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配方师
WACKER SPECIALTIES VINNAPAS
干混砂浆
摘自ULLMANN工业化学百科全书
翻印品
CUSTOMIZED CHEMICAL SOLUTIONS
干混砂浆
HERMANN LUTZ, Wacker Polymer Systems 有限公司，D-84489 Burghausen，德国
ROLAND BAYER, Wolff Cellulosics，D-84489 Bomlitz，德国
目录：略
1．介绍
以石灰、水泥或石膏等无机粘结材料的砂浆在建筑施工中已经使用8000多年。这些砂浆主要用于砌筑石头和砖（砌筑砂浆）以及用于墙壁刷粉（粉刷砂浆）。在20世纪50年代之前，水泥基砂浆全部采用所谓的现场混料技术进行生产和应用。现场混料即将各种原材料运输到工地，按照适当的比例在现场进行混合。这样，最常用的无机粘结剂水泥与填料（砂）混合，然后掺入水，以制成湿砂浆供使用。
与现场混凝土被更加经济和符合生态要求的预拌混凝土所代替一样，采用现场混料技术制成的砌筑砂浆和粉刷砂浆也被工厂预拌干混砂浆，也称为干混砂浆所代替。在专门设计 的干混砂浆工厂中将无机粘结剂和骨料（砂）以适当的方式混合在一起，制成干混砂浆。在工厂加工过程中，允许在这些干混砂浆中加入各种添加剂以提高它们的技术性能。采用这种工艺。可以根据在实验室中开发并预先试验过的配方生产各种专用的干混砂浆。
工厂干混砂浆以袋装或特制的散装筒仓运输到建筑工地，在使用之前只需要与水混合即可。与高效的运输设备以及湿砂浆的设备相结合、干混砂浆技术大大提高了大用量产品（例如砌筑砂浆和抹灰砂浆）的生产率。
在生产中向干混砂浆中加入一定比例的特殊添加剂，也促进了具有预期的特殊性能的优质无机砂浆的发展。这些与现代建筑业要求相适应的高度专业化砂浆不可能采用现场混料技术进行生产。因此，高质量、经添加剂改性的矿物基砂浆广泛应用于今天的建筑业中，并且很大程度上取代了其他建筑材料，例如膏状材料及乳液与砂浆现场混合的产品等。
2．发展
2．1 历史及技术发展
数千年以来，楼房设计及施工与矿物基砂浆的使用密切有关。石灰基抹灰在8000多年之前已为人们所知，而在巴比伦人在大约6000年以前已使用石膏灰浆。以火山灰为基材的水硬性砂浆的使用历史可能已超过3000年，并被古腓尼基人、希腊人和罗马人大量使用。
在古代及中世纪，人们已经开始将添加剂，例如肥皂、树脂、蛋白质和灰烬等，在现场与无机粘结剂和骨料相混合，以提高砂浆的性能。
虽然欧洲早在1893年就已经发表了第一个关于干混砂浆的生产与应用的专利，但是到了20世纪50年代为止，使用的全部是现场混合砂浆，即将无机粘结机（大多情况下为水泥）和骨料（大多数情况下为石英砂）分别运输到工地，然后按照适当的比例手工混合在一起，加水搅拌后形成湿砂浆使用。
在20世纪50年代和60年代的西欧和美国，特别是在德国，建筑业对新型建筑材料和技术的需求迅速增长。早晨这种情况的原因包括缺少技术工人、需要减少工期以及降低成本、劳动力成本增加、建筑材料应用的多样化、新型材料和对施工质量的需求增加等。
现场搅拌工艺不管是在过去还是将来均不能满足所有这些要求。结果，从20世纪60年代开始，西方国家的现代化施工和建筑化学工业的发展主要有三个趋势，而今天成了全世界的发展趋势。
-现场混合砂浆被预混合并预先包装的干混砂浆所取代；
-砂浆应用设备，包括散装运输系统（例如筒仓）、干混砂浆和水自动混合机械系统以及湿砂浆机械施工（喷涂）设备；
-采用聚合物粘结剂（可再分散乳胶）和特殊添加剂（例如纤维素醚）进行砂浆改性，以提高产品质量和满足现代建筑业的要求。
干混砂浆技术的引进以及砂浆筒仓运输和机械喷涂的使用使得德国从1960年到1995年间，粉刷砂浆和抹灰砂浆的使用量增加了600%，而工人数目减少了25%，及生产效率提高了800%。
2．2 干混砂浆的优点
当采用现场混料工艺时，对于每项建筑工程，水泥和填料以特定的比例混合，然后掺入水，制成湿砂浆，这种砂浆质量取决于原材料的质量、正确的配合比、混合的均匀程度和新拌砂浆的稠度。在这些条件下，通过现场混料技术制成的砂浆质量无法保证。现场混合砂浆的主要缺点是整个过程不能实现自动化。砂浆质量不稳定，砂浆生产商和应用者不能向客户和最终用户提供质量担保。另外，在这种情况下，添加剂要么无法加入，要么掺量出错或无法混合均匀造成最终产品组分的不均匀。
因此采用现场搅拌工艺生产专用砂浆的可能性非常有限。最后，现场混合砂浆的输送及物流更为复杂，因此启用应受到很大限制。
与现场混合砂浆相反，干混砂浆是在干混砂浆工厂中将所有必须组分混合，例如粘结剂、骨料和化学添加剂。通过这种方法，可以生产出各种满足特殊应用需要的、具有产品特性的干混砂浆。使用预混和预包装的干混砂浆不仅显著提高了建筑工地的生产效率和生产率，而且避免了现场混合错误，从而具有高度的应用安全性和可靠性。在干混工厂生产的预包装干混砂浆，是由质量稳定的粘结剂、骨料和添加剂严格按照相同的比例进行稳定混合，从而保证产品质量稳定。【2】【3】
生产预包装干混砂浆的原材料可以分类如下：
1）无机粘结剂
a）普通硅酸盐水泥（OPC）
b）高铝水泥（HAC）、
c）特殊水泥
d）熟石灰
e）无水石膏
2）聚合物粘结剂（可再分散乳胶粉乳胶粉）
3）骨料、填料
a）石英砂
b）石灰石砂
c）白云石砂
d）大理石砂
e）轻质填料
f）特殊及功能性填料
4）添加剂
a）纤维素醚
b）颜料
c）消泡剂
d）引气剂
e）缓凝剂
f）促凝剂
g）增稠剂
h）疏水剂
i）塑化剂（减水剂）
j）高效塑化剂
干混砂浆的主用应用可以分类如下：
1）大用量产品（大约占干混砂浆生产量的70%）
-砌筑砂浆
-底层抹灰
-砌砖砂浆
-砌砖胶粘剂
-水泥基地坪砂浆
-石膏基地坪砂浆
-干混凝土
-喷射混凝土
-无机灰浆
2）专用产品
-瓷砖胶粘剂
-建筑用胶粘剂
-瓷砖勾缝剂
-无收缩灌浆
-装饰用专用砂浆
-粉末涂料
-外墙外保温系统
-特殊批荡料
-地坪材料
-修补砂浆
以底层抹灰为例（表1）。现场混合砂浆（A工艺）和工厂制造预包装干混砂浆（B工艺）对输送和生产率有很大影响。
散装运输（筒仓系统）、砂浆与水混合的设备及通过泵送进行机械喷涂的机械设备的发展，进一步促进大用量干混砂浆的应用。与袋装形式运到工地进行手工掺和的干混砂浆相比（B工艺），采用自动化搅拌和泵送设备进行砂浆机械喷涂进一步提高了生产率（D工艺）。
对于大用量的干混砂浆，可以通过将干混砂浆装在体积1~20m3的容器运输到工地的形式来代替以袋装形式输送。通过适当的运输系统，干混砂浆直接从筒仓传送到附带的混料及泵送设备中，在其中与水自动混料，通过泵进行喷涂。
用筒仓或者容器运输干混砂浆，并采用自动混料、泵送和机械喷涂系统，进一步提高了生产率（D工艺）。除了提高 ，干混砂浆的自动机械式混料和喷涂保证了产品输送及涂覆的一致性。消除了出现加水不足或过量或砂浆组成成分不稳定等错误的可能性，这对于缺少经验的工人的情况格外重要。
在西欧，这种发展所带来的益处非常明显。自20世纪60年代以来，已经建立起许多产量达数百万吨的现代化干混砂浆工厂，干混砂浆产量达10×106吨/年。1990年东西德合并后，干混砂浆技术蓬勃发展。现在这种趋势正在东欧国家继续。
2000年欧洲的干混砂浆的产量约为35~40×106吨/年，并以每年约12%的平均增长率增长。
3．组成
干混砂浆一般至少由三部分组成：粘结剂、骨料和添加剂。
现代干混砂浆比过去现场直接混合砂浆增加了更多的组成成分。今天最简单的配方为砌筑砂浆、砌砖砂浆和低性能瓷砖胶粘剂，而更加复杂的和高要求的干混砂浆，如自流平水泥和装饰砂浆，可能由多达20种成分组成。本文中骨料是做所有没有粘结功能的无机成分，即使它们是少量加入具有特殊功能的无机成分，例如纤维和颜料等。虽然其他许多文章将添加量较小的组分（可再分散乳胶粉）称为添加剂，但是本文作为有机粘结剂处理。使用可再分散乳胶粉的效果，特别是在瓷砖胶粘剂中，清楚地表明它们具有粘结功能。另一方面，甲基纤维素醚是一种多用途的添加剂。虽然具有一定的粘结功能，但其粘结效果不起主要作用，因此本文将其作为一种添加剂。
3．1 粘结剂
胶凝材料将骨料和其他颗粒粘合在一起，并粘结在基层上。胶凝材料通过发生物理或者化学反应，对砂浆的最终强度起主要作用。胶凝材料可以分为水硬性胶凝材料和非水硬性胶凝材料，前者通常在有水的情况下硬化。
表1现场混合砂浆与干混砂浆的生产、运输和应用比较
工艺 A B C D
砂和水泥分别运到工地 +
无机粘结料和骨料在现场手工混合 +
预包装干混砂浆以袋装形式运到工地 + +
预包装干混砂浆以筒仓的形式运到工地 +
手工将砂浆与水进行混合 + +
手工涂覆湿砂浆 + +
用机器将砂浆与水进行混合以及机器喷涂 + +
底层抹灰生产率（每人每班的平方数） 10 25 40 50~60
水泥和熟石灰胶凝材料的硬化通过化学反应进行。水泥在混合过程中与水接触发生反应，而熟石灰（无机水硬性成分）通过与大气中的二氧化碳发生反应而凝结。石膏和有机粘结剂发生物理反应而凝结；石膏与水发生再结晶并形成无光泽的针状结晶体，而有机粘结剂形成均质的聚合物薄膜。
3．1．1 无机粘结剂
水泥（另见——《水泥和混凝土》。）干混砂浆主要使用普通硅酸盐水泥（OPC），水化作用形成水化硅酸钙，这种物质即使是在水中也能保持其强度和稳定性（水硬性胶凝材料）。虽然OPC，例如CEM I 32.5R（关于命名法，见DIN 1164[5]）的强度足以满足砌筑砂浆、砌砖砂浆、粉刷和许多灰浆的需要。但是在瓷砖胶粘剂中，应使用更高标号的水泥，例如CEM I 42.5 R或者 CEM I 52.5R。大多数装饰干混砂浆，例如装饰砂浆和瓷砖填缝剂，都含有白色硅酸盐水泥。快硬性高铝水泥（例如Fondue Lfarge）主要由铝酸钙组成，并且主要用于要求具有快硬特性或者高温稳定性的干混砂浆。
石膏（另见-《硫酸钙》[6]）。硫酸钙半水化合物和无水石膏均通过形成硫酸钙二水化合物而硬化，硫酸钙的半水化合物以两种结晶形态存在（取决于生产工艺）具有较大的晶体，较高抗拉和抗压强度以及需水量较低的a态和孔隙率更高、抗拉和抗压强度较低并且需水量高出3倍的b态。
无水石膏以两个与应用有关的相存在：对以无水石膏为基料的自流平非常重要的无水石膏II相，以及作为多用途石膏灰浆一个组分无水石膏III相。石膏灰浆包含b态半水石膏和无水石膏II及III。石膏基填缝料包含b-半水石膏。
