稠剂主要有：纤维素醚类、淀粉醚等。在干混砂浆中使用的纤维素醚主要是甲基羟乙基纤维素醚( M H E C ) 和甲基羟丙基纤维素醚(MHPC)。纤维素醚有以下三个功能[4] ：①它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)，从而在砂浆施工后使水泥可以有更多的时间水化。淀粉醚能影响以石膏、水泥和石灰为基料的砂浆稠度，改变砂浆的施工性和抗下垂性，特殊类型的淀粉醚可以降低砂浆对镘刀的粘附或延长施工时间。淀粉醚通常与纤维素醚配合使用。
1.3 减水剂
减水剂的基本功能是减少砂浆的需水量，从而提高砂浆抗压强度。干混砂浆主要使用的减水剂有：干酪素、木质素系减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺甲醛缩合物、聚羧酸。干酪素是一种性能优异的超塑化剂，特别是对于薄层砂浆，但由于是天然产品，质量和价格常有波动。木质素系减水剂包括木质素磺酸钠(木钠)、木钙、木镁。萘系减水剂常用β-萘磺酸甲醛缩合物。三聚氰胺甲醛缩合物是性能良好的超塑化剂，但对薄层砂浆效果有限。聚羧酸是最新开发的技术，具有高效能而且无甲醛排放。Elotex FLOWKIT产品系列是附加了超塑化功能的可再分散聚合物胶粉，它也是基于聚羧酸技术。
1.4 调凝剂
调凝剂有速凝剂和缓凝剂两类。速凝剂用于加快砂浆的凝结硬化，广泛使用甲酸钙和碳酸锂，铝酸盐、硅酸钠也可用作速凝剂。缓凝剂用于减缓砂浆的凝结硬化，酒石酸、柠檬酸及其盐以及葡萄糖酸盐已被成功使用。
1.5 防水剂
防水剂主要有：氯化铁、有机硅烷化合物、脂肪酸盐、聚丙烯纤维、丁苯橡胶等高分子化合物。氯化铁防水剂防水效果好，但易产生钢筋和金属预埋件锈蚀。脂肪酸盐同水泥相中的钙离子反应生成的不溶性钙盐沉积在毛细管的壁上起到堵孔的作用，同时使得这些毛细管管壁变成憎水性的表面，从而起到了防水作用。这些产品的单位成本相对较低，但搅拌砂浆时需要较长的时间才能与水拌和均匀。有机硅烷化合物及其改性化合物具有活性反应基团，在水泥水化后的高碱性环境下，硅烷中亲水的有机官能团水解形成高反应活性的硅烷醇基团，硅烷醇基团继续同水泥水化产物中的羟基基团进行不可逆反应形成化学结合，从而使通过交连作用连接在一起的硅烷牢固地固定在水泥砂浆中孔壁的表面。由于憎水的有机官能团朝向孔壁的外侧，使得孔隙的表面获得了憎水性，由此为砂浆带来了整体的憎水效果。特殊的粉末状硅烷，如国民淀粉化学公司的Elotex SEAL80，不仅表现出高憎水效能，而且具有与砂浆快速拌和均匀的能力[5]。
1.6 纤维
用于干混砂浆的纤维有：抗碱玻璃纤维、聚烯纤维(丙纶纤维)、高强高模聚乙烯醇纤维(维纶纤
维)、木质纤维等。应用较多的为高强高模聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维。高强高模聚乙烯醇纤维比进口聚丙烯纤维性能好，价格低。纤维在水泥基体中无规则均匀分布，并与水泥紧密结合，从而阻止微裂缝的形成和发展，使砂浆基体密实，从而使其具有防水性能和优异的抗冲击、抗开裂性能。长度为3~19 mm。
1.7 消泡剂
粉状消泡剂能减少新拌砂浆的含气量，有吸附在无机载体上的碳氢化合物、硬脂酸及其酯、磷酸三丁酯、聚乙二醇或聚硅氧烷等。目前干混砂浆中用的粉状消泡剂主要是多元醇和聚硅氧烷等。应用消泡剂除了调整气泡含量以外，还可以减少收缩[6]。实际应用中，为了提高综合性能，需要同时使用多种外加剂。这时需要注意各种外加剂之间的相互影响。另外，还须注意外加剂的添加量。太少，不能体现外加剂的作用；太多，可能会有副作用。
2 干混砂浆外加剂的发展现状
