膩子作為平整墻體表面的一種厚漿狀裝飾型材料，被廣泛應用于建筑工程中。最初外墻涂料飾面一般不使用膩子，而是直接在基面上涂刷涂料。當基材有孔洞或龜裂出現時，進行局部批刮膩子。隨著對建筑外觀及相關技術要求的不斷提高，直接涂刷涂料形成的外墻墻體平整度已達不到工程驗收要求，因此施工單位開始在基材表部大面積使用膩子。傳統膩子大多使用的是107 膠加水泥和纖維素醚，并且是現場配制，因此其質量無法保證，有時甚至會出現內外墻膩子的混用，造成一些工程質量問題。近年來隨著建筑涂料的發展，建筑墻面膩子得到大量應用，特別是外墻涂裝。目前在全國范圍內絕大多數都是使用商品膩子粉，現場使用建筑膠水配制膩子的情況逐漸被取代。然而膩子在施工過程中，經常會產生一些問題，比如粉刷過后會出現起皮、龜裂等現象。這些問題嚴重影響了建筑外觀及工程驗收，是大多數施工單位面臨的較為棘手的問題。本研究針對上述問題，提出在膩子粉中加入偏高嶺土，對膩子進行適當改性，從技術和成本等方面探討解決膩子起皮、開裂等問題的科學方法。 偏高嶺土是以高嶺土為原料，在適當的溫度下經過脫水形成的無水硅酸鋁。由于偏高嶺土分子排列不規則，一般呈現熱力學介穩狀態，所以其在適當條件下具有膠凝性。而且偏高嶺土是顆粒狀的，所以其具有良好的填充性。偏高嶺土主要成分是Al2O3和SiO2，與水泥水化時產生的Ca(OH)2反應生成水泥石，可以提高膩子的黏結強度。并且從經濟方面來考慮，偏高嶺土可以代替部分水泥和乳膠粉，適當降低成本。 本文通過室內對比試驗，研究偏高嶺土摻量與建筑外墻膩子抗折強度的關系，確定性能最佳的膩子配合比;分析偏高嶺土可以代替膠粉量的比例，確定成本控制情況下性能最好的膩子配合比;通過色譜儀測試膩子試樣中的Ca2 + 的濃度變化，分析偏高嶺土對于泛堿的抑制作用。本研究成果可以為膩子樣品的工業生產降低成本，并為其性能的進一步改善優化研究提供一定參考。1 試驗材料與方法1． 1 偏高嶺土摻量對膩子抗折強度影響試驗通過控制膩子試樣中偏高嶺土的摻量，制作不同的膩子試樣，具體配合比與計算數據如表1，2 所示( 每組總量為1 500g，水灰比為0． 7)。以上每組數據制作3 個平行樣，用水泥凈漿攪拌機攪拌1min 后，放入事先清理好的40mm × 40mm × 160mm 規格的模具中，在振動臺上振動1min，并在常溫下放置1d 后用脫模機進行脫模，然后放入養護箱內。在放置7d 和28d 后，分別取出1 組測試其抗折強度。 1． 2 成本控制下的膩子最佳配合比試驗在上節試驗的基礎上，保持每組試樣偏高嶺土的摻量不變，增加砂的摻量，對應著減少乳膠粉的摻量。具體配合比與計算數據如表3，4 所示( 每組總質量為1 500g，水灰比為0． 72)。具體試驗過程與上節相同，放置7d 和28d 后，測試膩子試樣的抗折強度。 1． 3 偏高嶺土抑制膩子泛堿試驗利用色譜儀測試所有膩子試樣中鈣離子的濃度變化。試驗配合比不變，每組的具體量定為10g，具體數據如表5，6 所示。試驗的具體步驟為:①按照表5，6的配合比配置8 個膩子試樣，放入樣品袋中，在陰涼干燥的地方放置28d 后，取出樣品2g 左右，用研缽研碎至粉末狀并放入樣品袋中密封放好;②用精密稱量儀器稱量每個樣品0． 5g，并分別放入提前干燥好的500ml 燒杯中，標號后用塑料袋密封;③用量筒稱量400ml 去離子水，分別加入以上燒杯中，放置1h。準備8 個5mL 試管，并用去離子水分別清理4 遍;④用吸管分別吸取放置1h 后的8 個試液，注入清洗好的5mL 試管中;⑤用吸管分別吸取試管中的試液，注入色譜儀中，大概每隔10min 測試一個試液樣品，測試結果如圖9，10 所示。 2 試驗結果及分析2． 1 偏高嶺土摻量對膩子抗折強度的影響不同偏高嶺土摻量的膩子試樣在養護7d 和28d后測得的抗折強度結果如圖1 所示。圖2 是分別養護7d 和28d 后，摻加偏高嶺土的膩子試樣與沒有添加偏高嶺土的膩子試樣抗折強度增加率曲線。 圖1 的測試結果表明，隨著偏高嶺土摻量的增加，膩子試樣的抗折強度逐漸增加。試驗數據還顯示，雖然膩子試樣中水泥摻量也逐漸減少，但其抗折強度并未減弱，反而增加。據此判斷，偏高嶺土的添加在一定程度上提高了膩子的抗折強度。究其原因，主要是在膩子配制過程中，水泥熟料礦物發生水化反應，生成C－ S － H(水化硅酸鈣)和Ca(OH)2。