熟石灰（另见-《石灰及石灰石》[7]）。熟石灰通过与二氧化碳反应生成碳酸钙而硬化，因此不属于水硬性胶凝材料，为气凝性胶凝材料。某些熟石灰的水硬性来自于具有水硬性的杂质或具有火山灰特性的掺合料。在许多世纪以来，熟石灰一直就是最重要的砂浆胶凝材料。今天它已经基本被硬化更快的胶凝材料所取代，但是由于它的塑化性能（良好而对施工性）。目前仍在使用。可以在水泥中加入重量百分比比5~30%的熟石灰来改善干混砂浆的施工性。建筑用石灰（包括熟石灰粉）在DIN EN 459中加以规定[8]。
3．1．2 有机粘结剂
通过有机粘结剂来改善水泥基砂浆特性的方法已经为人们所熟知。例如在古代，人们使用牛奶甚至血液中的蛋白质。如今在大多数应用中，未经有机聚合物粘结剂改性的砂浆已经不能继续满足现代技术的要求。即使加入甲基纤维素醚改善了砂浆的保水能力和施工性。但砂浆粘结力不足以或根本不能使其粘结在许多建筑业所使用的材料（如聚苯乙烯、水泥纤维、和木板；非吸收性基材如旧瓷砖和完全玻璃化的瓷砖等）上。另外，水泥砂浆是一种非常坚硬、脆性大、柔性差的材料。因此，对于现代建筑业中许多应用，必须用聚合物对砂浆进行改性。在双粘结剂体系中，矿物粘结剂水泥和聚合物粘结剂（可再分散乳胶粉）相互补充，这种结合使干混砂浆具有单凭任何一种粘结剂无法获得的极其优异的特性。
在20世纪30年代中期，有时人们在加水之前或者在加水的同时，加入水性乳液[9]，通过这种方法改性的砂浆称之为双组分系统（一个组合为粉状无机粘结剂，另一组合为乳液）。然而在实践中，建筑工地在使用双组份系统中出现了很多问题，主要是难以准确控制聚合物乳液的掺量。
出现配比错误的原因可能是因为经验不足和工人培训不够，他们不了解合理配比对特殊要求的产品的重要性，或者由于操作不认真，甚至为了短期节省成本而故意偷工减料。聚合物乳液掺量不正确将明显改变砂浆的特性和技术性能。这将造成各种建筑材料由于粘结强度、柔性和/或耐久性不够而严重损坏。不宜采用双组分系统的原因除了使用困难外，还包括产生的附加成本及物流困难（例如需要增加容器和容器使用后的废弃问题，乳液的存储和运输过程中可能会冻结或者由于微生物侵蚀而劣化，并且双组分系统要花费更长时间进行繁琐的施工现场清理）。
1953年瓦克化学公司发明了可再分散乳胶粉（商品名为VINNAPAS可再分散乳胶粉），这使得生产聚合物改性干混砂浆成为可能。现在称之为单组分系统。可再分散乳胶粉是通过喷雾干燥特殊的水性乳液，主要是基于乙酸乙烯酯-乙烯共聚物而制成的聚合物粘结剂。这些粉状有机粘结剂在与水混合或分散后，可以恢复到它们原始的水性乳液状态，并保持作为有机粘结剂所有的典型特征和功能，所以它们经常被称为可再分散乳胶粉[10][11]。水分不分蒸发后，聚合物粒子通过聚结，形成一层聚合物薄膜，从而起到粘结剂的作用。
聚合物薄膜作为有机粘结剂，将填料粒子胶结在一起，增加砂浆结构，并在砂浆-基层的界面处产生很强的粘附力。水泥砂浆的聚合物薄膜如图1所示（本文略）。
使用按照水泥、骨料、添加剂和可再分散乳胶粉有机粘结剂的精确比例在工厂生产干混砂浆，可以避免发生现场配料和混合错误，制成具有高度应用安全的高质量产品。
根据配比不同，采用可再分散聚合物粉末进行干混砂浆改性可以提高与各种基材的胶结强度，提高砂浆的柔性和可变形性、抗折强度、耐磨损性、韧性、粘结力和密实度（抗渗透性）以及保水能力和施工性。另外，具有疏水效应的特殊可再分散乳胶粉可以使砂浆具有很强的防水效果。
3．2 骨料
大多数骨料是具有普通粒径的石英、石灰石或者白云石。为了调节级配（见第五章），通常需要使用粒径不同的骨料。另外还使用具有装饰效果的颗粒。例如方解石、大理石、侏罗纪石灰石或者云母等，主要用于装饰砂浆。为了降低干混砂浆的密度和提高隔热效果，可以使用轻质骨料，例如珍珠岩、蛭石、泡沫玻璃、膨胀粘土和浮石等等，作为附加骨料。因为这些材料密度较低（一般为80~500kg/m3），所以混合物只增加很小的重量百分比。装饰砂浆或者砖填缝剂经常用颜料着色。
3．3 添加剂
如果没有添加剂，那么将不会有现代干混砂浆存在，并且无法获得许多技术特性。相对于无机成分，添加剂的含量一般在0.1~10%。添加剂分有机类和无机类，通常是聚合体。它们可以改善干混砂浆和水的混合情况，改善湿砂浆的特性如流变特性或者施工性，以及硬化砂浆的性能，包括硬化特性等。
3．3．1 纤维素醚[2]
在干混砂浆中，纤维素醚用作增稠剂和保水剂。虽然纤维素醚的添加比例非常低（正常情况下为0.02~0.7%）。但是它是一种非常重要的添加剂。在所有的添加剂中，纤维素醚和可再分散乳胶粉一起使用能影响干混砂浆特性。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（MHEC）和甲基羟丙基纤维素醚(MHPC)，它们在干混砂浆中的市场份额至少为90%。虽然今天真正的甲基纤维素醚占的比例非常低，但是俗语中仍旧将它们成为“甲基纤维素醚”或者“MC”。其他在干混砂浆市场份额中占有小比例的相关纤维素醚为乙基羟乙基纤维素醚（EHEC）和羟乙基纤维素醚（HEC）。因为羧甲基纤维素（钠）在存在钙离子的情况下不稳定，所以它只在极少应用中作为增稠剂使用。
下面章节介绍MHEC和MEPC的特性，因为这些特性均适合上述两种产品。所以这里将它们简单地称为MC。
溶液和湿砂浆混合物的形成：粘度建立。MC在很大的温度范围内均具有水溶性。大多数适用于干混砂浆的MC为粉状，20%~60%的质量百分比的粒子尺寸小于63微米。干混砂浆中的MC粒子分散在粘结剂和骨料粒子之间。避免了结块，这种结块仅在粉末直接倒入水中时才会发生。粗MC产品，通常将其归为粒状材料，很容易溶解在水中且不会结块，但是它们的溶解速度慢。不适合用于干混砂浆中。对于具有中性PH值的干混砂浆。粒径不是决定MC溶解特性的唯一参数。某些牌号的MC的表面覆盖大量的化学交联剂（降低溶解度），造成颗粒只有在碱性条件下（例如由于水泥或者熟石灰而产生）才能快速溶解。碱性使化学交联立即断裂并使MC迅速溶解在砂浆中。起初，具有延迟溶解性的MC并不是专为干混砂浆开发的，然而现在给广泛应用在干混砂浆领域中。
在纯溶液和湿砂浆中，MC可以达到一定的粘度。高低粘度之间的差别可以在2%水溶液中清楚地看到。MC就是通过在此浓度下测量其规格。此溶液的粘度变化范围在水状（粘度低于数百厘泊秒）和胶状（粘度为数千厘泊秒）之间。不同的MC生产商采用不同的方法和仪器确定其MC粘度：目前主要使用的方法包括Haake Rotovisko、Hoppler、Ubbelohde和Brookfield方法。对于同一种产品，用不同的方法测得的粘度结果差别可能高达百分之几百，因此在比较不同生产商的MC产品粘度时需要记住这一点。
粘性和施工性。粘性主要是在进行抹灰和批荡是采用的表达方法。这里的“粘性”是指工人在涂抹工具和墙壁之间感觉到粘着力。高粘着性要求在均涂过程中使用更大的力，从而使施工性降低。这两种特性都受到MC的影响。
保水性。无机灰浆的保水率（WRV）是指经过吸收性基底毛细吸水后，灰浆剩余的含水百分比（DIN 18555，第7部分）[13]。
水泥和石膏砂浆需要水才能凝结，并且水必须在砂浆中保持很长一段时间。过去厚层砂浆（一般为厘米级）来保护砂浆在与吸水性基材、太阳或者其他气候条件如风、干空气或者高环境温度等接触后不会干燥过快。今天通常使用具有高毛细作用力而对墙壁材料（如轻质混凝土），并且在砂浆层的厚度显著降低。为了在反应过程中保持水分，就需要添加MC。
现代干混砂浆的高保水能力主要是由于MC的作用。图2和图3分别为MC掺量和粘度与湿砂浆保水率的关系。
关于保水值的测量参见第五章。
甲基纤维素醚的添加量：%
图2：甲基纤维素醚添加率与湿砂浆保水率的关系（Walocel MKX 30 000 PP 01，粘度为30 000厘泊秒，采用Haake Rotocisko方法测量）
甲基纤维素醚的粘度，厘泊秒
图2：甲基纤维素醚粘度与湿砂浆保水率的关系（2%，20℃，剪切速率D=2.5s-1采用Haake Rotocisko方法测量）
需水量和涂布量。砂浆需要一定的稠度，这对于熟练工人很熟悉的。他们加入一定的水获得合适的稠度。需水量取决于组分及它们在配料中的比例。MC是影响需水量的主要因素。主要与MC的粘度、加入比例和增稠效果有关。需水量（水灰比）还影响砂浆的涂布量。涂布量以每100kg干混砂浆所得的湿砂浆升数来衡量，是确定轻质灰浆效率的重要参数。某些MC生产商供应特殊牌号的MC以保证砂浆的涂布量。这有助于降低轻质骨料的用量。
其他受MC影响的特性包括开放时间、瓷砖胶黏剂的拉拔强度、抗滑移性（参见第5章）、流变特性、塑性和润滑性等。
3．3．2 其他添加剂
淀粉醚。加入到灰浆中主要是羟丙基淀粉。虽然它们的粘度较低（2%溶液通常为100~500厘泊秒），但是在加入到含有MC的砂浆中后，能明显地增加砂浆稠度。在水泥基抹灰和灰浆中，通常加入的比例为0.01~0.04%。在石膏基灰浆中，通常加入0.02~0.06%，灰浆的需水量稍微增多，使涂布量亦随之稍微增加。砂浆的保水率并没有增加。对于施工性来说，湿砂浆从墙壁和支架上下垂的程度降低。当配比优化时，施工性得到改善。
引气剂。引气剂通过物理作用在砂浆中引入微气泡。者使湿砂浆的密度降低、施工性更好并且提高了湿砂浆的产量。存留在砂浆中的空气使混凝土具有更好的保温隔热性能，但同时降低了强度。引气剂一般为粉末状，主要为脂肪酸钠盐和硫酸钠盐。在灰浆和砌筑砂浆中加入比例通常在0.01~0.06%之间。可以通过观察砂浆的空气含量及其施工性来确定最佳掺量。
促凝剂：在水泥基系统中，经常使用促凝剂来获得预期的凝结时期。甲酸钙（例如德国勒沃库森Bayer公司的Mebofix）或者碳酸锂（例如德国法兰克福Chemetall公司的产品）均获得了成功。对于甲酸钙、加入比例低于0.7%，对于碳酸锂，加入比例低于0.2%。
缓凝剂：缓凝剂主要用于石膏灰浆和石膏基填缝料。如果不是用缓凝剂，那么石膏的凝结速度将过快。使用的缓凝剂有不同类型，主要是果酸盐，例如酒石酸或柠檬酸盐以及合成酸盐等（例如德国lllertissen市Tricosal公司的Retardan），通常掺量在0.05~0.25%之间。
