1. 前言 聚氨酯硬泡體是一種具有隔熱與防水功能的新型熱固型高分子合成材料,其導熱系數在目前常用的保溫材料中是最低的。建設部專門成立了聚氨酯建筑節能應用推廣工作組,致力于推動該材料在外墻保溫中的應用,并于2007年5月由建設部發文(建科[2007]124號),正式對外發布了《聚氨酯硬泡外墻外保溫工程技術導則》(以下簡稱導則), 該導則提出了四種施工方法:噴涂法,澆筑法,粘貼法和干掛法[1]。 本文并不討論聚氨酯保溫材料本身在采用不同施工方法時的性能和質量問題,而是研究了不同施工方法所需要的配套材料的性能。噴涂法需要配套的材料有:基層防潮底涂(基層含水率偏高時使用)、保溫層界面砂漿和保溫層防護砂漿(抹面砂漿)。 澆筑法又分為拆模和免拆模兩種做法,拆模法形成的聚氨酯表面很光滑,需要專業的界面材料處理,適用于噴涂法的界面砂漿未必適用于拆模法。而對于粘貼法施工而言,保溫板出廠時已經經過了界面處理(其作用是增加聚氨酯板的可粘結性能,防紫外線和減少運輸中的破損[2]),對于這樣的板材需要配套的粘結砂漿和抹面砂漿。 一個符合要求的聚氨酯保溫系統不僅取決于保溫材料本身質量的好壞,也取決于系統各組成材料的匹配性。因此,從系統應用的角度出發,研究與上述不同施工方法相配套的材料對于獲得具有良好耐久性的保溫系統至關重要。 本文對采用噴涂和粘貼法施工的聚氨酯保溫系統的配套界面劑和砂漿進行了研究,并測試了貼板薄抹灰系統的抗沖擊性能。 2.原材料和試驗方法 2.1 原材料: 海螺普通硅酸鹽水泥(42.5),重鈣325目,河砂(0.1-0.5 mm),纖維素醚(粘度:15,000-30,000 m.Pa.s),可再分散膠粉:FX2350(EVA共聚物,Elotex易來泰生產),市場上銷售的某苯丙乳液(用A表示), 噴涂聚氨酯板(上海凱爾提供,密度:60-70 kg/m3,表面有一層結皮),聚氨酯板材(煙臺同化提供,密度:40-50 kg/m3,表面有聚合物水泥界面層)。 2.2 試驗方法 界面處理后的聚氨酯與抹面砂漿粘結強度的測試方法:在噴涂聚氨酯板的表面涂刷一層界面處理材料,分別在界面層施工10分鐘內、兩小時后和兩天后按JG149-2003的方法成型抹面砂漿與聚氨酯板的粘結強度試件,然后測試抹面砂漿的原粘結強度(7天標養)和耐水粘結強度(7天標養+7天浸水)。 3.試驗結果與討論 3.1 使用干粉界面砂漿對粘結強度的改善 干粉界面砂漿的試驗配方如下:水泥,35%;FX2350,10%;纖維素醚,0.2%;河砂,44.5%;填料和其它少量添加劑,10.3%。 抹面砂漿的試驗配方如下:水泥,28%;FX2350,3%;纖維素醚,0.2%;河砂,58.5%;填料和其它少量添加劑10.3%。 界面砂漿的加水量為22%,攪拌均勻后披刮在噴涂PU板的表面。 由于實際施工時,界面層的施工和抹面層的施工會有一定的時間間隔,不同的廠家在施工工藝中往往給出了不同的要求,比如有些廠家強調界面劑層未表干時作抹灰層的施工,而有些則要求界面層施工24小時后進行抹灰層的施工。使用界面砂漿的目的是為了改善界面處的粘結強度,但如果等到界面層完全干燥后再進行下一步的抹灰施工,勢必在界面層與抹灰層之間出現新的粘結界面,若這兩層不能很好地結合,那么粘結的薄弱環節會在抹灰層和界面層之間,這樣界面劑就沒有起到應有的作用。 鑒于此,我們測試了界面劑涂在聚氨酯表面不同的時間后再鏝抹抹面砂漿對其與聚氨酯保溫層粘結強度的影響。 1) AF-PU表示破壞發生在PU板與界面砂漿(無處理時為抹面砂漿)之間的交界面; 2) CF-PU表示破壞發生在PU板內部。 以上的結果表明,界面砂漿處理后的噴涂PU板與抹面砂漿的粘結強度獲得了很大的改善,且界面砂漿與抹面砂漿的施工時間間隔對粘結強度有很大影響,界面砂漿施工完緊接著就進行抹面層的施工時,可以保證二者在新拌狀態下形成濕碰濕的緊密結合,從而獲得最佳的粘結強度。從破壞模式上看,只要在涂完界面砂漿后馬上進行抹面砂漿施工的試件在七天標養后才達到了最高粘結強度,并做到了破壞發生在聚氨酯材料內,而其余試件破壞均發生在界面砂漿與聚氨酯材料的界面處。 從浸水后的粘結強度來看,時間間隔在10分鐘內試件的耐水粘結強度與其它情況相比提高了接近2倍。雖然耐水粘結強度的破壞界面都是界面砂漿與噴涂PU之間,但是0.20MPa的濕粘結強度相對于導則中對抹面砂漿與聚苯板的濕粘結強度(>0.10MPa)相比已經很高。 只是由于試驗用的噴涂PU板自身抗拉強度較高,所以破壞界面才未發生在PU板的內部。 