CN107176807A - 水泥砂浆组合物 - Google Patents

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Abstract

包含水溶性纤维素醚、源自木薯的淀粉衍生物、水泥、集料和水的水泥砂浆组合物具有包括随时间的更小流动改变、容易用镘刀施涂、短的凝结时间和缩短工期的优点。

Description

水泥砂浆组合物
相关申请的交叉引用
本非临时申请在美国法典第35卷第119节(a)款下要求2016年3月10日于日本提交的第2016-046488号专利申请的优先权，所述专利申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及水泥砂浆组合物且更特别地涉及具有包括随时间的更小流动改变、容易用镘刀施涂、短的凝结时间和缩短工期的优点的水泥砂浆组合物。
背景技术
抹灰材料(典型地水泥砂浆组合物)通常用镘刀施涂。过去，将从海藻如红藻获得的胶添加至水泥砂浆组合物以保证在施涂时的有效操作。然后，开发水溶性纤维素醚作为半合成树脂并广泛使用。
要求水泥砂浆组合物具有若干物理性质，包括良好的施工性能(易于用镘刀施涂或修整)、高的保水性(以防止由于干透的凝结不足(under-setting))和防流挂(以防止瓷砖移位)。随着现场变得更有效率，这些要求变得严苛。
例如，专利文献1建议使用甲基纤维素增稠剂和改性的淀粉。因为未指定起始原料的等级或改性淀粉的来源，所以专利文献1的方法有时不能满足期望的性质。例如，并没有完全改进镘刀施涂的效率并且实质上延长了凝结时间。
引用列表
专利文献1：JP-A 2007-269501
发明内容
本发明的目的在于提供具有包括随时间的更小流动改变、容易用镘刀施涂、短的凝结时间和可能缩短工期的优点的水泥砂浆组合物。
发明人已发现，使用水溶性纤维素醚和源自木薯的淀粉衍生物实现上述和其它目的。即，通过混合水溶性纤维素醚、源自木薯的淀粉衍生物、水泥、集料、水和任选的聚丙烯酰胺以配制水泥砂浆组合物，获得包括随时间流逝的更小流动改变、容易和稳定地用镘刀施涂、短的凝结时间和可能缩短工期的优点。获得了使用源自马铃薯的淀粉衍生物的不可获得的有意义的效果。
根据本发明，提供了水泥砂浆组合物，其包含水溶性纤维素醚、源自木薯的淀粉衍生物、水泥、集料和水。
所述水泥砂浆组合物可以进一步包含聚丙烯酰胺。
在优选的实施方案中，所述水溶性纤维素醚为羟烷基烷基纤维素，更优选羟丙基甲基纤维素和/或羟乙基甲基纤维素。同样优选地，所述羟烷基烷基纤维素具有1至2的烷基取代度和0.05至0.45的羟烷基取代摩尔数。
在优选的实施方案中，所述淀粉衍生物为羟丙基化的淀粉和/或羟乙基化的淀粉。
在优选的实施方案中，所述水溶性纤维素醚和淀粉衍生物以51:49～99:1的重量比存在。
发明的有利效果
本发明的水泥砂浆组合物具有包括随时间流逝的更小流动改变、容易用镘刀施涂、短的凝结时间和可能缩短工期的优点。
优选实施方案的描述
将本发明的水泥砂浆组合物限定为包含水溶性纤维素醚、源自木薯的淀粉衍生物、水泥、集料、水和任选的聚丙烯酰胺。
水泥砂浆组合物中包括水溶性纤维素醚以保证保水性和塑性。水溶性纤维素醚的实例包括羟烷基烷基纤维素，如羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)和羟乙基乙基纤维素，羟烷基纤维素如羟乙基纤维素和羟丙基纤维素，和烷基纤维素，如甲基纤维素。出于保水性和镘刀施涂的观点，优选使用羟烷基烷基纤维素，最优选羟丙基甲基纤维素和羟乙基甲基纤维素。
出于保水性和缓凝的观点，所述水溶性纤维素醚应当优选具有1至2，更优选1.2至1.9且甚至更优选1.4至1.8的烷基取代度和0.05至3，更优选0.1至2.9且甚至更优选0.15至2.8的羟烷基摩尔取代。
具体而言，所述羟烷基烷基纤维素应当优选具有0.1至2.0，更优选1.2至1.9且甚至更优选1.4至1.8的烷基取代度和0.05至0.45，更优选0.10至0.40且甚至更优选0.15至0.35的羟烷基摩尔取代。所述羟烷基纤维素应当优选具有0.05至3.00，更优选0.10至2.90且甚至更优选0.15至2.80的羟烷基摩尔取代。所述烷基纤维素应当优选具有1.0至2.0，更优选1.2至1.9且甚至更优选1.4至1.8的烷基取代度。