疏水剂（拨水剂）可以防止水掺入砂浆中，但是砂浆仍旧保持敞开状态以进行水蒸气扩散。疏水剂的性能可以通过毛细吸水率来测量（DIN 52617）【14】。疏水剂的主要使用场合为室外抹灰、无机防水砂浆和瓷砖勾缝剂。市场上有两类疏水剂：有机硅类，例如德国瓦克公司有机硅部门的粉体A或脂肪酸金属盐，以及具有疏水特性的聚合物可再分散乳胶粉（德国瓦克公司的部分VINNAPAS牌号）。第一类的优点是加入比例低（0.1~1%）。第二类具有使用寿命明显延长的优点，因为疏水性可再分散乳胶粉在多年以后也不会被雨水从灰浆中冲洗掉。另外，使用疏水性可再分散乳胶粉不会在干混砂浆与水混合时出现润湿困难，并且提高了硬化砂浆与基材之间的粘结力（参见第3.1.2节）。
超塑化剂：对砂浆的需水量有极大的影响。含有超塑化剂的砂浆要获得相同的稠度比不含超塑化剂的砂浆需要更少的水。因此在需水量不变的情况下，稠度降低。超塑化剂的作用机理是：模型[15]中，水泥颗粒表面带有不同电荷造成它们在结块是将水包含在其中，通过超塑化剂的吸附作用，表面电荷被中和，使水被释放。根据法规和技术优势的不同，可以使用酪蛋白（许多生产商）或者合成超塑化剂，例如，基于木质素磺酸盐、萘、三聚氰胺、甲醛缩合物或羧酸聚醚。生产商包括SKW（德国Trostberg市）、Sika（瑞士）和Perstorp（瑞典）。超塑化剂主要用于具有非常好的自流平特性的砂浆中，例如自流平找平层、地坪和流淌型地板砖胶黏剂等，掺量通常在0.2~1%。
纤维可以分为两组：长纤维主要用于砂浆的增强，短纤维（例如德国Ellwangen-Holzmuhle市J.Rettenmaier&Sohne公司的Arbocel和Lignocel牌号）用来影响砂浆特性和需水量。
消泡剂降低湿砂浆中的空气量（例如德国Heilbronn市Munzing Chemie公司的Agitan P产品）。目前正在使用基于不同化学剂的粉状消泡剂（主要是无机载体上的碳氢化合物、聚乙二醇或者聚硅氧烷等）。
4．生产
干混砂浆的生产、存储、运输和质量控制在DIN 18557中加以规定[16]。
因为生产线垂直架设并且原材料筒仓位于混合设备上方，所以大多数产量为40 000~250 000吨/年的现代化干混工厂（图4）的面积都比较小。
在进行适当的质量控制后，原材料通过接受系统运输到工厂顶部的不同筒仓中。因此，材料流动基本上是重力性质的，这节省了投资和运营成本，原材料通过重力或适当的输送系统（圆盘给料机、配料螺杆、气动方式）传送到高精度料斗秤称重系统中。通过全自动电子控制系统进行控制，将特定干混砂浆配料所需的所有原料注入到混合设备中。混合设备大多采用特殊混合器，适用于整个干混砂浆产品系列（从微粒到粗粒干混砂浆）。此混合设备具有不同的容量和结构，可以实现批循环时间短和快速、均质的混合。在整个混合过程中，干混砂浆的温度不应超过50℃，以免热塑性和敏感添加剂劣化。对于高效的现代混合设备，在混合3~10分钟后，均质的干混砂浆即排放到成品中间储藏仓中。在进行质量控制后，干混砂浆被排放到运输筒仓或者传送到袋装设备或码垛设备中，准备运输到建筑工地。图5为一个典型的干混工厂。
在干混砂浆生产中，所用的所有原材料，特别是散装无机材料，必须符合国家标准（例如对水泥来说，为EN 196）。如果石英砂等骨料不满足质量要求，那么干混砂浆 工厂必须配备研磨、清洗、干燥和筛分设备。所有填料的残留湿度不得超过0.3%，并且经过干燥处理后。砂的温度在使用之前不得超过60℃。不同填料粒度筛分曲线应该稳定而没有大的波动（例如，合并了几个粒度级）。
筒仓的设计、容量和数目以及整个混合和包装设备的设计取决于所使用的原材料和干混砂浆中生产各种干混砂浆的数量、品种和体积。对于石膏基产品，通常使用独立生产线，以避免水泥基的产品与石膏接触或者混合。
5．试验
稠度。在砂浆涂覆之前需要将其与一定量的水相混合。有经验的建筑工人凭借经验将干混砂浆与水相混合以达到期望的稠度。水量过高或过低都将造成产品性能不合要求，需水量用w/s（水固比）表示。
在干混砂浆的开发过程中，应该将w/s值调节到建筑工地也可能会使用的稠度。如果将具有不同添加剂以及不同添加量的配方进行比较，那么一般来说，用相同的w/s值配方是没有意义的。因为几乎所有的添加剂均会稍微改变稠度或者w/s值。为找到控制稠度比较不同配方的方法。可以采用几种试验程序。砂浆、抹灰和批荡的稠度采用坍落度方法进行检查，操作方式与混凝土工业相同（第2.4.1节，水泥及混凝土）。DIN 1168第2部分（只适用于石膏基产品）[17]、DIN EN 13279第2部分[18]和DIN 18555第2部分（适用于无机粘结剂砂浆）[13]等标准流动度为“将粉料与水混合倒入模具中，取下模具并垂直振动砂浆，砂浆饼的直径即为坍落度，单位为毫米”[13]。许多液态浆料如自流平砂浆或者可浇注地砖胶粘剂等都可以通过测定流动直径确定稠度。此过程不需要振实。瓷砖胶粘剂的稠度可以通过粘度进行控制。
保水性。标准DIN18555第7部分[13]中叙述了保水性测量方法。吸水墙壁用吸水滤纸模拟，试验灰浆采用实际使用时的稠度。将湿砂浆铺展在吸水滤纸上，经过一特定时间后，将滤纸吸收的水称重，然后以百分比的形式计算出保水率。为了具有良好的施工性，不同种类的砂浆需要不同的保水性。
凝结时间。石膏基建筑用灰浆的凝结时间通过维卡针式测试仪确定，根据标准DIN EN 13279第2部分和DIN 1168第2部分【17】【18】：“含有添加及建筑用灰浆凝结时间由灰浆样品贯入试验过程中，维卡针在指定高度达到静止的时间来指示，单位为分钟。”时间从灰浆加水开始计算。颗粒较粗的产品，例如水泥抹灰和灰浆，不适合采用维卡针式测试仪。
空气含量。刚混合好的砂浆含有气孔，一方面粒子表面所吸附的空气。DIN 18555第2部分[13]叙述了确定新鲜砂浆中气孔含量的方法。这是一种整体测定方法，并不表征气孔的大小和分布情况。“新鲜砂浆的空气含量应该使用容积为1立方分米的预设 通过压力方法进行测量，测试仪器应该具有产生预设压力的压力室。通过打开溢流阀，在压力室和充满新鲜砂浆的样本容器（测量容器）之间的压力平衡受到影响。通过测量压降来衡量新鲜砂浆的空气含量”。[13]
粒度分析主要采用筛分方法。将试验筛中残留物称重并以占初始重量百分比表示，画出颗粒直径和筛分通过颗粒百分比之间的函数关系得到颗粒度曲线。每种干混砂浆的粒度曲线均具有特定形状。并且干混砂浆粒度范围也均不同（图6）。大多数干混砂浆的粒度范围在0.1~4mm之间。
某些砂浆需要具有较高的湿砂浆密度以实现高抗压强度。在这种情况下，所有无机成分的粒度分布应该进行相应的优化。这里应用了一个简单的概念，较大粒子之间的空隙需要较小的粒子进行填充以获得最佳的空隙填充效果。此最佳粒子直径分布可以计算并画出Fuller曲线（图7）。
开放时间。建筑工地里俗称“开放时间”是指鲜砂浆可以使用的时间长短。“开放时间”主要用于瓷砖胶粘剂，有时也可用于抹灰和批荡砂浆。下面三个描述给出了“开放时间”更精确的描述：原来的DIN 18156（第2部分）将开放时间定义为从涂覆到砂浆形成表层的时间。表层形成时间只能用棉团定性地实验。另一个试验将“开放时间”定义为瓷砖背面润湿部分至少达到瓷砖面积50%所需的时间。现在，欧洲实验室大部分根据EN 1346测试开放时间[19]。在这里，开放时间（单位为分钟）为达到EN 12004规定的瓷砖胶粘剂必要的抗拉强度所需的最长时间。测试时间为5、10、20、30分钟。
抗滑移性。瓷砖胶粘剂需要具有良好的抗滑移性主要有以下两个原因：一是为了黏贴沉重的瓷砖如大理石瓷砖等，二是为了某些国家的墙壁上的瓷砖从顶端开始贴（例如在德国）而不是从底部开始贴。在后者的情况下，下方的瓷砖支持上方的瓷砖，防止其下滑。
根据EN 1308抗滑移性通过将一块尺寸10×10cm、重量为200g的标准瓷砖贴在混凝土板上进行测量[20]。
胶粘剂抗拉强度是许多干混砂浆的重要特性。对于瓷砖胶粘剂，EN 1348[21]规定了四种存储条件：在标准气候条件下存储28天，浸水后、冻结-解冻循环后、以及高温老化后存储。
6．应用
6．1砌筑砂浆及胶粘剂
砌筑砂浆用量粘结各种砖：具有低吸水性的红粘土砖、具有强吸水性的灰砂砖和加气轻质混凝土。一般来说，具有低吸水性的砖需要涂厚层具有低保水性的砂浆，而具有高吸水性的的光滑平整砖需要涂薄层具有高保水性的砂浆，表2列出了不同的配方。
表2 砌筑砂浆和加气混凝土胶粘剂的典型配方（按重量百分比）
成分 砌筑砂浆 加气轻质混凝土胶粘剂
水泥（例如 CEM I 32.5R） 12~20 36
熟石灰 0~6 4
0-0．1mm石灰石粉 10~20
0~4mm石英砂或者石灰石砂 60~80
0~0.5石英砂 60
引气剂 0．01~0.03
中粘度甲基纤维素醚 0．02~0.04
高粘度甲基纤维素醚 0．3~0.4
DIN 18555第1~9部分[13]叙述了无机粘结剂砂浆的测试方法。其中大多数适用于砌筑砂浆以及水泥基批荡和石膏基抹灰。
6．2 抹灰和批荡
抹灰在DIN 18550第一部分中定义为“以指定厚度在墙壁和天花板上施涂一层或多层灰浆砂浆，并且硬化之后才获得最终特性”[22]。干混砂浆抹灰和批荡根据使用胶凝材料的类型进行分类。
-使用无机粘结剂的粉刷和抹灰砂浆（水泥、石膏或者可能是熟石灰）。
-使用水泥、可再分散乳胶粉或者可能是熟石灰作为粘结剂的装饰性粉刷砂浆（参见第5章）。
这里不包含使用其他粘结材料的干混砂浆抹灰和批荡。如硅酸钾粘结剂、作为唯一的粘结剂的可再分散乳胶粉、作为唯一粘结剂的熟石灰和粘土。灰浆需要承受一系列外部作用。例如耐气候影响、耐化学腐蚀和耐机械作用。气候影响指
湿气侵袭或者温度波动。另外，批荡或抹灰必须提供足够的抗雨水冲刷能力，因为它们也用在浴室和其他潮湿的房间中。可以使用水泥或者石灰水灰浆满足这些要求。
抹灰和灰浆必须具有良好的水蒸气渗透性和适合于涂涂料及悬挂沉重的壁纸。矿物基抹灰，一般单层施涂厚度约为10~30mm，也可作为后续装饰涂层，如陶瓷砖、涂料和装饰腻子的均匀光滑的基层或承载层。水泥基抹灰用于外部涂覆和潮湿房间，而石膏基抹灰转用于内墙。
现在在大多数欧洲国家（英国除外），机器施涂的抹灰/灰浆，机器施涂抹灰/灰浆比手工施涂的抹灰/灰浆普遍得多。因此，用于机器施涂的抹灰/灰浆必须迅速获得高稠度和高保水性。这两个参数都通选择适当牌号的甲基纤维素醚进行控制。除了机器施涂外，轻质灰浆也是发展的趋势。
水泥和石灰水泥抹灰。对水泥和石灰-水泥抹灰的主要要求是在施涂中，具有良好的抗流挂性、易施工性、对调平工具的低粘性和硬化后不产生裂纹。要满足这些要求，配料需要优化粒径并加入添加剂，如甲基纤维素醚、淀粉醚和引气剂等。表3列出了石灰-水泥抹灰和水泥基轻质抹灰的典型配方。
