摘 要:本文通過對兩種不同配方體系聚苯顆粒保溫砂漿膠粉料的研究介紹和分析，指出了聚苯顆粒保溫砂漿膠粉料配方優化的重要性，試驗研究和分析結果表明1）配方體系的設計與選擇對保溫砂漿的施工性、硬化后的物理力學性能的影響最大2）有機聚合物可再分散乳膠粉的優選搭配通過對配方體系的深入研究，可使聚苯顆粒保溫砂漿達到最佳的性價比。3）有機硅憎水劑會增加保溫砂漿的收縮從而易引起砂漿的開裂。 關鍵詞：干混砂漿、聚苯顆粒保溫砂漿、保溫砂漿膠粉料、配方體系、有機聚合物粘接劑、可再分散乳膠粉、有機硅憎水劑、混凝土界面劑、施工性、卡斯通管吸水量、內聚強度、表面抗搓性、抗壓強度 1 前言 世界范圍內的研究和實踐表明，做為建筑節能的墻體保溫材料，膨脹聚苯乙烯板薄抹灰系統無疑具有最優的性價比。同膨脹聚苯板薄抹灰系統相比，聚苯顆粒砂漿作為一種保溫材料，或與其他保溫體系復合可以在一定程度上適應我國某些地區的建筑節能市場需求，這是由材料本身的性能所決定的，雖然其導熱系數較膨脹聚苯乙烯板大，但是該類保溫砂漿的涂抹施工能夠較好的解決墻體基層平整度較差的問題；并具有相對高的表觀感覺硬度能夠給用戶以安全感；同時通過表面鋼絲網的安設在其上面能夠粘貼瓷磚。聚苯顆粒保溫砂漿通常是以聚苯顆粒和膠粉料這種雙包裝的形式供應給施工現場，在施工現場工人先將膠粉料加水拌和成漿體，然后加入定量的聚苯顆粒混和成輕質砂漿；然而，在施工現場的工人私自減少聚苯顆粒的加入量以便砂漿容易涂抹的現象經常發生，這就導致涂抹在實際墻體上聚苯顆粒砂漿的容重超過標準的要求（膠粉料多而聚苯顆粒少），這就增大了砂漿的密度、降低了砂漿的實際保溫效果。決定聚苯顆粒保溫砂漿的施工性、吸水性、內聚強度、抗壓強度等硬化之后性能的因素，除了聚苯顆粒的加入量以及其形態、粒徑及分布之外，膠粉料的性能也非常關鍵。瓦克上海技術中心針對膠粉料的影響作了具體的研究。 2 試驗設計 2.1 原材料 回收破碎的聚苯乙烯泡沫顆粒 2-6mm,堆積密度 13.75kg/m3；海螺明珠水泥42.5 R ；上海石洞口電廠二級粉煤灰；上海群賢熟石灰；山西晉馬半水石膏粉，南京硬石膏粉；上海產325目重質碳酸鈣粉；進口Mipolite® 918F 功能性助劑；四川好易特PP纖維6mm；德國JRS木纖維ZZC 500；美國Hercules 淀粉醚ST 2000 ；國產纖維素醚保水劑 KH 75000S；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物可再分散乳膠粉V1， Tg= -7℃，乙烯-氯乙烯-月桂酸乙烯酯三元共聚物可再分散乳膠粉V2，聚合物結構本身具有憎水性能， Tg= 0℃；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物可再分散乳膠粉E，Tg= 3℃；憎水劑S，為聚乙烯醇包裹硅烷粉末。基準混凝土板，用于涂抹聚苯顆粒保溫砂漿。 2.2 試驗儀器與設備 無錫建儀JJ-5水泥膠砂攪拌機用于干拌膠粉料和拌和聚苯顆粒砂漿；鋁合金圓環，內徑30mm,高50mm,用于測試砂漿的濕容重；德國Herion 拉拔儀，拉拔速度50N/S，用于測試聚苯顆粒砂漿的本體內聚強度；卡斯通管用于測試保溫砂漿表面吸水量。鋼制三聯試模40×40×160mm，用于成型抗壓抗折試塊；鋼制三聯試模20×20×300mm，用于測試線收縮；德國Tonic 萬能試驗機， 用于測試砂漿的抗壓抗折強度。 2.3 試驗配方的設計及試驗項目 2.3.1膠粉料的配方設計見表1 2.3.2保溫砂漿拌和比例 按200L聚苯顆粒：25kg 膠粉料的比例進行，先按表一配好膠粉料，然后加入定量的水攪拌至均勻的漿體，再徐徐地加入定量的聚苯顆粒攪拌至均勻的輕質砂漿。 2.3.3 試驗項目 a) 膠粉料施工性的評價 用小刮刀（醫院壓舌用）從漿料中部劃過，觀察漿料的愈合快慢；用小刮刀挑起漿料，觀察漿料滴落快慢。 