聚合物改性水泥外墻膩?zhàn)拥难芯?/h1>
2012-08-28 06:02:42張新坤閆麗穎
張新坤，閆麗穎
(1.河北聯(lián)合大學(xué) 輕工學(xué)院，河北 唐山 063009;2.唐山師范學(xué)院 化學(xué)系，河北 唐山 063000)
聚合物改性水泥外墻膩?zhàn)邮且环N復(fù)合材料。它是由兩種或兩種以上異質(zhì)、異性、異形的材料復(fù)合而成的新型材料。通過對(duì)原材料的選擇、各組份分布設(shè)計(jì)，使原組份材料優(yōu)點(diǎn)互補(bǔ)，表現(xiàn)出優(yōu)良的綜合性能。就改性效果而言，聚合物改性后的水泥外墻膩?zhàn)佑辛己玫牧W(xué)性質(zhì)，主要原因是聚合物在膩?zhàn)又杏性鏊?、增韌、填孔和固化作用。另外，聚合物改性的膩?zhàn)淤|(zhì)感自然細(xì)膩、色澤分布均勻，對(duì)環(huán)境污染小。膩?zhàn)訉?duì)環(huán)境的主要污染是揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile organic compounds，VOC)。目前降低VOC的途徑主要有:提高固體含量;以活性溶劑代替揮發(fā)性溶劑;以水作為溶劑代替有機(jī)溶劑。聚合物改性的膩?zhàn)邮且运鳛槿軇┑乃阅佔(zhàn)?。在?duì)“抗裂技術(shù)路線”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，制備一種滿足水泥外墻要求、污染小、具有逐層漸變?nèi)嵝裕瑫r(shí)對(duì)人體無(wú)害、綠色環(huán)保的聚合物改性膩?zhàn)印?/p>
1 材料和方法
1.1 材料與儀器
聚合物;增稠劑;石粉;英砂;水泥;防腐劑;消泡劑;天平;膩?zhàn)油抗纹?DM－打磨性測(cè)定儀;JTX－建筑涂料耐洗刷儀;單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī);QTB型膩?zhàn)尤犴g性測(cè)定儀;DM－I干燥抗裂儀;粘度測(cè)定儀;比重杯。
1.2 基本配方
經(jīng)過試驗(yàn)研究以及各種性能檢測(cè)確定聚合物改性水泥外墻膩?zhàn)拥幕九浞?，如?所示。
表1 聚合物改性水泥外墻膩?zhàn)拥幕九浞?/p>
按配方中的比例及先后順序?qū)⒃显谌萜鲀?nèi)充分?jǐn)嚢杈鶆?，靜置待用。在要求規(guī)格的石棉水泥板或砂漿塊上，將膩?zhàn)犹畛湓谙鄳?yīng)尺寸及厚度的型框內(nèi)，用鋼制刮刀用力反復(fù)壓批，確保膩?zhàn)訉用軐?shí)、表面平整、無(wú)殘留氣泡，除操作性外所有試板均為一次成形。
1.3 性能測(cè)試結(jié)果
將按表1基本配方制成的膩?zhàn)赢a(chǎn)品，按JG/T157－2004《建筑外墻用膩?zhàn)印返臉?biāo)準(zhǔn)進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示。
表2 聚合物改性膩?zhàn)拥男阅?/p>
2 結(jié)果與討論
2.1 水泥用量對(duì)柔韌性和粘結(jié)強(qiáng)度的影響
水泥用量通常是影響膩?zhàn)有阅艿闹饕蛩亍Ｗ鰹榛鶎雍屯馔繉娱g的膩?zhàn)?，我們要求做到其柔韌性和附著性的統(tǒng)一。一般要求其抗壓強(qiáng)度和彈性低于基材，以便更好的適應(yīng)基材的形變和協(xié)調(diào)自身在外界因素作用下產(chǎn)生的形變，降低應(yīng)力，減少開裂和剝落的可能。表3和表4分別給出了膠液中乳液含量20%和30%情況下，水泥用量對(duì)柔韌性、粘結(jié)強(qiáng)度影響。
表3 不同水泥用量時(shí)膩?zhàn)拥男阅?膠液中乳液含20%)
表4 不同水泥用量時(shí)膩?zhàn)拥男阅?膠液中乳液含30%)