在国外，自从20 世纪50 年代德国开始生产可再分散聚合物胶粉以后，人们就不断的研究和应用干混砂浆以及干混砂浆外加剂。至今欧洲的干混砂浆外加剂产品和市场均比较成熟。近几年来我国砂浆外加剂的研究应用也取得了很大的进展，如 ：SG系列砂浆外加剂，可以使砂浆保水性、流动性和粘聚性大为改善，砌筑砂浆性能稳定，抹灰砂浆墙体的粘结强度得到提高；稠化粉可以使砂浆的稠度、粘结强度等得到提高。尽管我国砂浆外加剂研究与应用已有一定的进展，但与外加剂发展成熟的国家相比较，还有很大差距。目前国内干混砂浆外加剂的开发还存在不少问题，主要有以下问题：
(1) 重要的、性能优越的外加剂主要依赖进口。性能良好的可再分散聚合物胶粉、纤维素醚、防水剂等还需要进口。
(2) 质量不能满足市场需求。虽然已有外加剂已经使干混砂浆的性能比现场拌制砂浆的性能有较大的提高，但是目前干混砂浆外加剂基本上是沿用传统砂浆外加剂和混凝土外加剂。传统砂浆外加剂和混凝土外加剂在干混砂浆中的作用可能发生变化，而且有些液态外加剂不能用于干混砂浆中。因此干混砂浆外加剂的质量和性能还存在一些不足，如施工性能、综合性能欠佳等。随着建筑行业的进步，对砂浆的粘接强度、施工性能等的要求也在不断提高。
(3) 品种少。新型建筑材料不断涌现以及建筑物装饰装修风格的不断创新，要求干混砂浆的品种和性能不断更新。而国内干混砂浆外加剂的品种很少，只能基本满足普通砂浆的要求，远不能满足市场需求。
3 干混砂浆外加剂的发展方向
国内干混砂浆外加剂的研究开发才刚刚起步，有非常大的发展前景。
(1) 实现干混砂浆外加剂的国产化，从而降低成本。开发先进生产工艺，生产出质量优越的可再分散聚合物胶粉、纤维素醚等外加剂产品。
(2) 研究外加剂与砂浆其它组分的作用原理，掌握微观结构、化学结构的变化，为改进现有产品和开发新型产品提供理论依据。只有掌握了外加剂的作用原理才能实现自主创新，才能实现外加剂性能的飞跃。
(3) 改善现有外加剂的性能，使干混砂浆的使用性能和施工性能得到更大的提高，从而满足现代建筑对砂浆的性能要求。如调整可再分散聚合物胶粉、纤维素醚、淀粉醚、聚羧酸等的分子量、化学结构，使其综合性能提高；采用核壳聚合等聚合方法，改变共聚物的共聚单体在高分子链上的分布，或用引入新的共聚单体等方法来提高可再分散聚合物胶粉的综合性能 ；在淀粉醚中引入某些官能团使其保水增稠性能提高，而引气作用等副作用不明显改变聚羧酸的主链、支链组成或长度以促进聚羧酸的减水、增稠作用。
(4) 开发更多品种的干混砂浆外加剂。根据新型建材的砌筑或抹灰、瓷砖粘贴施工、快速修补、填缝、特殊装饰装修等对干混砂浆的使用性能和施工性能的需求，开发出新型干混砂浆外加剂产品，以便不断扩大砂浆的应用领域。如通过现有外加剂的复配、改进或开发新型外加剂等方法开发适应市场需求的干混砂浆砂浆外加剂。还可以通过将小分子液体外加剂引入高分子链或在高分子主链中引入类似小分子外加剂的结构，从而使目前不能用于干混砂浆中的外加剂能应用于干混砂浆中。
与现场拌制砂浆的外加剂相比，干混砂浆外加剂具有以下特点：①不含水，一般为固体；②与水泥、砂及其它外加剂混合时，干态不发生反应，而加水后能充分分散并高效发挥其作用。干混砂浆外加剂主要有可再分散聚合物胶粉、保水增稠剂、减水剂、调凝剂、防水剂、纤维、消
泡剂等[1]。其中纤维素醚和可再分散聚合物胶粉是近年来才开发的干混砂浆中最常用而且效果非常显著的两种外加剂。
1.1 可再分散聚合物胶粉