值得注意的是，对于所述水溶性纤维素醚而言，所述烷基取代度为纤维素的每个葡萄糖环单元的被烷氧基取代的羟基的平均数，所述羟烷基摩尔取代是纤维素的每个葡萄糖环单元的所加的羟烷基的平均摩尔数。烷基取代度(DS)和羟烷基摩尔取代(MS)可以从通过日本药典第16版中规定的羟丙甲纤维素(羟丙基甲基纤维素)的DS的分析而测量的值计算。
优选地，出于保水性和镘刀施涂的观点，所述水溶性纤维素醚形成1重量％水溶液，其具有5至30,000mPa·s，更优选10至25,000mPa·s，甚至更优选15至23,000mPa·s且最优选30至22,000mPa·s的粘度，其在20℃通过B-H粘度计以20rpm测量。
优选地，出于保水性和镘刀施涂的观点，相对于每100重量份的水泥和集料的组合(下文称为主要成分总量)，以0.02至1.2重量份，更优选0.03至0.7重量份且甚至更优选0.04至0.55重量份的量添加所述水溶性纤维素醚。
根据本发明，将源自木薯的淀粉衍生物用于改进镘刀施涂的效率的目的。与源自其它原料如马铃薯的淀粉衍生物相比，源自木薯的淀粉衍生物很少减缓水泥的凝结，导致可能缩短工期。
源自木薯的淀粉衍生物的实例包括羟丙基化的淀粉和羟乙基化的淀粉，它们可以单独或以混合物使用。尤其是，羟丙基化的淀粉对于改进镘刀施涂的效率而言是最有效的。
出于镘刀施涂的观点，淀粉衍生物应当优选具有0.01至0.5，更优选0.05至0.45且甚至更优选0.10至0.40的摩尔取代。淀粉衍生物的术语“摩尔取代”是指淀粉的每个葡萄糖环所加的取代基如羟丙基或羟乙基的摩尔数。淀粉衍生物的摩尔取代可以通过描述于"淀粉·关连糖质实验法(Starch and Related Glucide Experiment Method)"(中村，贝沼编，学会出版中心)中的方法测量。
优选地，出于镘刀施涂的观点，源自木薯的淀粉衍生物形成5重量％的水溶液，其具有在20℃通过B-H粘度计在20rpm测量的5至50,000mPa·s，更优选10至40,000mPa·s，甚至更优选20至30,000mPa·s且最优选40至20,000mPa·s的粘度。
优选地，出于镘刀施涂的观点，相对于每100重量份的主要成分总量以0.002至0.6重量份，更优选0.015至0.3重量份且甚至更优选0.02至0.2重量份的量添加源自木薯的淀粉衍生物。
还优选地，水溶性纤维素醚与源自木薯的淀粉衍生物以51:49～99:1，更优选60:40～97:3且甚至更优选70:30～95:5的重量比存在。在所述范围内的添加比例保证更大的保水性和有效的镘刀施涂。在所述范围以外，保水性和镘刀施涂二者可能不令人满意。
本文中所使用的水泥的实例包括普通硅酸盐水泥、早强硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、硅酸盐高炉炉渣水泥、硅水泥、粉煤灰水泥、高铝水泥和超早强硅酸盐水泥。
优选出于凝结之后的表面开裂和强度的观点，相对于每100重量份的主要成分总量，以15至85重量份，更优选20至80重量份且甚至更优选25至75重量份的量添加水泥。
合适的集料是通常用作预备好的混合的混凝土和抹灰中的细集料的那些，并且包括河沙、坑沙、海滩沙、土地沙和硅质砂。集料具有优选0.075至5mm，更优选0.075至2mm且甚至更优选0.075至1mm的粒度。
相对于每100重量份主要成分总量，优选以15至85重量份，更优选20至80重量份且甚至更优选25至75重量份的量添加集料。要注意的是，水泥和集料的总量为100重量份。
集料的一部分可以被无机或有机增量剂替代。合适的无机增量剂包括粉煤灰、高炉炉渣、滑石、碳酸钙、研磨的大理石、研磨的石灰石、珍珠岩和白砂膨胀球(sirasuballoons)。合适的有机增量剂包括细分形式的膨胀乙烯乙烯醇和膨胀苯乙烯珠。虽然通常用于本领域中的无机或有机增量剂具有最多5mm的粒度，这优选用于本文中。
出于强度、成分分离和镘刀施涂的观点，优选相对于每100重量份的主要成分总量，以15至40重量份，更优选16至37重量份且甚至更优选17至35重量份的量添加水。
在水泥砂浆组合物中，出于防止组合物流挂的目的，可以添加不同于前述的水溶性聚合物。合适的水溶性聚合物包括合成聚合物如聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和聚乙二醇，和天然存在的聚合物如果胶、明胶、酪蛋白、威兰胶、吉兰胶、槐豆胶和瓜尔胶。这些之中，优选将聚丙烯酰胺用于防流挂目的。
当添加水溶性聚合物，特别是聚丙烯酰胺用于防流挂时，优选相对于每100重量份的主要成分总量，以0.0005至0.1重量份，更优选0.001至0.05重量份的量使用。