隔热轻质抹灰在DIN 18550第3及第4部分中叙述[22]。
表3 标准石灰-水泥和水泥基轻质抹灰的典型配方（按重量百分比）
成分 水泥-石灰抹灰 水泥基轻质抹灰
普通硅酸盐水泥 CEM I 32.5R 8~12 18~25
熟石灰 6~8 0~5
0.2~0.8mm石英砂 80~85
石灰石砂 60~75
石灰石粉 5~7
发泡聚苯乙烯颗粒 1~2
淀粉醚 0.01~0.02
疏水剂 0.15~0.25 0.1~0.2
引气剂 0.015~0.03 0.1~0.2
甲基纤维素醚，15,000厘泊秒 0.08~0.12 0.1~0.12
石膏灰浆（-硫酸钙）。石膏灰浆所需的施工步骤比水泥抹灰更加复杂和耗时，配比也更加复杂。主要是正确调节缓凝时间，使工人可以在表面凝结或者干燥之前完成所有的施工步骤。因为许多国家的施工环境均不同，所以必须进行调节以适应不同的工作程序。主要区别是二次调平后的最后饰面工序。在中欧、表面用水润湿并且用海绵擦去表面的水浆，然后用刀具刮平，从而获得特别光滑的表面，在南欧和英国，不进行表面润湿，这造成了表面较为粗糙。为获得要求的光滑度，表面需批刮腻子。
含有珍珠岩和蛭石的轻质石膏灰浆应用非常普遍，在这些配方中，甲基纤维素醚在提高产量和节省轻质骨料成本方面起非常重要的作用。在机器喷涂轻质石膏灰浆中，在相同的覆盖面积时，与没有任何附加增稠效果的MC相比，合适的MC可以使每吨灰浆节省100~200升的珍珠岩，使灰浆的覆盖面积增加10%。
机器喷涂轻质石膏灰浆的真正产量只能在灰浆喷涂试验中才能测量，对于石膏-石灰灰浆，一般的德国石膏灰浆的产量为100千克干混砂浆80升，产量高达每100千克干混砂浆120升，有关标准为DIN EN 13279草案第1及第2部分[18]（原来的DIN 1168第1及第2部分）。
表4为石膏灰浆、石膏-石灰灰浆和轻质石膏灰浆的典型配方。
纹理化无机装饰灰浆
无机装饰灰浆、粉刷灰浆和腻子是涂料系统的一部分，通常在厚层底涂层（抹灰）或者其他类型均匀且平滑表面（混凝土、灰浆板等）上使用。对于外墙、石灰、水泥灰浆主要用作装饰材料。装饰灰浆必须使建筑物立面具有美观的表面光洁度，并且必须满足物理性功能，例如持久保护覆盖的墙面和底涂层不受潮湿和气候的影响等。
表4：石膏灰浆、石膏-石灰灰浆和轻质石膏灰浆的典型配料（按重量百分比）
成分 石膏灰浆 石膏-石灰灰浆 轻质石膏灰浆
石膏 74~98 40~50 70~100
石灰石 20~35
熟石灰 1.5~5 15~20 2~5
珍珠岩 0.3~0.8 3~5
淀粉醚 0.01~0.04 0.01~0.03 0.01~0.05
引气剂 0.015~0.03 0.015~0.03 0.01~0.03
缓凝剂 0.025~0.05 0.025~0.04 0.025~0.04
甲基纤维素醚，粘度30，000厘泊秒 0.16~0.23 0.16~0.23
特殊增稠效果纤维素醚 0.2~0.24
为了长期满足所要求的物理性能，无机装饰涂层材料必须具有良好的基底粘着性、低吸水性和良好的防水效果（低吸水系数）、良好的干燥特性（良好的水蒸气渗透性）和低裂纹敏感度；无机涂层的弹性模量应该低于其底层材料的弹性模量。
无机纹理装饰灰浆是满足这些要求的典范，它们的生产方式与工厂制造的干混砂浆相同。今天，术语“装饰灰浆”是指白色或淡色建筑物立面涂层材料，可以作为最终装饰，无需再进行其他油漆处理。无机物装饰灰浆的组成成分包括作为无机粘结剂的熟石灰和水泥、骨料（填料）、颜料和添加剂。例如纤维素醚和淀粉醚等，以改善保水性和工作性。如果需要，可以加入其他添加剂，例如引气剂、防水剂、缓凝剂和纤维等等。水泥和熟石灰的比例可以根据不同的要求而变化；水泥含量越高，则抗压强度、韧性和防水性越好，但是由于砂浆的脆性和收缩，产生裂纹的危险性增加。熟石灰含量越高，则施工性越好；但是抗压强度也越低。可以使用碳酸盐填料，例如大理石或者石灰石等，或者完全代替石英砂。可以通过加入如可再分散乳胶粉的有机聚合物粘结剂显著提高装饰灰浆的技术指标。硬化砂浆的不同结构是源自配料中的所用填料（形成结构的大颗粒）的不同粒度分布和涂布方法（通过喷涂、刷涂、抹涂和滚涂）。无机装饰灰浆为手工涂覆，但是现在越来越多的采用机器喷涂。
标准DIN 18550[22]规定了无机基抹灰以及装饰灰浆涂层系统的技术要求和应用。
6.3 瓷砖胶黏剂
建筑物内部和外部使用的瓷砖已不是一个新发明。埃及、印度和中国大约在3500年以前就已壁画和马赛克的形式制造出第一批陶瓷墙壁覆盖材料。瓷砖提供了美观的装饰性表面和重要的功能性优势。例如防水、坚硬、寿命长、卫生以及易于清洗等。由于这些原因，瓷砖是建筑业中非常重要的地面和墙壁覆盖材料。在1999年，产量约为4.5×109m2并应用于世界各地。最重要的市场是亚洲（1.9×109m2），其次是欧洲（1×109m2）和美洲（0.9×109m2）。陶瓷面砖（根据EN87具有约25%吸水率的非耐霜多孔瓷砖[23] ）主要用于室内，耐霜陶瓷面砖（吸水率约为1%的非多孔瓷砖）用于室内及室外。室内及室外各种类型的天然石料。今天，具有特低吸水率（1.0N/mm2
存储条件 标准条件：28天标准条件
浸水：7天标准条件+21天放置水中
热老化：14天标准条件+14天70℃+1天标准条件
冻结-解冻：7天标准条件+21天放置水中|+25次冻结-解冻循环
开放时间 EN 1346 >20min；或者>30min
进行横向变形试验时的变形/柔性 EN 12002
瓷砖胶黏剂-定义及规格 EN 12004
标准条件：23℃/50%相对湿度
白色及彩色瓷砖填缝剂使用白水泥作为无机粘结剂。彩色瓷砖填缝剂应该使用氧化铁等耐碱性颜料。可以附加使用合适的碳酸盐填料甚至完全替代石英砂填料，为了防止风化，可以使用疏水剂，其效果非常明显，也可以加入硅灰或者火山灰。对于瓷砖填缝剂的主要技术要求如表8所示。
表8：对水泥基瓷砖填缝剂的主要要求、试验方法和标准
略
6.5 外墙外保温系统
外墙外保温系统（ETICS）或者外部隔热装饰系统（EIFS）于20世纪70年代早期出现在欧洲。1973年德国第一次出现石油危机，以及ZF对私房主的财政支援对此系统起到了极大地促进作用。从1973年到1993年，在德意志联邦共和国约有300×106m2的建筑物立面配备了ETICS[24]，从而节约了18×109L的供暖油。
ETICS使温度和湿度在季节转换时更加稳定，所以显著提高了居住舒适程度。该系统通过减小外建筑的温度变化和湿气冷凝，显著减少了建筑物损坏并降低了整体建筑成本。因此，隔热不仅是新建筑物的明智投资，也是一项有益的创新措施，特别是在建筑物立面必须翻新的场合。
20世纪70年代早期出现的第一个ETICS，是在建筑物现场将水泥加入到乳液胶黏剂中。这种复合材料将发泡聚苯乙烯板固定到要隔热的墙壁上。采用相同的产品和程序将增强玻璃纤维网格埋入加固层或者隔热板底涂乳液层。在早期，大部分合成树脂用于底涂层上的装饰涂层。
然而在实践中，使用此系统出现了许多问题，特别是在将乳液胶黏剂在现场与水泥混合的时候。按照这种工艺，不能保证水灰比相同且混合均匀。因此无法获得质量稳定的胶黏剂和底涂层，从而造成粘结强度或者柔性不够，导致产品性能不达标，甚至可能会损坏建筑物立面。这些缺点也存在于双组分系统，在该系统中乳液在现场加入到干混砂浆中。
由于这些原因，以及前文提到的双组分系统的缺点，对于ETICS来说，今天的聚合物改性水泥基干混砂浆几乎已经取代了其他所有系统。经典的ETICS由下述成分组成：
-将隔热板、主要是发泡聚苯乙烯，固定到墙上的胶黏剂（根据指导和技术指南，可能需要特殊销钉进行附加固定）。
-用来埋入加固网络的底涂层（隔热板保护层）。
-无机饰面材料（根据结构不同，主要是粘结灰浆或者装饰灰浆）。
保护层砂浆典型配方（按重量百分比）如下所示：
硅酸盐水泥
填料（石英砂和/或碳酸盐填料0.05~0.5mm）
纤维素醚
可在分散乳胶粉
添加剂
20~30
64.7~75.9
0.1~0.3
4~5
0~3
ETICS各组成部分必须视为一个整体。因此，胶黏剂、隔热板、保护砂浆、纤维网格、找平层（如果需要，或是底浆）、销钉（如果需要可进行附加机械固定）和装饰涂层不必须互相调节，使之作为一个系统整体试验和认可。因此，不允许从不同的来源合并各种配方，并且不作为一个系统进行整体试验和认可即可组成ETICS。
图9所示为一个ETICS的典型组合。
为满足技术要求，可以在粘结砂浆和保护层中加入约4~5的有机粘结剂，如可再分乳胶粉。因为基层和隔热发泡聚苯乙烯板上的砂浆除了需要高粘结性之外，还需要足够的变形能力（柔性）和良好的抗冲击性。
现在有多种材料可以作为ETICS的装饰涂层。除了具有多种结构形式和颜色的传统乳液灰浆之外，主要使用无机水泥-石灰灰浆或者装饰灰浆，以及有机硅树脂灰浆。
不同国家有不同的ETICS法规和规定。目前正在制订关于外墙外保温系统的欧洲标准【欧洲技术认可组织（EOTA）提出的草案】，定义系统各个成分和整个复合物系统本身的所有规范（例如，物理和建筑规范以及技术要求，例如吸水性、受水热应力作用的性能、可燃性、水蒸气渗透性、粘结强度、抗冲击性等等）。
世界上新的隔热法规（例如德国的WaschVO[25]）进一步规定建筑物外墙K值（隔热值）的最低要求，对于混凝土和砖墙，经常只能通过附加使用ETICS地方法来满足这些有约束力的最低要求。因此，这将促使隔热系统进一步发展。在平均温度很高的国家，隔热系统因为节省了空调能源而受到欢迎。
6.6 粉末涂料
自从20世纪50年代发明以后，乳胶漆的使用已为人们所熟知，今天仍然广泛应用于室内外装饰。这种产品的唯一粘合剂，主要是苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液、乙酸乙酯乙烯或者其他共聚物乳液。
在DIN 55945中将表面涂料，例如laquer和涂料等，进行了定义、分类和特性化。根据此标准，涂料为液态、粘稠的化合物，同时也包括粉末涂料。主要由溶剂、粘合剂、颜料、填料和添加剂组成。涂料可分类为：
-溶剂型涂料
-水性涂料（laquer\油漆等）
-喷涂用粉末涂料
-在使用前先和水混合的粉末状涂料（粉末涂料）
表9：（粉末）涂料的重要试验方法和标准
标准 备注
定义 DIN 55945 涂料的定义、成分和类型
一般要求 DIN 53778 关于可施工性、稀释能力、着色、颜料相容性、最低使用温度、再涂性、光泽和遮盖力的一般要求