偏高嶺土中的Al2O3在常溫、常壓下具有很強的化學活性，在遇到氫氧化鈣、石膏時，會迅速反應生成鈣釩石，增加了水泥砂漿中鈣釩石含量，加速水泥的凝結過程。在石膏反應完成后，高硫型水化硫酸鈣開始向單硫型水化硫酸鈣轉變，剩余的偏高嶺土則與水泥熟料水化生成的氫氧化鈣繼續反應生成C － S － H，C2AH6以及C4AH13等有效水化產物，降低了水泥砂漿體中氫氧化鈣的含量，從而改善了硬化水泥石的內部結構，提高了水泥強度。另外，本次試驗所用的偏高嶺土細度為1 250 目，比水泥的粒度更細，填充性更好，使得砂漿的密實度得到很大提高。并且形成的水化硅酸鈣礦物凝膠能夠堵住砂礫之間的毛細通道，抑制水泥上浮，從而在一定程度上增加了水泥砂漿的強度。從最終的試驗測試結果可知，當偏高嶺土的摻量為4% 時，其膩子的強度值最高，達到4． 5MPa。并且從圖2 可以看出，在養護28d后，相對于沒有添加偏高嶺土的膩子試樣的平均抗折強度增長率在此時也是最大的，達到55%。2． 2 成本控制下的膩子最佳配合比試驗圖3 是依據表3，4 配合比，在養護7d 和28d 后測得的膩子抗折強度試驗結果。圖4 是分別養護7d 和28d 后，摻加偏高嶺土的膩子試樣與上節試驗中養護7d 和28d 沒有添加偏高嶺土的膩子試樣抗折強度的增加率曲線。 圖4 測試結果顯示，在等成本并且保證膩子強度的情況下，隨著偏高嶺土摻量的增加，膠粉量的減少，膩子的平均抗折強度整體上是逐漸增大的。這說明偏高嶺土可以代替一部分水泥和膠粉。出現上述情況的主要原因是偏高嶺土中的Al2O3和SiO2會與水泥水化所產生的Ca(OH)2反應，生成具有膠凝性的水化硅酸鈣。另外，在膩子的成分中，偏高嶺土的價格在2 000元/t 左右，而膠粉的價格為20 000 元/t 左右，纖維素醚是最貴的，達到30 000 /t 以上。那么本次試驗所確定的在等成本情況下強度最高的膩子配合比為:水泥占27%、偏高嶺土占3%、膠粉占0． 7%、纖維素醚占0． 3%、砂占69%，水灰比定為0． 7。此配合比相對于偏高嶺土摻量對膩子試樣抗折強度影響試驗中的配合比，其在每噸膩子中能節省0． 3% 的膠粉，即在每噸膩子中可以節省近700 元，從而大大降低了生產成本。2． 3 偏高嶺土抑制泛堿的試驗結果與分析一般的建筑外墻膩子在具體的使用中會由于水分的蒸發而出現泛堿現象。主要是由于膩子中的硅酸鹽遇水氣發生水解反應，生成的氫氧根與鈣離子反應生成溶解度較小的氫氧化鈣。如果天氣溫度過高，水蒸氣蒸發，就會將氫氧化鈣從墻體中析出。時間過長之后，就會使得原本涂飾的涂料或者油漆等涂飾品被頂起，不再黏附墻面，由此就會出現墻體泛白、起皮、脫落等現象。泛堿現象通常發生在2 個階段:①第1 階段發生在涂刷外墻膩子的前期，水泥水化產生的氫氧化鈣隨著水分的蒸發，遷移到水泥砂漿試樣的表面，隨后與空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈣;②第2 個階段發生在粉刷的砂漿硬化后再次遇到雨水或生活用水時，水分滲透到膩子中，溶解了部分氫氧化鈣。當砂漿變干時，溶解的堿性物質隨著水分蒸發被遷移到了砂漿表面，再次發生泛堿現象。而由圖5 和圖6 的測試結果可以看出，隨著偏高嶺土量的增加，膩子中Ca2 + 的濃度在整體上逐漸下降。偏高嶺土的成分主要是二氧化硅和氧化鋁。加入偏高嶺土之后，偏高嶺土成分中的氧化鋁和二氧化硅會在水環境下分別迅速與氫氧化鈣反應生成水化硅酸鈣和偏鋁酸鈣，它們反應的化學方程式分別為: 在2 種反應的生成物中，Ca［Al(OH)4］2和Ca-SiO3都是以沉淀的形式存在的。所以會消耗Ca(OH)2，減少Ca2 + 的濃度，降低其析出墻體的量，減少其與空氣中CO2反應所生成CaCO3的量，進而在一定程度上抑制墻體出現泛堿現象。并且如圖5 所示，當偏高嶺土的摻量為3%時，其效果最為明顯。3 結語1)偏高嶺土對于建筑外墻膩子的強度有顯著的提高作用，并且偏高嶺土的摻量為3% 時，膩子的強度最大，此時的配合比為:水泥占27%，偏高嶺土占3%，膠粉占1%，纖維素醚占0． 3%，砂占68． 7%，水灰比定為0． 72。2)在保證膩子強度情況下，適當增大偏高嶺土量，減少膠粉量，可以顯著降低生產成本。每生產1t 建筑外墻膩子，其生產成本降低約700 元。3)偏高嶺土對于建筑外墻膩子泛堿具有明顯的抑制作用，并且當偏高嶺土的摻量為3% 時，其效果最為明顯。 |