目前主要应用的可再分散聚合物胶粉有：醋酸乙烯酯与乙烯的共聚胶粉(VAC/E)、乙烯与氯乙烯及月桂酸乙烯酯三元共聚胶粉(E/VC/VL)、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉(VAC/E/VeoVa)、醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉(VAC/VeoVa)、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉(A/S)、醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉(VAC/A/VeoVa)、醋酸乙烯酯均聚胶粉(PVAC)、苯乙烯与丁二烯共聚胶粉(SBR)[2]。可再分散聚合物胶粉可以改善干混砂浆中以下性能：①新拌砂浆的保水性和工作性；②对不同基层的粘结性能；③砂浆的柔性和变形性能；④抗折强度和内聚性；⑤耐磨性；⑥韧性；⑦密实度(抗渗性)。可再分散胶粉在薄层抹灰砂浆、瓷砖粘结剂、外墙外保温系统、自流平地坪材料中应用均有良好的效果[3]。
1.2 保水增稠剂
保水增稠剂主要有：纤维素醚类、淀粉醚等。在干混砂浆中使用的纤维素醚主要是甲基羟乙基纤维素醚( M H E C ) 和甲基羟丙基纤维素醚(MHPC)。纤维素醚有以下三个功能[4] ：①它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)，从而在砂浆施工后使水泥可以有更多的时间水化。淀粉醚能影响以石膏、水泥和石灰为基料的砂浆稠度，改变砂浆的施工性和抗下垂性，特殊类型的淀粉醚可以降低砂浆对镘刀的粘附或延长施工时间。淀粉醚通常与纤维素醚配合使用。
1.3 减水剂
减水剂的基本功能是减少砂浆的需水量，从而提高砂浆抗压强度。干混砂浆主要使用的减水剂有：干酪素、木质素系减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺甲醛缩合物、聚羧酸。干酪素是一种性能优异的超塑化剂，特别是对于薄层砂浆，但由于是天然产品，质量和价格常有波动。木质素系减水剂包括木质素磺酸钠(木钠)、木钙、木镁。萘系减水剂常用β-萘磺酸甲醛缩合物。三聚氰胺甲醛缩合物是性能良好的超塑化剂，但对薄层砂浆效果有限。聚羧酸是最新开发的技术，具有高效能而且无甲醛排放。Elotex FLOWKIT产品系列是附加了超塑化功能的可再分散聚合物胶粉，它也是基于聚羧酸技术。
1.4 调凝剂
调凝剂有速凝剂和缓凝剂两类。速凝剂用于加快砂浆的凝结硬化，广泛使用甲酸钙和碳酸锂，铝酸盐、硅酸钠也可用作速凝剂。缓凝剂用于减缓砂浆的凝结硬化，酒石酸、柠檬酸及其盐以及葡萄糖酸盐已被成功使用。
1.5 防水剂
防水剂主要有：氯化铁、有机硅烷化合物、脂肪酸盐、聚丙烯纤维、丁苯橡胶等高分子化合物。氯化铁防水剂防水效果好，但易产生钢筋和金属预埋件锈蚀。脂肪酸盐同水泥相中的钙离子反应生成的不溶性钙盐沉积在毛细管的壁上起到堵孔的作用，同时使得这些毛细管管壁变成憎水性的表面，从而起到了防水作用。这些产品的单位成本相对较低，但搅拌砂浆时需要较长的时间才能与水拌和均匀。有机硅烷化合物及其改性化合物具有活性反应基团，在水泥水化后的高碱性环境下，硅烷中亲水的有机官能团水解形成高反应活性的硅烷醇基团，硅烷醇基团继续同水泥水化产物中的羟基基团进行不可逆反应形成化学结合，从而使通过交连作用连接在一起的硅烷牢固地固定在水泥砂浆中孔壁的表面。由于憎水的有机官能团朝向孔壁的外侧，使得孔隙的表面获得了憎水性，由此为砂浆带来了整体的憎水效果。特殊的粉末状硅烷，如国民淀粉化学公司的Elotex SEAL80，不仅表现出高憎水效能，而且具有与砂浆快速拌和均匀的能力[5]。
1.6 纤维
用于干混砂浆的纤维有：抗碱玻璃纤维、聚烯纤维(丙纶纤维)、高强高模聚乙烯醇纤维(维纶纤