由表3和表4可以看出:膠液中乳液(聚合物)的含量為20%時(shí)，與建筑外墻膩?zhàn)蛹夹g(shù)指標(biāo)相比，改性膩?zhàn)拥恼辰Y(jié)強(qiáng)度不能達(dá)到規(guī)范要求;膠液中乳液含量為30%時(shí)，水泥摻量在25% ～30%時(shí)，膩?zhàn)痈黜?xiàng)指標(biāo)均能達(dá)標(biāo)。實(shí)驗(yàn)采用水泥摻量為28%。
2.2 乳液用量的影響
由于建筑外墻要求膩?zhàn)訉佑休^高的硬度、耐水性、耐堿性。我們選擇了低Tg值與高Tg值的乳液進(jìn)行拼混措施，這樣既滿足彈性要求，又解決涂抹較軟，耐水性、耐堿性差的問題。固定水泥摻量28%情況下，對(duì)不同乳液用量的改性膩?zhàn)有阅苓M(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表5所示。
表5 不同乳液用量時(shí)膩?zhàn)有阅?/p>
由表5可以看出，當(dāng)水泥摻量28%時(shí)，乳液含量在30～35%的乳液配制形成的膩?zhàn)樱鞣N性能得到最優(yōu)搭配。這與聚合物乳液性能有關(guān)。當(dāng)聚合物乳液加到膩?zhàn)又信c水泥石粉等混合后，聚合物顆粒劑分散到膠凝材料連續(xù)相內(nèi)，隨著水泥和水發(fā)生水化反應(yīng)，水泥逐漸吸收聚合物分散體中的水分使水泥充分水化形成硬化水泥石結(jié)構(gòu)，失水后的長(zhǎng)鏈狀聚合物微粒子也逐漸形成凝聚的膠體。凝聚的膠體成為具有粘結(jié)性和連續(xù)性的聚合物薄膜，這種膜與水泥水化物和砂子牢固的粘結(jié)成一個(gè)堅(jiān)固整體，避免了膩?zhàn)拥膽?yīng)力集中。由于聚合物具有較高的抗拉強(qiáng)度和變形能力，填塞了膩?zhàn)又胁糠执蟮目障?，特別是在成膜過程中使毛細(xì)孔堵塞，把孔壁聯(lián)系起來(lái)，起著橋梁作用，形成致密連續(xù)的結(jié)構(gòu)，從而改善膩?zhàn)拥男阅堋?/p>
2.3 增稠劑用量的影響
增稠劑是一種纖維素，溶于水后形成一種粘稠的液體，其作用是提高操作性。雖然也在干燥后形成膜物質(zhì)，但不能形成一個(gè)遍及整體的膜物質(zhì)，增稠劑膜脆而不完全，對(duì)膩?zhàn)拥哪退?、打磨性、柔韌性都不利。增稠劑的作用主要是使操作性變?nèi)菀?，在固定水泥用?8%、乳液(聚合物)用量32%的情況下，對(duì)不同增稠劑用量的膩?zhàn)有阅苓M(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表6所示。
表6 不同增稠劑用量時(shí)膩?zhàn)有阅?/p>
由表6可以看出，當(dāng)增稠劑含量為0.2%時(shí)，改性膩?zhàn)拥恼辰Y(jié)強(qiáng)度、操作性以及透氣性非常優(yōu)越。
2.4 石粉細(xì)度的影響
石粉在膩?zhàn)又惺且环N復(fù)合體質(zhì)填料。石粉中含有活性二氧化硅和碳酸鈣，能增加膩?zhàn)拥牧髌叫裕岣吣佔(zhàn)涌沽研?。通過80－120目石粉與200目石粉進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如表7所示。
表7 石粉細(xì)度對(duì)膩?zhàn)有阅艿挠绊?/p>
由表7可以看出，細(xì)度高的石粉是較好的復(fù)合體質(zhì)填料。
2.5 水用量的影響
水是一種無(wú)機(jī)液體，其主要作用是使膩?zhàn)硬僮餍愿菀祝昧窟^少則不易操作，水過多則影響粘結(jié)強(qiáng)度。水用量一般視情況而定，主要使膩?zhàn)映尸F(xiàn)均勻、無(wú)塊狀態(tài)。正是用水作溶劑，聚合物改性的膩?zhàn)硬啪哂芯G色環(huán)保的特點(diǎn)。
3 結(jié)論
聚合物、水泥、填料、多種助劑等均對(duì)膩?zhàn)诱辰Y(jié)強(qiáng)度、吸水量、柔韌性、耐堿性等性能產(chǎn)生影響。通過參數(shù)優(yōu)化，確定各組分的類型及配比，制得各項(xiàng)性能優(yōu)異的聚合物改性水泥外墻膩?zhàn)印?/p>
［1］中華人民共和國(guó)家建筑工業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JG/T157-2004.