吸水性 EN ISO 15148 对于室外应用，吸水系数w
干混砂浆
摘自ULLMANN工业化学百科全书
翻印品
CUSTOMIZED CHEMICAL SOLUTIONS
干混砂浆
HERMANN LUTZ, Wacker Polymer Systems 有限公司，D-84489 Burghausen，德国
ROLAND BAYER, Wolff Cellulosics，D-84489 Bomlitz，德国
目录：略
1．介绍
以石灰、水泥或石膏等无机粘结材料的砂浆在建筑施工中已经使用8000多年。这些砂浆主要用于砌筑石头和砖（砌筑砂浆）以及用于墙壁刷粉（粉刷砂浆）。在20世纪50年代之前，水泥基砂浆全部采用所谓的现场混料技术进行生产和应用。现场混料即将各种原材料运输到工地，按照适当的比例在现场进行混合。这样，最常用的无机粘结剂水泥与填料（砂）混合，然后掺入水，以制成湿砂浆供使用。
与现场混凝土被更加经济和符合生态要求的预拌混凝土所代替一样，采用现场混料技术制成的砌筑砂浆和粉刷砂浆也被工厂预拌干混砂浆，也称为干混砂浆所代替。在专门设计 的干混砂浆工厂中将无机粘结剂和骨料（砂）以适当的方式混合在一起，制成干混砂浆。在工厂加工过程中，允许在这些干混砂浆中加入各种添加剂以提高它们的技术性能。采用这种工艺。可以根据在实验室中开发并预先试验过的配方生产各种专用的干混砂浆。
工厂干混砂浆以袋装或特制的散装筒仓运输到建筑工地，在使用之前只需要与水混合即可。与高效的运输设备以及湿砂浆的设备相结合、干混砂浆技术大大提高了大用量产品（例如砌筑砂浆和抹灰砂浆）的生产率。
在生产中向干混砂浆中加入一定比例的特殊添加剂，也促进了具有预期的特殊性能的优质无机砂浆的发展。这些与现代建筑业要求相适应的高度专业化砂浆不可能采用现场混料技术进行生产。因此，高质量、经添加剂改性的矿物基砂浆广泛应用于今天的建筑业中，并且很大程度上取代了其他建筑材料，例如膏状材料及乳液与砂浆现场混合的产品等。
2．发展
2．1 历史及技术发展
数千年以来，楼房设计及施工与矿物基砂浆的使用密切有关。石灰基抹灰在8000多年之前已为人们所知，而在巴比伦人在大约6000年以前已使用石膏灰浆。以火山灰为基材的水硬性砂浆的使用历史可能已超过3000年，并被古腓尼基人、希腊人和罗马人大量使用。
在古代及中世纪，人们已经开始将添加剂，例如肥皂、树脂、蛋白质和灰烬等，在现场与无机粘结剂和骨料相混合，以提高砂浆的性能。
虽然欧洲早在1893年就已经发表了第一个关于干混砂浆的生产与应用的专利，但是到了20世纪50年代为止，使用的全部是现场混合砂浆，即将无机粘结机（大多情况下为水泥）和骨料（大多数情况下为石英砂）分别运输到工地，然后按照适当的比例手工混合在一起，加水搅拌后形成湿砂浆使用。
在20世纪50年代和60年代的西欧和美国，特别是在德国，建筑业对新型建筑材料和技术的需求迅速增长。早晨这种情况的原因包括缺少技术工人、需要减少工期以及降低成本、劳动力成本增加、建筑材料应用的多样化、新型材料和对施工质量的需求增加等。
现场搅拌工艺不管是在过去还是将来均不能满足所有这些要求。结果，从20世纪60年代开始，西方国家的现代化施工和建筑化学工业的发展主要有三个趋势，而今天成了全世界的发展趋势。
-现场混合砂浆被预混合并预先包装的干混砂浆所取代；
-砂浆应用设备，包括散装运输系统（例如筒仓）、干混砂浆和水自动混合机械系统以及湿砂浆机械施工（喷涂）设备；
-采用聚合物粘结剂（可再分散乳胶）和特殊添加剂（例如纤维素醚）进行砂浆改性，以提高产品质量和满足现代建筑业的要求。
干混砂浆技术的引进以及砂浆筒仓运输和机械喷涂的使用使得德国从1960年到1995年间，粉刷砂浆和抹灰砂浆的使用量增加了600%，而工人数目减少了25%，及生产效率提高了800%。
2．2 干混砂浆的优点
当采用现场混料工艺时，对于每项建筑工程，水泥和填料以特定的比例混合，然后掺入水，制成湿砂浆，这种砂浆质量取决于原材料的质量、正确的配合比、混合的均匀程度和新拌砂浆的稠度。在这些条件下，通过现场混料技术制成的砂浆质量无法保证。现场混合砂浆的主要缺点是整个过程不能实现自动化。砂浆质量不稳定，砂浆生产商和应用者不能向客户和最终用户提供质量担保。另外，在这种情况下，添加剂要么无法加入，要么掺量出错或无法混合均匀造成最终产品组分的不均匀。
因此采用现场搅拌工艺生产专用砂浆的可能性非常有限。最后，现场混合砂浆的输送及物流更为复杂，因此启用应受到很大限制。
与现场混合砂浆相反，干混砂浆是在干混砂浆工厂中将所有必须组分混合，例如粘结剂、骨料和化学添加剂。通过这种方法，可以生产出各种满足特殊应用需要的、具有产品特性的干混砂浆。使用预混和预包装的干混砂浆不仅显著提高了建筑工地的生产效率和生产率，而且避免了现场混合错误，从而具有高度的应用安全性和可靠性。在干混工厂生产的预包装干混砂浆，是由质量稳定的粘结剂、骨料和添加剂严格按照相同的比例进行稳定混合，从而保证产品质量稳定。【2】【3】
生产预包装干混砂浆的原材料可以分类如下：
1）无机粘结剂
a）普通硅酸盐水泥（OPC）
b）高铝水泥（HAC）、
c）特殊水泥
d）熟石灰
e）无水石膏
2）聚合物粘结剂（可再分散乳胶粉乳胶粉）
3）骨料、填料
a）石英砂
b）石灰石砂
c）白云石砂
d）大理石砂
e）轻质填料
f）特殊及功能性填料
4）添加剂
a）纤维素醚
b）颜料
c）消泡剂
d）引气剂
e）缓凝剂
f）促凝剂
g）增稠剂
h）疏水剂
i）塑化剂（减水剂）
j）高效塑化剂
干混砂浆的主用应用可以分类如下：
1）大用量产品（大约占干混砂浆生产量的70%）
-砌筑砂浆
-底层抹灰
-砌砖砂浆
-砌砖胶粘剂
-水泥基地坪砂浆
-石膏基地坪砂浆
-干混凝土
-喷射混凝土
-无机灰浆
2）专用产品
-瓷砖胶粘剂
-建筑用胶粘剂
-瓷砖勾缝剂
-无收缩灌浆
-装饰用专用砂浆
-粉末涂料
-外墙外保温系统
-特殊批荡料
-地坪材料
-修补砂浆
以底层抹灰为例（表1）。现场混合砂浆（A工艺）和工厂制造预包装干混砂浆（B工艺）对输送和生产率有很大影响。
散装运输（筒仓系统）、砂浆与水混合的设备及通过泵送进行机械喷涂的机械设备的发展，进一步促进大用量干混砂浆的应用。与袋装形式运到工地进行手工掺和的干混砂浆相比（B工艺），采用自动化搅拌和泵送设备进行砂浆机械喷涂进一步提高了生产率（D工艺）。
对于大用量的干混砂浆，可以通过将干混砂浆装在体积1~20m3的容器运输到工地的形式来代替以袋装形式输送。通过适当的运输系统，干混砂浆直接从筒仓传送到附带的混料及泵送设备中，在其中与水自动混料，通过泵进行喷涂。
用筒仓或者容器运输干混砂浆，并采用自动混料、泵送和机械喷涂系统，进一步提高了生产率（D工艺）。除了提高 ，干混砂浆的自动机械式混料和喷涂保证了产品输送及涂覆的一致性。消除了出现加水不足或过量或砂浆组成成分不稳定等错误的可能性，这对于缺少经验的工人的情况格外重要。
在西欧，这种发展所带来的益处非常明显。自20世纪60年代以来，已经建立起许多产量达数百万吨的现代化干混砂浆工厂，干混砂浆产量达10×106吨/年。1990年东西德合并后，干混砂浆技术蓬勃发展。现在这种趋势正在东欧国家继续。
2000年欧洲的干混砂浆的产量约为35~40×106吨/年，并以每年约12%的平均增长率增长。
3．组成
干混砂浆一般至少由三部分组成：粘结剂、骨料和添加剂。
现代干混砂浆比过去现场直接混合砂浆增加了更多的组成成分。今天最简单的配方为砌筑砂浆、砌砖砂浆和低性能瓷砖胶粘剂，而更加复杂的和高要求的干混砂浆，如自流平水泥和装饰砂浆，可能由多达20种成分组成。本文中骨料是做所有没有粘结功能的无机成分，即使它们是少量加入具有特殊功能的无机成分，例如纤维和颜料等。虽然其他许多文章将添加量较小的组分（可再分散乳胶粉）称为添加剂，但是本文作为有机粘结剂处理。使用可再分散乳胶粉的效果，特别是在瓷砖胶粘剂中，清楚地表明它们具有粘结功能。另一方面，甲基纤维素醚是一种多用途的添加剂。虽然具有一定的粘结功能，但其粘结效果不起主要作用，因此本文将其作为一种添加剂。
3．1 粘结剂
胶凝材料将骨料和其他颗粒粘合在一起，并粘结在基层上。胶凝材料通过发生物理或者化学反应，对砂浆的最终强度起主要作用。胶凝材料可以分为水硬性胶凝材料和非水硬性胶凝材料，前者通常在有水的情况下硬化。
表1现场混合砂浆与干混砂浆的生产、运输和应用比较
工艺 A B C D
砂和水泥分别运到工地 +
无机粘结料和骨料在现场手工混合 +
预包装干混砂浆以袋装形式运到工地 + +
预包装干混砂浆以筒仓的形式运到工地 +
手工将砂浆与水进行混合 + +
手工涂覆湿砂浆 + +
用机器将砂浆与水进行混合以及机器喷涂 + +
底层抹灰生产率（每人每班的平方数） 10 25 40 50~60
水泥和熟石灰胶凝材料的硬化通过化学反应进行。水泥在混合过程中与水接触发生反应，而熟石灰（无机水硬性成分）通过与大气中的二氧化碳发生反应而凝结。石膏和有机粘结剂发生物理反应而凝结；石膏与水发生再结晶并形成无光泽的针状结晶体，而有机粘结剂形成均质的聚合物薄膜。
3．1．1 无机粘结剂
水泥（另见——《水泥和混凝土》。）干混砂浆主要使用普通硅酸盐水泥（OPC），水化作用形成水化硅酸钙，这种物质即使是在水中也能保持其强度和稳定性（水硬性胶凝材料）。虽然OPC，例如CEM I 32.5R（关于命名法，见DIN 1164[5]）的强度足以满足砌筑砂浆、砌砖砂浆、粉刷和许多灰浆的需要。但是在瓷砖胶粘剂中，应使用更高标号的水泥，例如CEM I 42.5 R或者 CEM I 52.5R。大多数装饰干混砂浆，例如装饰砂浆和瓷砖填缝剂，都含有白色硅酸盐水泥。快硬性高铝水泥（例如Fondue Lfarge）主要由铝酸钙组成，并且主要用于要求具有快硬特性或者高温稳定性的干混砂浆。
石膏（另见-《硫酸钙》[6]）。硫酸钙半水化合物和无水石膏均通过形成硫酸钙二水化合物而硬化，硫酸钙的半水化合物以两种结晶形态存在（取决于生产工艺）具有较大的晶体，较高抗拉和抗压强度以及需水量较低的a态和孔隙率更高、抗拉和抗压强度较低并且需水量高出3倍的b态。
无水石膏以两个与应用有关的相存在：对以无水石膏为基料的自流平非常重要的无水石膏II相，以及作为多用途石膏灰浆一个组分无水石膏III相。石膏灰浆包含b态半水石膏和无水石膏II及III。石膏基填缝料包含b-半水石膏。