维)、木质纤维等。应用较多的为高强高模聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维。高强高模聚乙烯醇纤维比进口聚丙烯纤维性能好，价格低。纤维在水泥基体中无规则均匀分布，并与水泥紧密结合，从而阻止微裂缝的形成和发展，使砂浆基体密实，从而使其具有防水性能和优异的抗冲击、抗开裂性能。长度为3~19 mm。
1.7 消泡剂
粉状消泡剂能减少新拌砂浆的含气量，有吸附在无机载体上的碳氢化合物、硬脂酸及其酯、磷酸三丁酯、聚乙二醇或聚硅氧烷等。目前干混砂浆中用的粉状消泡剂主要是多元醇和聚硅氧烷等。应用消泡剂除了调整气泡含量以外，还可以减少收缩[6]。实际应用中，为了提高综合性能，需要同时使用多种外加剂。这时需要注意各种外加剂之间的相互影响。另外，还须注意外加剂的添加量。太少，不能体现外加剂的作用；太多，可能会有副作用。
2 干混砂浆外加剂的发展现状
在国外，自从20 世纪50 年代德国开始生产可再分散聚合物胶粉以后，人们就不断的研究和应用干混砂浆以及干混砂浆外加剂。至今欧洲的干混砂浆外加剂产品和市场均比较成熟。近几年来我国砂浆外加剂的研究应用也取得了很大的进展，如 ：SG系列砂浆外加剂，可以使砂浆保水性、流动性和粘聚性大为改善，砌筑砂浆性能稳定，抹灰砂浆墙体的粘结强度得到提高；稠化粉可以使砂浆的稠度、粘结强度等得到提高。尽管我国砂浆外加剂研究与应用已有一定的进展，但与外加剂发展成熟的国家相比较，还有很大差距。目前国内干混砂浆外加剂的开发还存在不少问题，主要有以下问题：
(1) 重要的、性能优越的外加剂主要依赖进口。性能良好的可再分散聚合物胶粉、纤维素醚、防水剂等还需要进口。
(2) 质量不能满足市场需求。虽然已有外加剂已经使干混砂浆的性能比现场拌制砂浆的性能有较大的提高，但是目前干混砂浆外加剂基本上是沿用传统砂浆外加剂和混凝土外加剂。传统砂浆外加剂和混凝土外加剂在干混砂浆中的作用可能发生变化，而且有些液态外加剂不能用于干混砂浆中。因此干混砂浆外加剂的质量和性能还存在一些不足，如施工性能、综合性能欠佳等。随着建筑行业的进步，对砂浆的粘接强度、施工性能等的要求也在不断提高。
(3) 品种少。新型建筑材料不断涌现以及建筑物装饰装修风格的不断创新，要求干混砂浆的品种和性能不断更新。而国内干混砂浆外加剂的品种很少，只能基本满足普通砂浆的要求，远不能满足市场需求。
3 干混砂浆外加剂的发展方向
国内干混砂浆外加剂的研究开发才刚刚起步，有非常大的发展前景。
(1) 实现干混砂浆外加剂的国产化，从而降低成本。开发先进生产工艺，生产出质量优越的可再分散聚合物胶粉、纤维素醚等外加剂产品。
(2) 研究外加剂与砂浆其它组分的作用原理，掌握微观结构、化学结构的变化，为改进现有产品和开发新型产品提供理论依据。只有掌握了外加剂的作用原理才能实现自主创新，才能实现外加剂性能的飞跃。
(3) 改善现有外加剂的性能，使干混砂浆的使用性能和施工性能得到更大的提高，从而满足现代建筑对砂浆的性能要求。如调整可再分散聚合物胶粉、纤维素醚、淀粉醚、聚羧酸等的分子量、化学结构，使其综合性能提高；采用核壳聚合等聚合方法，改变共聚物的共聚单体在高分子链上的分布，或用引入新的共聚单体等方法来提高可再分散聚合物胶粉的综合性能 ；在淀粉醚中引入某些官能团使其保水增稠性能提高，而引气作用等副作用不明显改变聚羧酸的主链、支链组成或长度以促进聚羧酸的减水、增稠作用。
(4) 开发更多品种的干混砂浆外加剂。根据新型建材的砌筑或抹灰、瓷砖粘贴施工、快速修补、填缝、特殊装饰装修等对干混砂浆的使用性能和施工性能的需求，开发出新型干混砂浆外加剂产品，以便不断扩大砂浆的应用领域。如通过现有外加剂的复配、改进或开发新型外加剂等方法开发适应市场需求的干混砂浆砂浆外加剂。还可以通过将小分子液体外加剂引入高分子链或在高分子主链中引入类似小分子外加剂的结构，从而使目前不能用于干混砂浆中的外加剂能应用于干混砂浆中。