3.2 使用乳液界面劑對粘結強度的改善 目前市場上用于XPS板的界面劑大多數為乳液界面劑,施工時將乳液界面劑直接滾涂在XPS 板表面,乳液干燥成膜后再進行下一工序,這樣做可以提高抹面砂漿與XPS板的粘結強度。 為了探索乳液型界面劑用于PU保溫材料界面處理的可行性,我們采用市售的一種苯丙乳液A作為乳液界面劑,并測試了它對抹面砂漿粘結強度的影響。實驗過程如下:用乳液涂刷噴涂PU板,在乳液涂刷后分別在10分鐘內、2小時后和2天后鏝抹抹面砂漿,然后測試抹面砂漿的原粘結強度(7天標養)和耐水粘結強度(7天標養+7天浸水),抹面砂漿的配方同3.1中所述基本相同,但是膠粉FX2350的摻量有兩種,分別為3%和6%。 測試結果見表2。1) AF-PU表示破壞發生在PU板與界面劑(無界面處理時為抹面砂漿)之間;2) AF-界面劑表示破壞發生在抹面層與界面劑之間。 從上面的結果我們不難看出,用乳液A作界面劑的效果并不理想,特別是浸水后的粘結強度出現了大幅度下降,這與其用于XPS板界面處理時的情況并不相同。從涂刷界面劑不同時間后抹面砂漿與噴涂PU板的粘結強度試驗結果看,其規律也與采用界面砂漿進行界面處理時的試驗結果不同。 界面劑涂刷后晾置的時間越長,原粘結強度反而越高。另外,盡管耐水粘結強度略有提高,但無論抹面砂漿中膠粉摻量是3%還是6%,均未達到導則規定的大于0.10MPa的要求,且破壞界面均為界面劑層與PU板的交界面,說明是界面劑層與PU板的耐水粘結強度是該系統耐水粘結的最薄弱點。 將兩試驗結果進行對比后可以發現,單組分聚合物改性水泥基界面砂漿對噴涂PU板的粘結強度的改善效果更好,且耐水粘結強度也達到了導則中規定的大于0.10MPa的要求。如果施工時在單組分界面砂漿施工完畢后立即進行抹面層的施工,那么抹面砂漿與PU板的耐水粘結強度較其它處理方法提高近一倍,達0.20MPa。 另外,聚氨酯界面劑除了提高與抹面砂漿的粘結強度之外,還應該對聚氨酯表面起到一定的保護作用,防止其在陽光的照射下發生變黃和粉化等不良現象。 3.3 PU板保溫系統與EPS 板保溫系統抗沖擊強度的對比試驗 在導則規定的粘貼法中所用的PU板是指表面有界面處理層的板材。 我們在試驗中采用了煙臺同化生產的PU板,這種板上下兩個表面均經過聚合物水泥漿的處理。PU板與EPS板相比前者的抗壓強度更高,但柔性較低,這樣很可能導致采用這兩種不同板材的保溫系統的抗沖擊性能會有所不同。 為此,我們測試了相同的抹面砂漿和網格布與兩種板材組合而成的外保溫系統樣塊的抗沖擊強度,試件抹面層的厚度分別為3mm和5mm,網格布的位置控制在試件表面可見網格布的網紋,但看不見網格布的顏色。試件的養護制度分兩種: 1.標養28天,該制度與JG149-2003的要求相同; 2.標養14天+浸水7天+標養7天,該制度與JC/T993-2006(外墻保溫用膨脹聚苯板抹面膠漿)中規定的抗沖擊的養護條件相同 抹面砂漿的試驗配方為:水泥,28%;重鈣,10%;FX2350,3%,纖維素醚,0.2%;引氣劑,0.03%;老標準砂和其它少量添加劑,58.77%。 抗沖擊試驗的結果表明,按照JG149-2003的養護制度養護的試件抗沖擊強度很高,單層網格布也能達到10J的沖擊無裂紋,EPS系統和PU系統幾乎沒有區別。但按JC/T993-2006的養護制度養護的試件抗沖擊強度明顯降低,且PU系統抗沖擊強度的下降更為明顯。 試件經過7天浸水和干燥處理后測得的抗沖擊強度比28天標準養護低很多的原因在于經過7天的浸水養護,抹面層中未水化的水泥發生二次水化,導致抹面砂漿的強度明顯增加,柔性下降,從而導致抗沖擊性能下降。這種抗沖擊測試的養護制度與ETAG004中的規定相符,與28天標養相比,它更能體現系統長期使用后的抗沖擊性能,因而更具有實際意義。 在浸水養護后EPS板系統較PU板系統表現出更高抗沖擊強度的原因可能是由于EPS板比PU板更軟,所以EPS板系統更容易緩沖外力沖擊的原因。所以,我們認為用于PU板薄抹灰外保溫系統的抹面砂漿的柔性應比傳統的EPS薄抹灰系統抹面砂漿的柔性更高,這樣才能確保系統長期使用后的抗沖擊性能和抗開裂性能。 4. 結論 1.與乳液型界面劑相比,單組分聚合物改性水泥基界面劑(界面砂漿)更加適合做噴涂聚氨酯保溫層的界面處理材料。 2.單組份聚合物改性水泥基界面劑即干粉界面砂漿可以顯著改善抹面砂漿與噴涂PU板的粘結強度,如果在涂抹界面砂漿后立即進行抹面砂漿層的施工則能獲得更高的原強度和耐水粘結強度。 |