熟石灰（另见-《石灰及石灰石》[7]）。熟石灰通过与二氧化碳反应生成碳酸钙而硬化，因此不属于水硬性胶凝材料，为气凝性胶凝材料。某些熟石灰的水硬性来自于具有水硬性的杂质或具有火山灰特性的掺合料。在许多世纪以来，熟石灰一直就是最重要的砂浆胶凝材料。今天它已经基本被硬化更快的胶凝材料所取代，但是由于它的塑化性能（良好而对施工性）。目前仍在使用。可以在水泥中加入重量百分比比5~30%的熟石灰来改善干混砂浆的施工性。建筑用石灰（包括熟石灰粉）在DIN EN 459中加以规定[8]。
3．1．2 有机粘结剂
通过有机粘结剂来改善水泥基砂浆特性的方法已经为人们所熟知。例如在古代，人们使用牛奶甚至血液中的蛋白质。如今在大多数应用中，未经有机聚合物粘结剂改性的砂浆已经不能继续满足现代技术的要求。即使加入甲基纤维素醚改善了砂浆的保水能力和施工性。但砂浆粘结力不足以或根本不能使其粘结在许多建筑业所使用的材料（如聚苯乙烯、水泥纤维、和木板；非吸收性基材如旧瓷砖和完全玻璃化的瓷砖等）上。另外，水泥砂浆是一种非常坚硬、脆性大、柔性差的材料。因此，对于现代建筑业中许多应用，必须用聚合物对砂浆进行改性。在双粘结剂体系中，矿物粘结剂水泥和聚合物粘结剂（可再分散乳胶粉）相互补充，这种结合使干混砂浆具有单凭任何一种粘结剂无法获得的极其优异的特性。
在20世纪30年代中期，有时人们在加水之前或者在加水的同时，加入水性乳液[9]，通过这种方法改性的砂浆称之为双组分系统（一个组合为粉状无机粘结剂，另一组合为乳液）。然而在实践中，建筑工地在使用双组份系统中出现了很多问题，主要是难以准确控制聚合物乳液的掺量。
出现配比错误的原因可能是因为经验不足和工人培训不够，他们不了解合理配比对特殊要求的产品的重要性，或者由于操作不认真，甚至为了短期节省成本而故意偷工减料。聚合物乳液掺量不正确将明显改变砂浆的特性和技术性能。这将造成各种建筑材料由于粘结强度、柔性和/或耐久性不够而严重损坏。不宜采用双组分系统的原因除了使用困难外，还包括产生的附加成本及物流困难（例如需要增加容器和容器使用后的废弃问题，乳液的存储和运输过程中可能会冻结或者由于微生物侵蚀而劣化，并且双组分系统要花费更长时间进行繁琐的施工现场清理）。
1953年瓦克化学公司发明了可再分散乳胶粉（商品名为VINNAPAS可再分散乳胶粉），这使得生产聚合物改性干混砂浆成为可能。现在称之为单组分系统。可再分散乳胶粉是通过喷雾干燥特殊的水性乳液，主要是基于乙酸乙烯酯-乙烯共聚物而制成的聚合物粘结剂。这些粉状有机粘结剂在与水混合或分散后，可以恢复到它们原始的水性乳液状态，并保持作为有机粘结剂所有的典型特征和功能，所以它们经常被称为可再分散乳胶粉[10][11]。水分不分蒸发后，聚合物粒子通过聚结，形成一层聚合物薄膜，从而起到粘结剂的作用。
聚合物薄膜作为有机粘结剂，将填料粒子胶结在一起，增加砂浆结构，并在砂浆-基层的界面处产生很强的粘附力。水泥砂浆的聚合物薄膜如图1所示（本文略）。
使用按照水泥、骨料、添加剂和可再分散乳胶粉有机粘结剂的精确比例在工厂生产干混砂浆，可以避免发生现场配料和混合错误，制成具有高度应用安全的高质量产品。
根据配比不同，采用可再分散聚合物粉末进行干混砂浆改性可以提高与各种基材的胶结强度，提高砂浆的柔性和可变形性、抗折强度、耐磨损性、韧性、粘结力和密实度（抗渗透性）以及保水能力和施工性。另外，具有疏水效应的特殊可再分散乳胶粉可以使砂浆具有很强的防水效果。
3．2 骨料
大多数骨料是具有普通粒径的石英、石灰石或者白云石。为了调节级配（见第五章），通常需要使用粒径不同的骨料。另外还使用具有装饰效果的颗粒。例如方解石、大理石、侏罗纪石灰石或者云母等，主要用于装饰砂浆。为了降低干混砂浆的密度和提高隔热效果，可以使用轻质骨料，例如珍珠岩、蛭石、泡沫玻璃、膨胀粘土和浮石等等，作为附加骨料。因为这些材料密度较低（一般为80~500kg/m3），所以混合物只增加很小的重量百分比。装饰砂浆或者砖填缝剂经常用颜料着色。
3．3 添加剂
如果没有添加剂，那么将不会有现代干混砂浆存在，并且无法获得许多技术特性。相对于无机成分，添加剂的含量一般在0.1~10%。添加剂分有机类和无机类，通常是聚合体。它们可以改善干混砂浆和水的混合情况，改善湿砂浆的特性如流变特性或者施工性，以及硬化砂浆的性能，包括硬化特性等。
3．3．1 纤维素醚[2]
在干混砂浆中，纤维素醚用作增稠剂和保水剂。虽然纤维素醚的添加比例非常低（正常情况下为0.02~0.7%）。但是它是一种非常重要的添加剂。在所有的添加剂中，纤维素醚和可再分散乳胶粉一起使用能影响干混砂浆特性。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（MHEC）和甲基羟丙基纤维素醚(MHPC)，它们在干混砂浆中的市场份额至少为90%。虽然今天真正的甲基纤维素醚占的比例非常低，但是俗语中仍旧将它们成为“甲基纤维素醚”或者“MC”。其他在干混砂浆市场份额中占有小比例的相关纤维素醚为乙基羟乙基纤维素醚（EHEC）和羟乙基纤维素醚（HEC）。因为羧甲基纤维素（钠）在存在钙离子的情况下不稳定，所以它只在极少应用中作为增稠剂使用。
下面章节介绍MHEC和MEPC的特性，因为这些特性均适合上述两种产品。所以这里将它们简单地称为MC。
溶液和湿砂浆混合物的形成：粘度建立。MC在很大的温度范围内均具有水溶性。大多数适用于干混砂浆的MC为粉状，20%~60%的质量百分比的粒子尺寸小于63微米。干混砂浆中的MC粒子分散在粘结剂和骨料粒子之间。避免了结块，这种结块仅在粉末直接倒入水中时才会发生。粗MC产品，通常将其归为粒状材料，很容易溶解在水中且不会结块，但是它们的溶解速度慢。不适合用于干混砂浆中。对于具有中性PH值的干混砂浆。粒径不是决定MC溶解特性的唯一参数。某些牌号的MC的表面覆盖大量的化学交联剂（降低溶解度），造成颗粒只有在碱性条件下（例如由于水泥或者熟石灰而产生）才能快速溶解。碱性使化学交联立即断裂并使MC迅速溶解在砂浆中。起初，具有延迟溶解性的MC并不是专为干混砂浆开发的，然而现在给广泛应用在干混砂浆领域中。
在纯溶液和湿砂浆中，MC可以达到一定的粘度。高低粘度之间的差别可以在2%水溶液中清楚地看到。MC就是通过在此浓度下测量其规格。此溶液的粘度变化范围在水状（粘度低于数百厘泊秒）和胶状（粘度为数千厘泊秒）之间。不同的MC生产商采用不同的方法和仪器确定其MC粘度：目前主要使用的方法包括Haake Rotovisko、Hoppler、Ubbelohde和Brookfield方法。对于同一种产品，用不同的方法测得的粘度结果差别可能高达百分之几百，因此在比较不同生产商的MC产品粘度时需要记住这一点。
粘性和施工性。粘性主要是在进行抹灰和批荡是采用的表达方法。这里的“粘性”是指工人在涂抹工具和墙壁之间感觉到粘着力。高粘着性要求在均涂过程中使用更大的力，从而使施工性降低。这两种特性都受到MC的影响。
保水性。无机灰浆的保水率（WRV）是指经过吸收性基底毛细吸水后，灰浆剩余的含水百分比（DIN 18555，第7部分）[13]。
水泥和石膏砂浆需要水才能凝结，并且水必须在砂浆中保持很长一段时间。过去厚层砂浆（一般为厘米级）来保护砂浆在与吸水性基材、太阳或者其他气候条件如风、干空气或者高环境温度等接触后不会干燥过快。今天通常使用具有高毛细作用力而对墙壁材料（如轻质混凝土），并且在砂浆层的厚度显著降低。为了在反应过程中保持水分，就需要添加MC。
现代干混砂浆的高保水能力主要是由于MC的作用。图2和图3分别为MC掺量和粘度与湿砂浆保水率的关系。
关于保水值的测量参见第五章。
甲基纤维素醚的添加量：%
图2：甲基纤维素醚添加率与湿砂浆保水率的关系（Walocel MKX 30 000 PP 01，粘度为30 000厘泊秒，采用Haake Rotocisko方法测量）
甲基纤维素醚的粘度，厘泊秒
图2：甲基纤维素醚粘度与湿砂浆保水率的关系（2%，20℃，剪切速率D=2.5s-1采用Haake Rotocisko方法测量）
需水量和涂布量。砂浆需要一定的稠度，这对于熟练工人很熟悉的。他们加入一定的水获得合适的稠度。需水量取决于组分及它们在配料中的比例。MC是影响需水量的主要因素。主要与MC的粘度、加入比例和增稠效果有关。需水量（水灰比）还影响砂浆的涂布量。涂布量以每100kg干混砂浆所得的湿砂浆升数来衡量，是确定轻质灰浆效率的重要参数。某些MC生产商供应特殊牌号的MC以保证砂浆的涂布量。这有助于降低轻质骨料的用量。
其他受MC影响的特性包括开放时间、瓷砖胶黏剂的拉拔强度、抗滑移性（参见第5章）、流变特性、塑性和润滑性等。
3．3．2 其他添加剂
淀粉醚。加入到灰浆中主要是羟丙基淀粉。虽然它们的粘度较低（2%溶液通常为100~500厘泊秒），但是在加入到含有MC的砂浆中后，能明显地增加砂浆稠度。在水泥基抹灰和灰浆中，通常加入的比例为0.01~0.04%。在石膏基灰浆中，通常加入0.02~0.06%，灰浆的需水量稍微增多，使涂布量亦随之稍微增加。砂浆的保水率并没有增加。对于施工性来说，湿砂浆从墙壁和支架上下垂的程度降低。当配比优化时，施工性得到改善。
引气剂。引气剂通过物理作用在砂浆中引入微气泡。者使湿砂浆的密度降低、施工性更好并且提高了湿砂浆的产量。存留在砂浆中的空气使混凝土具有更好的保温隔热性能，但同时降低了强度。引气剂一般为粉末状，主要为脂肪酸钠盐和硫酸钠盐。在灰浆和砌筑砂浆中加入比例通常在0.01~0.06%之间。可以通过观察砂浆的空气含量及其施工性来确定最佳掺量。
促凝剂：在水泥基系统中，经常使用促凝剂来获得预期的凝结时期。甲酸钙（例如德国勒沃库森Bayer公司的Mebofix）或者碳酸锂（例如德国法兰克福Chemetall公司的产品）均获得了成功。对于甲酸钙、加入比例低于0.7%，对于碳酸锂，加入比例低于0.2%。
缓凝剂：缓凝剂主要用于石膏灰浆和石膏基填缝料。如果不是用缓凝剂，那么石膏的凝结速度将过快。使用的缓凝剂有不同类型，主要是果酸盐，例如酒石酸或柠檬酸盐以及合成酸盐等（例如德国lllertissen市Tricosal公司的Retardan），通常掺量在0.05~0.25%之间。
