CN1599703A - 含水水泥组合物 - Google Patents

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Abstract

描述了一种适用于建筑目的新鲜含水水泥组合物。除了水硬性水泥之外，它还含有甲基乙基纤维素醚，所述甲基乙基纤维素醚的DS甲基为0.4－2.2、DS乙基为0.05－0.8和MS羟基－(C2－C3)－烷基为0－2。所述纤维素醚赋予所述水泥组合物极好的流变性，包括与长的暴露时间相关的高持水性。还描述了含有所述纤维素醚的干混物和流变添加剂。

Description

含水水泥组合物
本发明涉及一种适用于建筑目的的新鲜含水水泥组合物。它含有甲基乙基纤维素醚，该甲基乙基纤维素醚赋予所述水泥组合物极好的流变性，包括与长的暴露时间(open time)相关的高持水性。
非离子纤维素醚例如甲基纤维素醚、甲基羟乙基纤维素醚和甲基羟丙基纤维素醚，通常在新鲜水泥砂浆中用作持水剂和增稠剂。甲基纤维素醚还改善例如流变性、塑化性、稳定性和粘结性。其它的可商购的用于现代水泥基组合物的纤维素醚是乙基羟乙基纤维素醚。同样公知的是，将纤维素醚与诸如聚丙烯酰胺和聚乙烯醇的合成聚合物混合，以进一步改善新鲜水泥砂浆的性质。例如参见US 5 234 968。
另外，极其重要的是所述新鲜水泥组合物具有一定的暴露时间，该暴露时间对于按实践方式和合格的粘结性完成工作是必需的，并且所述新鲜水泥组合物在熟化之后得到强度优良的产品。
根据本发明现在已发现，新鲜的含水水泥组合物显示出优良的流变性例如：与长的暴露时间相关的高持水性、优良的粘结性和熟化产品的高强度，所述新鲜含水水泥组合物含有水硬性水泥和甲基乙基纤维素醚，所述甲基乙基纤维素醚的DS甲基为0.4-2.2，优选0.6-1.8；DS乙基为0.05-0.8，优选0.1-0.5；以及羟基-(C2-C3)-烷基为0-2，优选0.1-1.2。以新鲜水泥组合物干重计，所述甲基乙基纤维素醚的量适合地为0.05-3％，优选为0.1-2％，以及最优选0.2-1.0。
所述甲基乙基纤维素醚的絮凝温度有利地为55℃-85℃，优选60℃-80℃，而按Brookfield LV spindle 1-4 12rpm在20℃下于1wt％溶液中测量，其粘度合适为200mPa·s-20000mPa·s。
存在于所述纤维素醚中的甲基和乙基均延长了所述新鲜水泥组合物的暴露时间，这一点可以在不过度降低粘结性和熟化产品强度的情况下达到。羟乙基和羟丙基的存在并未抑制这些特性，而是通常更进一步改善了这些特性。另外，在所述水泥组合物中使用纤维素醚将导致夹带空气，而夹带空气有助于新鲜水泥组合物极好的稠度并防止熟化产品中形成裂纹。本发明的水泥组合物的性质使它们适合于用作水泥砂浆如灰泥、填缝料、地板整平层(floor screed)、灰浆和砖瓦粘合剂(tileadhensive)。
通过使碱性纤维素与氯甲烷、氯乙烷以及任选的环氧乙烷和/或环氧丙烷反应可以制备所公开的甲基乙基纤维素醚。依照在Ullmann′sEncyclopaedia of Industrial Chemistry，第五完全修定版，第A5卷，第468-474页所公开的原理，在惰性有机反应介质存在下及60-115℃下适当进行反应。
根据本发明，水硬性水泥可以是普通硅酸盐水泥(Portlandcement)、低热硅酸盐水泥、白硅酸盐水泥、快速硬化硅酸盐水泥和铝水泥或它们的混合物。水硬性水泥适宜含有75-100wt％的普通硅酸盐水泥或白硅酸盐水泥。水硬性水泥也可与0-25wt％的石灰和/或石膏混合。通常，所述水泥组合物还含有填料，尽管对于特定的应用例如用于镶嵌的水泥胶(cement glue)而言，填料的存在可能是不需要的或不希望的。所述填料通常是粒度为5mm或更小的无机材料。所述无机材料优选选自硅石、碳酸钙、不同类型的白云石以及膨胀矿物质。用于灰泥的填料适宜含有至少98wt％的粒度小于4mm的颗粒，而用于砖瓦粘合剂、灰浆、填缝料和地板整平层的填料通常含有至少98wt％的粒度小于1.5mm的颗粒。
根据本发明，所述水泥组合物除了甲基乙基纤维素醚之外，还含有可影响流变性的其它添加剂。这些其它添加剂的例子是由耐碱的水溶性或水分散性的合成有机聚合物和粘土组成的其它聚合物，所述合成有机聚合物例如聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、乙酸乙烯酯和乙烯醇之间的共聚物、乙酸乙烯酯和氯乙烯以及月桂酸乙烯酯之间的共聚物、丙烯酸酯和甲基丙烯酸甲酯之间的共聚物、阴离子或非离子淀粉衍生物、聚合物型增塑剂以及它们的混合物；所述粘土例如高岭土、膨润土、绿坡缕石以及它们的混合物。这些添加剂通常具有增稠效果，并改善新鲜水泥组合物的稳定性以及熟化产品的挠性，从而减少裂缝形成的危险。根据本发明，用于新鲜组合物的合适的流变添加剂包括：10-100wt％、优选40-90wt％的本发明的甲基乙基纤维素醚，0-90wt％、优选10-60wt％的由耐碱的水溶性或水分散性的合成有机聚合物组成的另一聚合物，以及0-90wt％、优选0-50wt％的粘土。
除上述组分外，所述水泥组合物还含有多种其它成分，例如空气夹带剂、阻滞剂、促凝剂、非聚合物型增塑剂、颜料、着色剂和抗蚀剂。
本发明的典型新鲜水泥组合物含有：以组合物干重计0.05-3％、优选0.1-2％以及最优选0.2-1％的含有如上定义的甲基乙基纤维素醚的流变添加剂，以组合物干重计8-99.5、优选12-65％的水硬性水泥，以组合物干重计0-91、优选45-83％的粒度为5mm或更小的填料，以组合物干重计0-10、优选0.05-4％的其它成分，以及以新鲜水泥组合物重量计10-60、优选15-40％的水。