［2］顧期斌，何勁松，劉錦子，王官致等.聚合物改性水泥基外墻膩?zhàn)友兄疲跩］.化學(xué)建材.2006，22(2):4-5.
［3］王小艷，鄭波，方泳浩.建筑外墻用膩?zhàn)臃鄣难芯浚跩］.南通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2006，5(3):84-88.
［4］游寶坤.膨脹劑對(duì)高性能混凝土的裂縫控制作用［J］.中國(guó)建材科技.2001，(1):7-12.
［5］王兵濤.外墻外保溫專用膩?zhàn)拥难芯浚跩］.外墻保溫隔熱論文集.2003，120-123.
［6］方建軍，陸文雄，徐彩萱.用粉煤灰制取建筑用干粉外墻膩?zhàn)樱跩］.新型建筑材料，2003，(3):15-17.
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聚合物改性水泥外墻膩?zhàn)邮且环N復(fù)合材料。它是由兩種或兩種以上異質(zhì)、異性、異形的材料復(fù)合而成的新型材料。通過對(duì)原材料的選擇、各組份分布設(shè)計(jì)，使原組份材料優(yōu)點(diǎn)互補(bǔ)，表現(xiàn)出優(yōu)良的綜合性能。就改性效果而言，聚合物改性后的水泥外墻膩?zhàn)佑辛己玫牧W(xué)性質(zhì)，主要原因是聚合物在膩?zhàn)又杏性鏊?、增韌、填孔和固化作用。另外，聚合物改性的膩?zhàn)淤|(zhì)感自然細(xì)膩、色澤分布均勻，對(duì)環(huán)境污染小。膩?zhàn)訉?duì)環(huán)境的主要污染是揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile organic compounds，VOC)。目前降低VOC的途徑主要有:提高固體含量;以活性溶劑代替揮發(fā)性溶劑;以水作為溶劑代替有機(jī)溶劑。聚合物改性的膩?zhàn)邮且运鳛槿軇┑乃阅佔(zhàn)?。在?duì)“抗裂技術(shù)路線”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，制備一種滿足水泥外墻要求、污染小、具有逐層漸變?nèi)嵝裕瑫r(shí)對(duì)人體無(wú)害、綠色環(huán)保的聚合物改性膩?zhàn)印?/p>
1 材料和方法
1.1 材料與儀器
聚合物;增稠劑;石粉;英砂;水泥;防腐劑;消泡劑;天平;膩?zhàn)油抗纹?DM－打磨性測(cè)定儀;JTX－建筑涂料耐洗刷儀;單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī);QTB型膩?zhàn)尤犴g性測(cè)定儀;DM－I干燥抗裂儀;粘度測(cè)定儀;比重杯。
1.2 基本配方
經(jīng)過試驗(yàn)研究以及各種性能檢測(cè)確定聚合物改性水泥外墻膩?zhàn)拥幕九浞?，如?所示。
表1 聚合物改性水泥外墻膩?zhàn)拥幕九浞?/p>
按配方中的比例及先后順序?qū)⒃显谌萜鲀?nèi)充分?jǐn)嚢杈鶆?，靜置待用。在要求規(guī)格的石棉水泥板或砂漿塊上，將膩?zhàn)犹畛湓谙鄳?yīng)尺寸及厚度的型框內(nèi)，用鋼制刮刀用力反復(fù)壓批，確保膩?zhàn)訉用軐?shí)、表面平整、無(wú)殘留氣泡，除操作性外所有試板均為一次成形。
1.3 性能測(cè)試結(jié)果
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表2 聚合物改性膩?zhàn)拥男阅?/p>
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表3 不同水泥用量時(shí)膩?zhàn)拥男阅?膠液中乳液含20%)
表4 不同水泥用量時(shí)膩?zhàn)拥男阅?膠液中乳液含30%)
由表3和表4可以看出:膠液中乳液(聚合物)的含量為20%時(shí)，與建筑外墻膩?zhàn)蛹夹g(shù)指標(biāo)相比，改性膩?zhàn)拥恼辰Y(jié)強(qiáng)度不能達(dá)到規(guī)范要求;膠液中乳液含量為30%時(shí)，水泥摻量在25% ～30%時(shí)，膩?zhàn)痈黜?xiàng)指標(biāo)均能達(dá)標(biāo)。實(shí)驗(yàn)采用水泥摻量為28%。