疏水剂（拨水剂）可以防止水掺入砂浆中，但是砂浆仍旧保持敞开状态以进行水蒸气扩散。疏水剂的性能可以通过毛细吸水率来测量（DIN 52617）【14】。疏水剂的主要使用场合为室外抹灰、无机防水砂浆和瓷砖勾缝剂。市场上有两类疏水剂：有机硅类，例如德国瓦克公司有机硅部门的粉体A或脂肪酸金属盐，以及具有疏水特性的聚合物可再分散乳胶粉（德国瓦克公司的部分VINNAPAS牌号）。第一类的优点是加入比例低（0.1~1%）。第二类具有使用寿命明显延长的优点，因为疏水性可再分散乳胶粉在多年以后也不会被雨水从灰浆中冲洗掉。另外，使用疏水性可再分散乳胶粉不会在干混砂浆与水混合时出现润湿困难，并且提高了硬化砂浆与基材之间的粘结力（参见第3.1.2节）。
超塑化剂：对砂浆的需水量有极大的影响。含有超塑化剂的砂浆要获得相同的稠度比不含超塑化剂的砂浆需要更少的水。因此在需水量不变的情况下，稠度降低。超塑化剂的作用机理是：模型[15]中，水泥颗粒表面带有不同电荷造成它们在结块是将水包含在其中，通过超塑化剂的吸附作用，表面电荷被中和，使水被释放。根据法规和技术优势的不同，可以使用酪蛋白（许多生产商）或者合成超塑化剂，例如，基于木质素磺酸盐、萘、三聚氰胺、甲醛缩合物或羧酸聚醚。生产商包括SKW（德国Trostberg市）、Sika（瑞士）和Perstorp（瑞典）。超塑化剂主要用于具有非常好的自流平特性的砂浆中，例如自流平找平层、地坪和流淌型地板砖胶黏剂等，掺量通常在0.2~1%。
纤维可以分为两组：长纤维主要用于砂浆的增强，短纤维（例如德国Ellwangen-Holzmuhle市J.Rettenmaier&Sohne公司的Arbocel和Lignocel牌号）用来影响砂浆特性和需水量。
消泡剂降低湿砂浆中的空气量（例如德国Heilbronn市Munzing Chemie公司的Agitan P产品）。目前正在使用基于不同化学剂的粉状消泡剂（主要是无机载体上的碳氢化合物、聚乙二醇或者聚硅氧烷等）。
4．生产
干混砂浆的生产、存储、运输和质量控制在DIN 18557中加以规定[16]。
因为生产线垂直架设并且原材料筒仓位于混合设备上方，所以大多数产量为40 000~250 000吨/年的现代化干混工厂（图4）的面积都比较小。
在进行适当的质量控制后，原材料通过接受系统运输到工厂顶部的不同筒仓中。因此，材料流动基本上是重力性质的，这节省了投资和运营成本，原材料通过重力或适当的输送系统（圆盘给料机、配料螺杆、气动方式）传送到高精度料斗秤称重系统中。通过全自动电子控制系统进行控制，将特定干混砂浆配料所需的所有原料注入到混合设备中。混合设备大多采用特殊混合器，适用于整个干混砂浆产品系列（从微粒到粗粒干混砂浆）。此混合设备具有不同的容量和结构，可以实现批循环时间短和快速、均质的混合。在整个混合过程中，干混砂浆的温度不应超过50℃，以免热塑性和敏感添加剂劣化。对于高效的现代混合设备，在混合3~10分钟后，均质的干混砂浆即排放到成品中间储藏仓中。在进行质量控制后，干混砂浆被排放到运输筒仓或者传送到袋装设备或码垛设备中，准备运输到建筑工地。图5为一个典型的干混工厂。
在干混砂浆生产中，所用的所有原材料，特别是散装无机材料，必须符合国家标准（例如对水泥来说，为EN 196）。如果石英砂等骨料不满足质量要求，那么干混砂浆 工厂必须配备研磨、清洗、干燥和筛分设备。所有填料的残留湿度不得超过0.3%，并且经过干燥处理后。砂的温度在使用之前不得超过60℃。不同填料粒度筛分曲线应该稳定而没有大的波动（例如，合并了几个粒度级）。
筒仓的设计、容量和数目以及整个混合和包装设备的设计取决于所使用的原材料和干混砂浆中生产各种干混砂浆的数量、品种和体积。对于石膏基产品，通常使用独立生产线，以避免水泥基的产品与石膏接触或者混合。
5．试验
稠度。在砂浆涂覆之前需要将其与一定量的水相混合。有经验的建筑工人凭借经验将干混砂浆与水相混合以达到期望的稠度。水量过高或过低都将造成产品性能不合要求，需水量用w/s（水固比）表示。
在干混砂浆的开发过程中，应该将w/s值调节到建筑工地也可能会使用的稠度。如果将具有不同添加剂以及不同添加量的配方进行比较，那么一般来说，用相同的w/s值配方是没有意义的。因为几乎所有的添加剂均会稍微改变稠度或者w/s值。为找到控制稠度比较不同配方的方法。可以采用几种试验程序。砂浆、抹灰和批荡的稠度采用坍落度方法进行检查，操作方式与混凝土工业相同（第2.4.1节，水泥及混凝土）。DIN 1168第2部分（只适用于石膏基产品）[17]、DIN EN 13279第2部分[18]和DIN 18555第2部分（适用于无机粘结剂砂浆）[13]等标准流动度为“将粉料与水混合倒入模具中，取下模具并垂直振动砂浆，砂浆饼的直径即为坍落度，单位为毫米”[13]。许多液态浆料如自流平砂浆或者可浇注地砖胶粘剂等都可以通过测定流动直径确定稠度。此过程不需要振实。瓷砖胶粘剂的稠度可以通过粘度进行控制。
保水性。标准DIN18555第7部分[13]中叙述了保水性测量方法。吸水墙壁用吸水滤纸模拟，试验灰浆采用实际使用时的稠度。将湿砂浆铺展在吸水滤纸上，经过一特定时间后，将滤纸吸收的水称重，然后以百分比的形式计算出保水率。为了具有良好的施工性，不同种类的砂浆需要不同的保水性。
凝结时间。石膏基建筑用灰浆的凝结时间通过维卡针式测试仪确定，根据标准DIN EN 13279第2部分和DIN 1168第2部分【17】【18】：“含有添加及建筑用灰浆凝结时间由灰浆样品贯入试验过程中，维卡针在指定高度达到静止的时间来指示，单位为分钟。”时间从灰浆加水开始计算。颗粒较粗的产品，例如水泥抹灰和灰浆，不适合采用维卡针式测试仪。
空气含量。刚混合好的砂浆含有气孔，一方面粒子表面所吸附的空气。DIN 18555第2部分[13]叙述了确定新鲜砂浆中气孔含量的方法。这是一种整体测定方法，并不表征气孔的大小和分布情况。“新鲜砂浆的空气含量应该使用容积为1立方分米的预设 通过压力方法进行测量，测试仪器应该具有产生预设压力的压力室。通过打开溢流阀，在压力室和充满新鲜砂浆的样本容器（测量容器）之间的压力平衡受到影响。通过测量压降来衡量新鲜砂浆的空气含量”。[13]
粒度分析主要采用筛分方法。将试验筛中残留物称重并以占初始重量百分比表示，画出颗粒直径和筛分通过颗粒百分比之间的函数关系得到颗粒度曲线。每种干混砂浆的粒度曲线均具有特定形状。并且干混砂浆粒度范围也均不同（图6）。大多数干混砂浆的粒度范围在0.1~4mm之间。
某些砂浆需要具有较高的湿砂浆密度以实现高抗压强度。在这种情况下，所有无机成分的粒度分布应该进行相应的优化。这里应用了一个简单的概念，较大粒子之间的空隙需要较小的粒子进行填充以获得最佳的空隙填充效果。此最佳粒子直径分布可以计算并画出Fuller曲线（图7）。
开放时间。建筑工地里俗称“开放时间”是指鲜砂浆可以使用的时间长短。“开放时间”主要用于瓷砖胶粘剂，有时也可用于抹灰和批荡砂浆。下面三个描述给出了“开放时间”更精确的描述：原来的DIN 18156（第2部分）将开放时间定义为从涂覆到砂浆形成表层的时间。表层形成时间只能用棉团定性地实验。另一个试验将“开放时间”定义为瓷砖背面润湿部分至少达到瓷砖面积50%所需的时间。现在，欧洲实验室大部分根据EN 1346测试开放时间[19]。在这里，开放时间（单位为分钟）为达到EN 12004规定的瓷砖胶粘剂必要的抗拉强度所需的最长时间。测试时间为5、10、20、30分钟。
抗滑移性。瓷砖胶粘剂需要具有良好的抗滑移性主要有以下两个原因：一是为了黏贴沉重的瓷砖如大理石瓷砖等，二是为了某些国家的墙壁上的瓷砖从顶端开始贴（例如在德国）而不是从底部开始贴。在后者的情况下，下方的瓷砖支持上方的瓷砖，防止其下滑。
根据EN 1308抗滑移性通过将一块尺寸10×10cm、重量为200g的标准瓷砖贴在混凝土板上进行测量[20]。
胶粘剂抗拉强度是许多干混砂浆的重要特性。对于瓷砖胶粘剂，EN 1348[21]规定了四种存储条件：在标准气候条件下存储28天，浸水后、冻结-解冻循环后、以及高温老化后存储。
6．应用
6．1砌筑砂浆及胶粘剂
砌筑砂浆用量粘结各种砖：具有低吸水性的红粘土砖、具有强吸水性的灰砂砖和加气轻质混凝土。一般来说，具有低吸水性的砖需要涂厚层具有低保水性的砂浆，而具有高吸水性的的光滑平整砖需要涂薄层具有高保水性的砂浆，表2列出了不同的配方。
表2 砌筑砂浆和加气混凝土胶粘剂的典型配方（按重量百分比）
成分 砌筑砂浆 加气轻质混凝土胶粘剂
水泥（例如 CEM I 32.5R） 12~20 36
熟石灰 0~6 4
0-0．1mm石灰石粉 10~20
0~4mm石英砂或者石灰石砂 60~80
0~0.5石英砂 60
引气剂 0．01~0.03
中粘度甲基纤维素醚 0．02~0.04
高粘度甲基纤维素醚 0．3~0.4
DIN 18555第1~9部分[13]叙述了无机粘结剂砂浆的测试方法。其中大多数适用于砌筑砂浆以及水泥基批荡和石膏基抹灰。
6．2 抹灰和批荡
抹灰在DIN 18550第一部分中定义为“以指定厚度在墙壁和天花板上施涂一层或多层灰浆砂浆，并且硬化之后才获得最终特性”[22]。干混砂浆抹灰和批荡根据使用胶凝材料的类型进行分类。
-使用无机粘结剂的粉刷和抹灰砂浆（水泥、石膏或者可能是熟石灰）。
-使用水泥、可再分散乳胶粉或者可能是熟石灰作为粘结剂的装饰性粉刷砂浆（参见第5章）。
这里不包含使用其他粘结材料的干混砂浆抹灰和批荡。如硅酸钾粘结剂、作为唯一的粘结剂的可再分散乳胶粉、作为唯一粘结剂的熟石灰和粘土。灰浆需要承受一系列外部作用。例如耐气候影响、耐化学腐蚀和耐机械作用。气候影响指
湿气侵袭或者温度波动。另外，批荡或抹灰必须提供足够的抗雨水冲刷能力，因为它们也用在浴室和其他潮湿的房间中。可以使用水泥或者石灰水灰浆满足这些要求。
抹灰和灰浆必须具有良好的水蒸气渗透性和适合于涂涂料及悬挂沉重的壁纸。矿物基抹灰，一般单层施涂厚度约为10~30mm，也可作为后续装饰涂层，如陶瓷砖、涂料和装饰腻子的均匀光滑的基层或承载层。水泥基抹灰用于外部涂覆和潮湿房间，而石膏基抹灰转用于内墙。
现在在大多数欧洲国家（英国除外），机器施涂的抹灰/灰浆，机器施涂抹灰/灰浆比手工施涂的抹灰/灰浆普遍得多。因此，用于机器施涂的抹灰/灰浆必须迅速获得高稠度和高保水性。这两个参数都通选择适当牌号的甲基纤维素醚进行控制。除了机器施涂外，轻质灰浆也是发展的趋势。
水泥和石灰水泥抹灰。对水泥和石灰-水泥抹灰的主要要求是在施涂中，具有良好的抗流挂性、易施工性、对调平工具的低粘性和硬化后不产生裂纹。要满足这些要求，配料需要优化粒径并加入添加剂，如甲基纤维素醚、淀粉醚和引气剂等。表3列出了石灰-水泥抹灰和水泥基轻质抹灰的典型配方。
隔热轻质抹灰在DIN 18550第3及第4部分中叙述[22]。