所述新鲜组合物可按如下过程制备：首先将至少一部分水泥与流变添加剂和其它成分混合，然后将剩余的水泥和填料分一步或多步加入，并彻底混合成均匀的干混物。仅在实际使用新鲜水泥组合物之前，将合适量的干混物与所需量的水完全混合。
在下列实施例中将进一步说明本发明。
实施例1
依据DIN 18156通过混合如下材料制备适合用作砖瓦固定砂浆(tile fix mortar)的五种水泥组合物：普通硅酸盐水泥400g、粒度小于0.5mm的砂子525g和粒度小于0.5mm的作为填料的含硅粉75g、按下表I的任一种非离子纤维素醚4g、以及水235g。
               表I  用于组合物的非离子纤维素醚
                    组合物
性质 1 2 A B C
DS甲基 1.35 1.35 1.5 1.5 1.6
DS乙基 0.12 0.12 0 0 0
MS羟乙基 0.12 0.06 0.12 0.06 0
MS羟丙基 0 0 0 0 0.2
粘度1)mPa.s 7830 11800 11500 12400 3720
絮凝温度℃ 69 67 68 68 61
1)按Brookfield LV spindle 1-4 12rpm在20℃下于1wt％水溶液中测量粘度。
所述水泥组合物的性质针对如下参数进行检测：空气含量(通过密度测量)、流动性试验值(flow table value)(ASTM C280-68)、滑距(UEATC)、针对非玻璃质砖瓦作为抗张强度函数测量的暴露时间(DIN18156，第2部分)。砖瓦在0.5和10分钟后进行涂抹，抗张强度在28天后测量。所得结果示于下表II中。
                 表II  水泥组合物的性质
                     组合物
性质 1 2 A B C
空气含量％ 15.0 14.1 14.5 13.7 15.8
流动性试验值mm 160 159 158 157 167
滑距mm 1 1 2 2 1
为抗张强度函数的暴露时间kg/cm20分钟5分钟10分钟 24.818.112.0 23.820.210.8 24.610.57.8 13.99.88.1 22.615.77.1
由表中结果明显可知：与比较组合物A、B和C相比，本发明的水泥组合物1和2的可获得高抗张强度的暴露时间明显要更长。
实施例2
除了将水量增加到240克外，按实施例1的配方制备三种水泥组合物。所述非离子纤维素醚显示出以下性质。
表III  用于水泥组合物的非离子纤维素醚
           组合物
性质 3 4 D
DS甲基 1.2 1.5 1.8
DS乙基 0.25 0.25 0
MS羟乙基 0.12 0.12 0.12
粘度mPa.s 16900 17700 18900
絮凝温度℃ 64.5 61.7 64.6
除了不测空气含量外，按与实施例1相同的方式检测水泥组合物的性质。得到以下结果。
                      表IV水泥组合物的性质
          组合物
性质 3 4 D
流动性试验值mm 141 140 138
滑距mm 2 3 2
为抗张强度函数的暴露时间kg/cm20分钟5分钟10分钟 21.717.17.6 25.823.85.4 21.99.80.8
与比较组合物D相比，本发明的组合物3和4显示出更好的暴露时间。
实施例3
按实施例1制备两种水泥组合物，但调节水含量以使所述水泥组合物达到0.5mm-1mm的滑距。此外，制备两种相似的水泥组合物。区别在于：这些组合物含有作为流变添加剂的4g任一种纤维素醚和0.08g聚丙烯酰胺的混合物。用于四种水泥组合物中的流变添加剂示于表V中。
                 表V  用于组合物中的流变添加剂
                      组合物
组分     6    7    E    F
纤维素醚g     4    4    4    4
DS甲基     0.9    0.9    -    -
DS乙基     0.35    0.35    0.95    0.95
MS羟乙基     0.9    0.9    2.35    2.35
粘度cp     2100    2100    6000    6000
絮凝温度℃     70.1    70.1    69    69
聚丙烯酰胺g      -    0.08    -    0.08
按与实施例1相同的方式测量四种水泥组合物的空气含量、滑距、流动性试验值及暴露时间。另外，按ASTM C91-71测量持水性(用直径为80mm的漏斗并抽真空10分钟来改性)。得到下列结果。
                        表VI  所述水泥组合物的性质
                组合物
性质 6 7 E F
加水量g 220 250 225 255
空气含量％ 24 20 22 23
流动性试验值mm 158 164 154 154
滑距mm 1 0.5 1 0.5
为抗张强度函数的暴露时间kg/cm20分钟5分钟10分钟 21.816.67.2 21.112.76.5 12.710.64.3 12.06.00.0
持水性％ 97.1 96.7 97.2 96.1
与比较例E和F相比，本发明的水泥组合物6和7具有更好的暴露时间性质。94％-98％的持水性数值是极好的。