如果需要并且只要本发明的有益之处不受影响，则可以向所述水泥砂浆组合物添加任意其它添加剂，如公知的减水剂、缓凝剂、促凝剂、聚合物乳液和有机短纤维。可以以通常的量添加这样的添加剂，只要本发明的有益之处不受影响。
实施例
通过示例的方式而非通过限制的方式在下文给出本发明的实施例。
实施例和对比例
成分
(1)水溶性纤维素醚列于表1中
(2)淀粉衍生物列于表2中
(3)聚丙烯酰胺SS-200(Hymo Co.,Ltd.)
(4)水泥：普通硅酸盐水泥(Taiheiyo Materials Corp.)
(5)集料：硅质砂#56(Mikawa Keiseki Co.)
(6)水
要注意的是，在表1和2中，HPMC为羟丙基甲基纤维素，HEMC为羟乙基甲基纤维素和HPS为羟丙基化的淀粉。
在表1中，烷基取代度(DS)和羟烷基的摩尔取代(MS)从通过日本药典第16版中规定的羟丙甲纤维素(羟丙基甲基纤维素)的DS的分析而测量的值计算。在表2中，摩尔取代(MS)是淀粉的每个葡萄糖环所加的取代基的摩尔数，其通过"淀粉·关连糖质实验法(Starch and Related Glucide Experiment Method)"(中村，贝沼编，学会出版中心)中所描述的方法测量。
在表1和2中，粘度通过B-H粘度计在20rpm测量。
表1
样品编号 类型 DS MS 1重量％溶液的粘度(mPa·s)
1 HPMC 1.8 0.16 1,510
2 HPMC 1.4 0.20 1,490
3 HEMC 1.5 0.33 2,380
表2
样品编号 来源 类型 MS 5重量％溶液的粘度(mPa·s)
A 木薯 HPS 0.11 46.9
B 木薯 HPS 0.33 4,620
C 马铃薯 HPS 0.36 232
通过以下工序混合上述成分以制备水泥砂浆组合物，并通过以下方法测试所述水泥砂浆组合物。结果示于表3和4中。
水泥砂浆混合工序
使粉末成分(水泥、集料、水溶性纤维素醚、淀粉衍生物和聚丙烯酰胺)的干共混物进入5L灰泥搅拌机。当混合粉末成分时，添加预定量的水。在测试前在低速继续混合3分钟。注意pbw为重量份。
测试方法
1)水泥砂浆温度
调节成分的温度，从而使得水泥砂浆组合物在混合结束时为20±3℃。
2)台面流动测试
根据JIS R 5201
3)稠度改变
根据JIS A 6916
4)保水性
根据JIS A 6916
5)单位体积的重量
根据JIS A 1171
6)凝结开始时间
根据JIS A 6204
7)挠曲强度
根据JIS R 5201准备，
根据JIS A 1171硬化
8)镘刀施涂容易度(感知测试)
报道由五位工人的评级的平均。感知测试包括5个等级，最容易用镘刀施涂评级为5，最难于施涂评级为1，且普通水平评级为3。
表3
表4
如从表3中可见，本发明范围内的包含水溶性纤维素醚和源自木薯的淀粉衍生物的水泥砂浆组合物(实施例1至8)显示出期望的性质，包括大约0的稠度改变百分比(随时间的流动的最小改变)、短的凝结开始时间和镘刀施涂容易度。相反地，从表4可见，包含源自马铃薯的淀粉衍生物的水泥砂浆组合物(对比例1至3)显示出显著的稠度改变(随时间的流动的大的改变)和较少的保水性、不利地影响镘刀施涂。
通过引用将日本专利申请第2016-046488号并入本文中。
尽管已对一些优选的实施方案进行了描述，但根据上述教导可对其进行许多变形和改变。因此可理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下可在具体描述以外实施本发明。

Claims (7)

1.水泥砂浆组合物，其包含水溶性纤维素醚、源自木薯的淀粉衍生物、水泥、集料和水。
2.根据权利要求1所述的水泥砂浆组合物，其进一步包含聚丙烯酰胺。
3.根据权利要求1所述的水泥砂浆组合物，其中所述水溶性纤维素醚为羟烷基烷基纤维素。
4.根据权利要求3所述的水泥砂浆组合物，其中所述羟烷基烷基纤维素为羟丙基甲基纤维素和/或羟乙基甲基纤维素。
5.根据权利要求3所述的水泥砂浆组合物，其中所述羟烷基烷基纤维素具有1至2的烷基取代度和0.05至0.45的羟烷基取代摩尔数。
6.根据权利要求1所述的水泥砂浆组合物，其中所述源自木薯的淀粉衍生物为羟丙基化的淀粉和/或羟乙基化的淀粉。
7.根据权利要求1所述的水泥砂浆组合物，其中所述水溶性纤维素醚和所述源自木薯的淀粉衍生物以51:49～99:1的重量比存在。
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