2.2 乳液用量的影響
由于建筑外墻要求膩?zhàn)訉佑休^高的硬度、耐水性、耐堿性。我們選擇了低Tg值與高Tg值的乳液進(jìn)行拼混措施，這樣既滿足彈性要求，又解決涂抹較軟，耐水性、耐堿性差的問題。固定水泥摻量28%情況下，對(duì)不同乳液用量的改性膩?zhàn)有阅苓M(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表5所示。
表5 不同乳液用量時(shí)膩?zhàn)有阅?/p>
由表5可以看出，當(dāng)水泥摻量28%時(shí)，乳液含量在30～35%的乳液配制形成的膩?zhàn)樱鞣N性能得到最優(yōu)搭配。這與聚合物乳液性能有關(guān)。當(dāng)聚合物乳液加到膩?zhàn)又信c水泥石粉等混合后，聚合物顆粒劑分散到膠凝材料連續(xù)相內(nèi)，隨著水泥和水發(fā)生水化反應(yīng)，水泥逐漸吸收聚合物分散體中的水分使水泥充分水化形成硬化水泥石結(jié)構(gòu)，失水后的長(zhǎng)鏈狀聚合物微粒子也逐漸形成凝聚的膠體。凝聚的膠體成為具有粘結(jié)性和連續(xù)性的聚合物薄膜，這種膜與水泥水化物和砂子牢固的粘結(jié)成一個(gè)堅(jiān)固整體，避免了膩?zhàn)拥膽?yīng)力集中。由于聚合物具有較高的抗拉強(qiáng)度和變形能力，填塞了膩?zhàn)又胁糠执蟮目障?，特別是在成膜過程中使毛細(xì)孔堵塞，把孔壁聯(lián)系起來(lái)，起著橋梁作用，形成致密連續(xù)的結(jié)構(gòu)，從而改善膩?zhàn)拥男阅堋?/p>
2.3 增稠劑用量的影響
增稠劑是一種纖維素，溶于水后形成一種粘稠的液體，其作用是提高操作性。雖然也在干燥后形成膜物質(zhì)，但不能形成一個(gè)遍及整體的膜物質(zhì)，增稠劑膜脆而不完全，對(duì)膩?zhàn)拥哪退?、打磨性、柔韌性都不利。增稠劑的作用主要是使操作性變?nèi)菀?，在固定水泥用?8%、乳液(聚合物)用量32%的情況下，對(duì)不同增稠劑用量的膩?zhàn)有阅苓M(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表6所示。
表6 不同增稠劑用量時(shí)膩?zhàn)有阅?/p>
由表6可以看出，當(dāng)增稠劑含量為0.2%時(shí)，改性膩?zhàn)拥恼辰Y(jié)強(qiáng)度、操作性以及透氣性非常優(yōu)越。
2.4 石粉細(xì)度的影響
石粉在膩?zhàn)又惺且环N復(fù)合體質(zhì)填料。石粉中含有活性二氧化硅和碳酸鈣，能增加膩?zhàn)拥牧髌叫裕岣吣佔(zhàn)涌沽研?。通過80－120目石粉與200目石粉進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如表7所示。
表7 石粉細(xì)度對(duì)膩?zhàn)有阅艿挠绊?/p>
由表7可以看出，細(xì)度高的石粉是較好的復(fù)合體質(zhì)填料。
2.5 水用量的影響
水是一種無(wú)機(jī)液體，其主要作用是使膩?zhàn)硬僮餍愿菀祝昧窟^少則不易操作，水過多則影響粘結(jié)強(qiáng)度。水用量一般視情況而定，主要使膩?zhàn)映尸F(xiàn)均勻、無(wú)塊狀態(tài)。正是用水作溶劑，聚合物改性的膩?zhàn)硬啪哂芯G色環(huán)保的特點(diǎn)。
3 結(jié)論
聚合物、水泥、填料、多種助劑等均對(duì)膩?zhàn)诱辰Y(jié)強(qiáng)度、吸水量、柔韌性、耐堿性等性能產(chǎn)生影響。通過參數(shù)優(yōu)化，確定各組分的類型及配比，制得各項(xiàng)性能優(yōu)異的聚合物改性水泥外墻膩?zhàn)印?/p>
［1］中華人民共和國(guó)家建筑工業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JG/T157-2004.
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