b) 聚苯顆粒砂漿施工性的評價 將攪拌好的聚苯顆粒砂漿用橡膠取料刀取出，觀察砂漿的松散程度，記作松散程度；同時觀察砂漿是否易下垂；將砂漿用不銹鋼抹刀抹至涂有濕的混凝土界面劑上，觀察砂漿是否易抹平及掉料程度；觀察干燥硬化后砂漿的表面是否存在較大的凹坑。 c) 聚苯顆粒砂漿濕密度 將攪拌好的砂漿填充在鋁合金圓環中，并左右敲擊各20次，再將表面抹平稱重，記錄增加的重量，除以圓環的體積即得砂漿的濕密度。 d) 砂漿表面的卡斯通管吸水性 將聚苯顆粒砂漿涂抹至涂有混凝土界面劑的混凝土板上，厚度控制在20± 5mm，砂漿經過14天標養（23℃+50% R.H.）后，將卡斯通管用橡皮泥固定在砂漿表面，加入水至初始刻度，記錄1小時、2小時被砂漿吸收的水量。 e) 聚苯顆粒砂漿干密度的測試 將聚苯顆粒砂漿填充在三聯試模中,2天標養（23℃+50% R.H.）后拆摸，標養7天后在測試抗壓強度之前稱重計算其干密度。 f) 聚苯顆粒砂漿內聚強度的測試 將聚苯顆粒砂漿涂抹至涂有混凝土界面劑的混凝土板上，厚度控制在20± 5mm，標養3天后直接在砂漿面層將50×50×15mm拉拔鐵塊用觸變型快速固化環氧樹脂粘在砂漿表面，待7天標養（23℃+50% R.H.）、14天標養（23℃+50% R.H.），7天標養（23℃+50% R.H.）+7天水養+2小時標養齡期到達時進行拉拔測試。 g) 聚苯顆粒砂漿抗壓強度的測試 將聚苯顆粒砂漿填充在三聯試模中并壓實抹平，2天標養（23℃+50% R.H.）后拆摸，然后分別測試7天標養（23℃+50% R.H.）、14天標養（23℃+50% R.H.），7天標養（23℃+50% R.H.）+7天水養+2小時標養下的抗壓強度。 h) 聚苯顆粒砂漿的線收縮測試 將砂漿填入線收縮試模并壓實抹平，標養2天后拆摸，測試其初始長度，然后分別測試3天、7天、14天、28天標養后的長度，計算線收縮量。 2.4 試驗結果與討論 試驗結果見表2
2.4.1膠粉料施工性: 配方S0-S4 # 膠粉料愈合較慢，且不易滴落；配方S5-S8# 膠粉料愈合很快，且容易滴落（加水量已經調整至110%），見照片1-4。結果說明配方體系1聚有較好的觸變性能，配方體系2 無觸變性。同時觀察到，同樣重量的膠粉料加水后，配方體系1可以產生較多的漿體量，這是聚苯顆粒能夠被包裹，具有良好施工性（上料、抹壓密實等）的基礎。 2.4.2聚苯顆粒砂漿施工性 配方體系1 S0-S4 # 砂漿較為緊密，具有抗下垂性；配方體系2 S5-S8# 砂漿較為松散，有下垂的傾向。同時觀察到配方體系1砂漿容易上料至界面劑層上，且一次厚度最多可達4cm,易于反復壓實抹光；配方體系2容易上料，但當上料厚度增加，就不易反復壓實抹光，表現為掉料量增大。觀察干燥后的砂漿，配方體系1 S0-S4 #表面基本平整，而配方體系2 S5-S8#仍存在較多的凹坑（表面聚苯顆粒間缺少漿料填充）。 2.4.3 聚苯顆粒砂漿濕密度 結果見圖1。配方體系1 S0-S4#相對配方體系2 S5-S8#具有較大的濕密度，這是由于其較好的施工性使得砂漿易于壓實抹光。 2.4.3 砂漿表面的卡斯通管吸水量 結果見圖2。圖中未列出的配方其1小時已將卡斯通管中18ml水全部吸走。配方體系1 S0-S4#較配方體系2 S5-S8#更有利于砂漿憎水性能的發揮，砂漿的配方對砂漿憎水性的發揮至關重要。單摻的憎水劑S在配方體系1中表現出的憎水性較強，而當同時摻入有機聚合物粘接劑E時，其憎水效果卻明顯降低，明顯不如S3#砂漿。 結果見圖3。由圖3可見，配方S0#-S4#與配方S5#-S8#的砂漿干密度相差不大。 作為聚苯顆粒保溫砂漿其抗壓強度通常較為人們關注，因此在控制干密度在合理的范圍既能夠保證設計的砂漿保溫效果又能具有較好的抗壓強度，能夠表現出較好的表觀硬度，這就需要膠粉料具有很好的粘接包裹顆粒同時具有較強的骨架結構。配方S0#-S4#的砂漿抗壓強度高于配方S5#-S8#的砂漿，而且砂漿的抗壓強度與其干密度相關性不大，而與配方體系的相關性較大，說明配方體系1膠粉料高優于配方體系2。 