1. 混凝土和干混砂浆在施工中存在的问题
当前，我国正处于大规模的基础建设和城市改造的浪潮中，每年的商品混凝土需求量已占到了世界的一半以上。在配制特种混凝土时，我们会经常遇到一系列难题：如泌水、离析以及骨料从浆体中分离。在配制干混砂浆时，也经常会为如何兼顾强度和操作性能的双重要求而殚精竭虑。
针对以上问题，最为切实可行的方法就是在体系中加入粘度改性组分，使骨料在混凝土中稳定地悬浮在浆体中，避免由于自重从浆体中脱离；使在砂浆体系中能够使配制的砂浆达到要求的操作时间，保持水分且不易迅速散失，从而增大粘接强度，保证体系的安全性。
实践证明：作为生物基高分子聚合物，温轮胶（WELAN GUM）与传统的增稠剂（如纤维素醚）相比，在较低掺量下即可有效改善混凝土和干混砂浆的使用现状，增强水泥体系的保水增稠性能，赋予水泥体系优异的流变学特性，从而解决泌水、解析等应用难题，最终达到提高水泥体系强度的目的。
2. 温轮胶的分子结构介绍
温轮胶（WELAN GUM）：
温轮胶又称文莱胶，是从产碱菌属培养液提取的菌株以淀粉等碳水化合物为主要原料、利用生物工程发酵制取的生物多糖。它是由D-葡萄糖、D-葡萄糖醛酸、L-鼠李糖、L-甘露糖组成的四糖重复单位。从分子式看，由于其氢健存在于聚合物链上的两个糖苷环之间，导致溶液体系粘度明显增大，使其能更好地粘附在物质表面，使整个溶液体系产生一种大范围的桥式效应，从而增大屈服值，在静置或中等剪切力下保持溶液体系较好的粘聚性，使其具有优异的增稠性、流变性和悬浮稳定性。
温轮胶分子结构示意图：
图2-1 温轮胶分子结构示意图
3. 温轮胶的物理化学特性
（1）保水性
温轮胶具有优异的保水性，能有效而十分均匀地分散在水泥砂浆和石膏基产品中，使整个体系变得十分稳定。包裹的水分由于在相当长的一段时间内才逐步释放，其中部分剩余水分继续和水泥、石灰、或石膏发生水化作用；即使在炎热高温环境下，也有充足的水分和时间发生水化反应，从而保证材料的粘结强度和抗压强度。
（2）流变学特性
温轮胶溶液是一种典型的假塑性（pseudoplastic behavior）流体，其溶液粘度随剪切速率的增加而明显降低。在高剪切速率下，聚合体结构解聚为无规则线团结构，使粘度迅速降低；当剪切速率解除时，分子结构又恢复到双螺旋网状聚合体状态，使溶液粘度瞬间恢复到最大。
加入了VEA的改良体系表现出“剪切稀释”（假塑性）现象，随着剪切速率的增大表观黏度迅速减小。如图3-1所示，在低剪切速率高掺量VEA时，随着剪切速率的增加表观粘度显著减小。
掺有VEA能够增加水泥基体系的屈服强度值、塑性黏度以及表观黏度，不论是在低或者高的剪切速率或者是多大的水灰比和VEA的掺量。含有VEA的水泥砂浆由于其触变性还表现出流动度经时损失。例如，在水灰比为0.45、0.50、0.55的水泥砂浆，研究发现在低剪切速率下表观粘度在搅拌35分钟后增加的比较大。然而，这种粘度的增加在搅拌后容易得到恢复。当砂浆体系中含有高效减水剂时恢复的速率是很高的。
图3-1温轮胶和HPMC的表观粘度与剪切速率的关系
（3）增稠性
图3-2比较了20。C下0.01mol/L 氯化钠水溶液分别含有温轮胶和HPMC（甲基羟丙基纤维素醚）在较低的剪切速率0.1s-1下的表观粘度。
图3-2 温轮胶和HPMC添加浓度与表观粘度的关系曲线
温轮胶在1% KCl溶液中用NDJ型粘度计检测，一般范围为1400-1800cp。
（4）稳定性
温轮胶溶液在一定温度范围内反复加热冷冻，其粘度几乎不受影响，温轮胶的耐温变性更加优异，可以达到150。C，而普通的纤维素醚在40。C就失去了保水增稠的作用；对酸碱十分稳定，在pH为2--12范围内其粘度不受影响，能和许多盐溶液混溶，粘度不受影响。许多酶如蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和半纤维素酶等都不能使温轮胶降解。