Claims (10)

1.一种含有水硬性水泥和纤维素醚的新鲜含水水泥组合物，其特征在于所述组合物含有甲基乙基纤维素醚，所述甲基乙基纤维素醚的DS甲基为0.4-2.2、DS乙基为0.05-0.8和MS羟基-(C2-C3)-烷基为0-2。
2.权利要求1的水泥组合物，其特征在于所述甲基乙基纤维素醚的DS甲基为0.6-1.8、DS乙基为0.1-0.5和MS羟基-(C2-C3)-烷基为0.1-1.2。
3.权利要求2的水泥组合物，其特征在于所述羟烷基是羟乙基。
4.权利要求2的水泥组合物，其特征在于所述羟烷基是羟丙基。
5.权利要求1-4的水泥组合物，其特征在于所述组合物含有0.05-3wt％的甲基乙基纤维素醚。
6.权利要求1-5任一项的水泥组合物，其特征在于所述组合物含有0.05-3干重％的如权利要求1-4定义的甲基乙基纤维素醚、以组合物干重计8-99.5％的水硬性水泥、以组合物干重计0-91％的粒度为5mm或更小的填料、以组合物干重计0-10％的其它成分、以及以组合物重量计10-60％的水。
7.权利要求6的水泥组合物，其特征在于所述组合物含有0.1-2干重％的如权利要求1-4定义的甲基乙基纤维素醚、以组合物干重计12-65％的水硬性水泥、以组合物干重计45-83％的粒度为5mm或更小的填料、以组合物干重计0.05-4％的其它成分、以及以组合物重量计15-40％的水。
8.一种适用于制备权利要求1-7的新鲜水泥组合物的干混物，其特征在于所述干混物含有0.05-3干重％的如权利要求1-4定义的甲基乙基纤维素醚、以组合物干重计8-99.5％的水硬性水泥、以组合物干重计0-91％的粒度为5mm或更小的填料、以及以组合物干重计0-10％的其它成分。
9.权利要求7所述的干混物，其特征在于所述干混物含有0.1-2干重％的如权利要求1-4定义的甲基乙基纤维素醚、以组合物干重计12-65％的水硬性水泥、以组合物干重计45-83％的粒度为5mm或更小的填料、以及以组合物干重计0.05-4％的其它成分。
10.一种适用于权利要求1-8的新鲜水泥组合物或干混物的流变添加剂，其特征在于所述流变添加剂含有40-98.5干重％的如权利要求1-4定义的甲基乙基纤维素醚、1.5-60重量％的由耐碱的水溶性或水分散性的合成有机聚合物组成的另一聚合物、以及0-50重量％的粘土。
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