2.4.5 聚苯顆粒砂漿內聚強度 結果見圖4。砂漿的內聚強度反映了聚苯顆粒與膠粉料的包裹力。從圖4 可見，配方體系1 S0#-S4#砂漿的內聚強度好于配方體系2 S5#-S8#，尤其是7天標養以及耐水后的內聚強度。從圖中可以看出，同樣的有機聚合物粘接劑其作用的發揮，與配方體系有非常大的相關性。 需要特別注意的是，砂漿內聚強度的 測試由于粘接拉拔鐵塊的環氧樹脂的滲透至砂漿面層從而對砂漿面層起到加固作用，這樣就無法反映砂漿最面層中膠粉料與聚苯顆粒的粘接包裹性，破壞必然發生在砂漿內部，測得的只是內部膠粉料與顆粒的包裹力。由于砂漿最表面水分的快速散失往往使得砂漿表面中無機膠凝材料無法水化發揮粘接性，只有有機聚合物在快速失水后成膜能夠發揮粘接劑的作用，因此我們在試驗中補充了砂漿表面抗搓性的評估方法(施工現場的一種簡易評估法)。采用配方體系1，只摻憎水劑S的砂漿，即使測得的內聚強度較好，但是當用手搓其干燥后的砂漿表面，很容易將聚苯顆粒搓掉，而摻有有機聚合物的其他配方則抗搓性明顯增強，表現為面層聚苯顆粒不易被搓掉。因此S0#配方在實際中由于存在著表面薄弱層，再加上其表面較強的憎水性，必然會影響后續飾面層與其粘接性，故在實際中不適用。 2.4.5 聚苯顆粒砂漿的線收縮: 結果見圖5。由于聚苯顆粒砂漿添加有較多的無機膠凝材料，其收縮值得考慮；較大的收縮將會引起砂漿的開裂，進而引起面層飾面材料的開裂和剝落，影響保溫系統的長期耐久性。由圖5可見， S0#、S1#、S4#、S6#、S7#、S8#配方砂漿線收縮較大，而且體系2的砂漿線收縮較配方體系1的為大（S1#與S5#例外，需要進一步研究）。從中可以看出憎水劑S的砂漿收縮較大，尤其在配方體系2中，這需要引起注意。 2.4.6 測試結果綜合分析 排除0#配方（ 由于只考察其在配方體系1中的效果），綜合對比分析配方體系或有機粘接劑的影響，即將同一體系或含有相同添加劑的配方所有的測試值相加然后再取平均值，這樣可消除不同因素的影響，同時比較不同配方體系或同樣有機聚合物配方平均值的差值。綜合處理數據結果見表3 A 配方體系的影響 卡斯通管吸水量：結果見圖6。由于配方S5#-S8# 一小時已經將卡斯通管所裝的18ml水全部吸走，所以這里設定其吸水量全部為18ml。(較為寬松，實際更大!) 干密度和抗壓強度 : 結果見圖7。 配方體系1的干密度平均值比配方體系2 的平均值稍低，但其抗壓強度卻高于配方體系2，這說明配方體系1的膠粉料具有較好的粘接和骨架支撐作用，這與前面的分析結果相一致。
B 有機聚合物粘接劑及憎水劑的影響：結果見表3。從表3 可以看出V1:V2=1:5的砂漿獎具有較好的內聚強度、合適的干密度、較高的抗壓強度以及較低的收縮；而E:S=5:1的砂漿的收縮較大。 3. 結語 1.作為目前在市場上仍然存在的一種墻體保溫材料，良好的施工性是是保證其在施工應用中保持準確配比和達到其設計保溫性能發揮的先決條件。 2.膠粉料配方的優化設計試驗表明，基礎配方的選擇至關重要；綜合考慮砂漿的各項性能，配方體系1優于配方體系2；而良好的基礎配方體系，可使有機聚合物性能得到充分發揮。綜合性能的比較表明，在本試驗中，選擇配方體系1和有機聚合V1:V2=1:5 可獲得較高性價比的聚苯顆粒保溫砂漿。 3.施工助劑的選擇應本著 簡化的原則，較多種類的助劑會增加生產中出錯的可能，而且成本較高。在本次試驗研究中，我們發現Mipolite® 918 F對改善膠粉料的性能效果顯著，值得進一步探討研究其在聚合物砂漿間的作用機理。 4.在試驗的兩種配方體系中，憎水劑S的添加都顯示會增加砂漿的收縮，應引起注意和進一步研究其原因。 5.內聚強度和砂漿表面抗搓性的實驗和分析表明，實驗室中的測試方法應盡量符合接近實際工程。有必要進一步探討聚苯顆粒砂漿表面抗搓性的定量測試方法。 文章來源：中國建筑節能工程網 |