4. 温轮胶微观分子结构作用分析
对于温轮胶来说，其保水增稠的作用机理可以分为以下三类：
1、 吸附。长链聚合物分子黏附在水分子的外围，因此吸附并凝固了部分拌和水同时扩展开来；
2、 水合或结合。邻近聚合物分子链的分子能够产生吸引力，进一步使水变稠，形成凝胶同时增加了粘度；
3、 相互缠绕。在低剪切速率下，尤其是在高浓度下，聚合物分子链能够相互缠绕和卷曲，从而增加表观粘度。
具体来说，温轮胶由于其氢健存在于聚合物链上的两个糖苷环之间，导致溶液体系粘度明显增大，使其能更好地粘附在物质表面，使整个溶液体系产生一种大范围的桥式效应，从而增大屈服值，在静置或中等剪切力下保持溶液体系较好的粘聚性，使其具有优异的增稠性、流变性和悬浮稳定性。
5. 温轮胶在干混砂浆中的作用机理
温轮胶具有优异的分散和保水性作用，能有效而十分均匀的分散在水泥砂浆和石膏基产品中，使整个体系变得十分稳定。包裹的水分由于在相当长的一段时间内才逐步释放，其中部分剩余水分继续和水泥、石灰、或石膏发生水化作用；即使在炎热高温环境下，也有充足的水分和时间发生水化反应，从而保证科材料的粘结强度的抗压强度。
温轮胶与可再分散乳胶粉配合使用，对普通水泥砂浆及石膏基产品起到协同改性作用。普通砂浆中因为没有保水和增稠效果，由于基层吸水率大，水分易被基体吸收，水泥水化不完全，造成砂浆强度低，甚至开裂、脱落。加入温轮胶后，使其具有优异的保水功能，砂浆中水不易被吸收，水化较完全，和可再分散乳胶协同渗入基体表面，形成新的粘结表面，该表面有良好的强度和柔度。高的粘结强度对收缩和开裂会产生一定的抑制作用，是阻止开裂的重要因素。
6. 实验总结
在干混砂浆中：
（1）当温轮胶的掺量在0.02—0.10%范围内，不论是在聚苯板还是在混凝土基体上的粘接强度，包括原强度和耐水强度都能满足标准JG 149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》的要求。温轮胶的掺入对砂浆强度的降低小于纤维素醚的掺入，在实验中发现温轮胶增稠效果较好；
（2）对于抹面砂浆来说，表征柔韧性的压折比在本实验中没有达到标准的要求（≤3.0），根据压折比的实验数据作图：纤维素醚在掺量0.02—0.10%范围内时，压折比随着掺量的增加而减小；温轮胶在掺量0.02—0.08%范围时，压折比均随着掺量的增加而减小；
（3）对于耐冻融强度而言，根据实验数据作图：纤维素醚、温轮胶和黄原胶在0.02—0.04%的掺量时，耐冻融强度有减小的趋势，在0.04—0.08%掺量范围内，耐冻融强度随掺量增加，在0.08--0.10%掺量范围内又出现减小的趋势，其中变化波动以黄原胶最为显著，纤维素醚次之，温轮胶最小；
在混凝土中：
（1） 随温轮胶掺量的增加，新拌混凝土的初始坍落度和扩展度逐渐降低；掺量为0.01%的温轮胶可改善混凝土的工作性，特别是扩展度的经时损失；
（2）掺有较高掺量（0.03%~0.05%）黄原胶的新拌混凝土虽初始工作性较小，但随时间的增加工作性逐渐增加；而对较高掺量的温轮胶（0.03%~0.05%）则随时间延长，工作性变化不大或减小。
（3）温轮胶使自密实混凝土的早期抗压强度略低，但28d后抗压强度基本上没有影响，且提高混凝土的抗渗性。在自密实混凝土中温轮胶的掺量建议0.03%--0.05%。
（4）温轮胶可显著提高自密实混凝土拌合物的流动性、坍落扩展度、粘聚性及坍落扩展度经时损失。对不同的增粘剂，所需的最佳用量不同。从自密实混凝土拌合物性能综合评价来看，最好温轮胶，其次纤维素醚、黄原胶。
总的来说，温轮胶能够增加混凝土的粘度，改善混凝土的工作性。在自密实混凝土中温轮胶的掺量建议0.03%--0.05%。