表3 标准石灰-水泥和水泥基轻质抹灰的典型配方（按重量百分比）
成分 水泥-石灰抹灰 水泥基轻质抹灰
普通硅酸盐水泥 CEM I 32.5R 8~12 18~25
熟石灰 6~8 0~5
0.2~0.8mm石英砂 80~85
石灰石砂 60~75
石灰石粉 5~7
发泡聚苯乙烯颗粒 1~2
淀粉醚 0.01~0.02
疏水剂 0.15~0.25 0.1~0.2
引气剂 0.015~0.03 0.1~0.2
甲基纤维素醚，15,000厘泊秒 0.08~0.12 0.1~0.12
石膏灰浆（-硫酸钙）。石膏灰浆所需的施工步骤比水泥抹灰更加复杂和耗时，配比也更加复杂。主要是正确调节缓凝时间，使工人可以在表面凝结或者干燥之前完成所有的施工步骤。因为许多国家的施工环境均不同，所以必须进行调节以适应不同的工作程序。主要区别是二次调平后的最后饰面工序。在中欧、表面用水润湿并且用海绵擦去表面的水浆，然后用刀具刮平，从而获得特别光滑的表面，在南欧和英国，不进行表面润湿，这造成了表面较为粗糙。为获得要求的光滑度，表面需批刮腻子。
含有珍珠岩和蛭石的轻质石膏灰浆应用非常普遍，在这些配方中，甲基纤维素醚在提高产量和节省轻质骨料成本方面起非常重要的作用。在机器喷涂轻质石膏灰浆中，在相同的覆盖面积时，与没有任何附加增稠效果的MC相比，合适的MC可以使每吨灰浆节省100~200升的珍珠岩，使灰浆的覆盖面积增加10%。
机器喷涂轻质石膏灰浆的真正产量只能在灰浆喷涂试验中才能测量，对于石膏-石灰灰浆，一般的德国石膏灰浆的产量为100千克干混砂浆80升，产量高达每100千克干混砂浆120升，有关标准为DIN EN 13279草案第1及第2部分[18]（原来的DIN 1168第1及第2部分）。
表4为石膏灰浆、石膏-石灰灰浆和轻质石膏灰浆的典型配方。
纹理化无机装饰灰浆
无机装饰灰浆、粉刷灰浆和腻子是涂料系统的一部分，通常在厚层底涂层（抹灰）或者其他类型均匀且平滑表面（混凝土、灰浆板等）上使用。对于外墙、石灰、水泥灰浆主要用作装饰材料。装饰灰浆必须使建筑物立面具有美观的表面光洁度，并且必须满足物理性功能，例如持久保护覆盖的墙面和底涂层不受潮湿和气候的影响等。
表4：石膏灰浆、石膏-石灰灰浆和轻质石膏灰浆的典型配料（按重量百分比）
成分 石膏灰浆 石膏-石灰灰浆 轻质石膏灰浆
石膏 74~98 40~50 70~100
石灰石 20~35
熟石灰 1.5~5 15~20 2~5
珍珠岩 0.3~0.8 3~5
淀粉醚 0.01~0.04 0.01~0.03 0.01~0.05
引气剂 0.015~0.03 0.015~0.03 0.01~0.03
缓凝剂 0.025~0.05 0.025~0.04 0.025~0.04
甲基纤维素醚，粘度30，000厘泊秒 0.16~0.23 0.16~0.23
特殊增稠效果纤维素醚 0.2~0.24
为了长期满足所要求的物理性能，无机装饰涂层材料必须具有良好的基底粘着性、低吸水性和良好的防水效果（低吸水系数）、良好的干燥特性（良好的水蒸气渗透性）和低裂纹敏感度；无机涂层的弹性模量应该低于其底层材料的弹性模量。
无机纹理装饰灰浆是满足这些要求的典范，它们的生产方式与工厂制造的干混砂浆相同。今天，术语“装饰灰浆”是指白色或淡色建筑物立面涂层材料，可以作为最终装饰，无需再进行其他油漆处理。无机物装饰灰浆的组成成分包括作为无机粘结剂的熟石灰和水泥、骨料（填料）、颜料和添加剂。例如纤维素醚和淀粉醚等，以改善保水性和工作性。如果需要，可以加入其他添加剂，例如引气剂、防水剂、缓凝剂和纤维等等。水泥和熟石灰的比例可以根据不同的要求而变化；水泥含量越高，则抗压强度、韧性和防水性越好，但是由于砂浆的脆性和收缩，产生裂纹的危险性增加。熟石灰含量越高，则施工性越好；但是抗压强度也越低。可以使用碳酸盐填料，例如大理石或者石灰石等，或者完全代替石英砂。可以通过加入如可再分散乳胶粉的有机聚合物粘结剂显著提高装饰灰浆的技术指标。硬化砂浆的不同结构是源自配料中的所用填料（形成结构的大颗粒）的不同粒度分布和涂布方法（通过喷涂、刷涂、抹涂和滚涂）。无机装饰灰浆为手工涂覆，但是现在越来越多的采用机器喷涂。
标准DIN 18550[22]规定了无机基抹灰以及装饰灰浆涂层系统的技术要求和应用。
6.3 瓷砖胶黏剂
建筑物内部和外部使用的瓷砖已不是一个新发明。埃及、印度和中国大约在3500年以前就已壁画和马赛克的形式制造出第一批陶瓷墙壁覆盖材料。瓷砖提供了美观的装饰性表面和重要的功能性优势。例如防水、坚硬、寿命长、卫生以及易于清洗等。由于这些原因，瓷砖是建筑业中非常重要的地面和墙壁覆盖材料。在1999年，产量约为4.5×109m2并应用于世界各地。最重要的市场是亚洲（1.9×109m2），其次是欧洲（1×109m2）和美洲（0.9×109m2）。陶瓷面砖（根据EN87具有约25%吸水率的非耐霜多孔瓷砖[23] ）主要用于室内，耐霜陶瓷面砖（吸水率约为1%的非多孔瓷砖）用于室内及室外。室内及室外各种类型的天然石料。今天，具有特低吸水率（1.0N/mm2
存储条件 标准条件：28天标准条件
浸水：7天标准条件+21天放置水中
热老化：14天标准条件+14天70℃+1天标准条件
冻结-解冻：7天标准条件+21天放置水中|+25次冻结-解冻循环
开放时间 EN 1346 >20min；或者>30min
进行横向变形试验时的变形/柔性 EN 12002
瓷砖胶黏剂-定义及规格 EN 12004
标准条件：23℃/50%相对湿度
白色及彩色瓷砖填缝剂使用白水泥作为无机粘结剂。彩色瓷砖填缝剂应该使用氧化铁等耐碱性颜料。可以附加使用合适的碳酸盐填料甚至完全替代石英砂填料，为了防止风化，可以使用疏水剂，其效果非常明显，也可以加入硅灰或者火山灰。对于瓷砖填缝剂的主要技术要求如表8所示。
表8：对水泥基瓷砖填缝剂的主要要求、试验方法和标准
略
6.5 外墙外保温系统
外墙外保温系统（ETICS）或者外部隔热装饰系统（EIFS）于20世纪70年代早期出现在欧洲。1973年德国第一次出现石油危机，以及ZF对私房主的财政支援对此系统起到了极大地促进作用。从1973年到1993年，在德意志联邦共和国约有300×106m2的建筑物立面配备了ETICS[24]，从而节约了18×109L的供暖油。
ETICS使温度和湿度在季节转换时更加稳定，所以显著提高了居住舒适程度。该系统通过减小外建筑的温度变化和湿气冷凝，显著减少了建筑物损坏并降低了整体建筑成本。因此，隔热不仅是新建筑物的明智投资，也是一项有益的创新措施，特别是在建筑物立面必须翻新的场合。
20世纪70年代早期出现的第一个ETICS，是在建筑物现场将水泥加入到乳液胶黏剂中。这种复合材料将发泡聚苯乙烯板固定到要隔热的墙壁上。采用相同的产品和程序将增强玻璃纤维网格埋入加固层或者隔热板底涂乳液层。在早期，大部分合成树脂用于底涂层上的装饰涂层。
然而在实践中，使用此系统出现了许多问题，特别是在将乳液胶黏剂在现场与水泥混合的时候。按照这种工艺，不能保证水灰比相同且混合均匀。因此无法获得质量稳定的胶黏剂和底涂层，从而造成粘结强度或者柔性不够，导致产品性能不达标，甚至可能会损坏建筑物立面。这些缺点也存在于双组分系统，在该系统中乳液在现场加入到干混砂浆中。
由于这些原因，以及前文提到的双组分系统的缺点，对于ETICS来说，今天的聚合物改性水泥基干混砂浆几乎已经取代了其他所有系统。经典的ETICS由下述成分组成：
-将隔热板、主要是发泡聚苯乙烯，固定到墙上的胶黏剂（根据指导和技术指南，可能需要特殊销钉进行附加固定）。
-用来埋入加固网络的底涂层（隔热板保护层）。
-无机饰面材料（根据结构不同，主要是粘结灰浆或者装饰灰浆）。
保护层砂浆典型配方（按重量百分比）如下所示：
硅酸盐水泥
填料（石英砂和/或碳酸盐填料0.05~0.5mm）
纤维素醚
可在分散乳胶粉
添加剂
20~30
64.7~75.9
0.1~0.3
4~5
0~3
ETICS各组成部分必须视为一个整体。因此，胶黏剂、隔热板、保护砂浆、纤维网格、找平层（如果需要，或是底浆）、销钉（如果需要可进行附加机械固定）和装饰涂层不必须互相调节，使之作为一个系统整体试验和认可。因此，不允许从不同的来源合并各种配方，并且不作为一个系统进行整体试验和认可即可组成ETICS。
图9所示为一个ETICS的典型组合。
为满足技术要求，可以在粘结砂浆和保护层中加入约4~5的有机粘结剂，如可再分乳胶粉。因为基层和隔热发泡聚苯乙烯板上的砂浆除了需要高粘结性之外，还需要足够的变形能力（柔性）和良好的抗冲击性。
现在有多种材料可以作为ETICS的装饰涂层。除了具有多种结构形式和颜色的传统乳液灰浆之外，主要使用无机水泥-石灰灰浆或者装饰灰浆，以及有机硅树脂灰浆。
不同国家有不同的ETICS法规和规定。目前正在制订关于外墙外保温系统的欧洲标准【欧洲技术认可组织（EOTA）提出的草案】，定义系统各个成分和整个复合物系统本身的所有规范（例如，物理和建筑规范以及技术要求，例如吸水性、受水热应力作用的性能、可燃性、水蒸气渗透性、粘结强度、抗冲击性等等）。
世界上新的隔热法规（例如德国的WaschVO[25]）进一步规定建筑物外墙K值（隔热值）的最低要求，对于混凝土和砖墙，经常只能通过附加使用ETICS地方法来满足这些有约束力的最低要求。因此，这将促使隔热系统进一步发展。在平均温度很高的国家，隔热系统因为节省了空调能源而受到欢迎。
6.6 粉末涂料
自从20世纪50年代发明以后，乳胶漆的使用已为人们所熟知，今天仍然广泛应用于室内外装饰。这种产品的唯一粘合剂，主要是苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液、乙酸乙酯乙烯或者其他共聚物乳液。
在DIN 55945中将表面涂料，例如laquer和涂料等，进行了定义、分类和特性化。根据此标准，涂料为液态、粘稠的化合物，同时也包括粉末涂料。主要由溶剂、粘合剂、颜料、填料和添加剂组成。涂料可分类为：
-溶剂型涂料
-水性涂料（laquer\油漆等）
-喷涂用粉末涂料
-在使用前先和水混合的粉末状涂料（粉末涂料）
表9：（粉末）涂料的重要试验方法和标准
标准 备注
定义 DIN 55945 涂料的定义、成分和类型
一般要求 DIN 53778 关于可施工性、稀释能力、着色、颜料相容性、最低使用温度、再涂性、光泽和遮盖力的一般要求
吸水性 EN ISO 15148 对于室外应用，吸水系数w
