1、.可再分散乳胶粉砂浆在建筑材料中的研究与应用贺晓辉，朱少峰（宝鸡市铁军化工防腐安装有限责任公司，陕西，宝鸡 721303）摘 要: 本文介绍了可再分散乳胶粉砂浆在建筑中的瓷砖粘结、 外墙外保温粘接与防护、 自流平、 防水、修补等应用, 提供了相应的参考配方和使用方法。关键词: 乳胶粉; 聚合物; 砂浆To disperse latex powder mortar in the research and application of building materialHe Xiaohui,Zhu Shaofeng(Baoji tiejun chemical anti-corrosion inst
2、allation co., LTD, Shaanxi, baoji, 721303)Pick to: this paper introduces to disperse latex powder mortar in building ceramic tile adhesive, adhesive exterior insulation and protection, self-leveling, waterproof, repair, such as application, provide the corresponding reference formula and method of u
3、se.Key words: emulsion powder; Polymer; mortar前言以石灰、水泥或石膏等无机粘结剂为胶结材料的砂浆在建筑施工中已经使用了 8000 多年。在古代及中世纪，人们已经开始将添加剂，例如肥皂、树脂、蛋白质和灰烬等，与无机粘结剂和骨料相混合以提高砂浆的性能。1939 年，美国人 Rodwell 成功提出了合成树脂乳液生产聚合物改性水泥基材料的专利。上世纪 40 后，不断有学者利用聚合物对水泥砂浆进行改性，并取得成功。50 年代以后，对聚合物改性水泥砂浆以及水泥混凝土的研究走上新台阶，很多研究结果都应用到实际工作中 1。在我国用聚合物乳液对水泥等无机胶凝材料改
4、性已得到广泛应用, 由于两者混合后乳液中的水会立即与水泥发生水化反应并最终凝固, 所以多数情况下是采用双组分的形式, 在施工现场将各组分按比例计量、 混合, 给材料的储存、 运输、 施工等带来不便。可再分散乳胶粉的出现, 改变了上述现象。可再分散乳胶粉是将聚合物乳液经喷雾干燥除去水分制得的微米级的热塑性树脂粉末, 加水后又能还原为乳液状态, 由于这个特性, 使得用其成的砂浆在建筑中的瓷砖粘结、 外墙外保温粘接与防护、 自流平、 防水、修补等领域得到了广泛应用。本文主要介绍可再分散乳胶粉的基本性质及其制成的几种砂浆在建筑中的应用情况, 包括实用的典型配方和性能指标。1 .可再分散乳胶粉于上世纪
5、50 年代在德国开始研究, 60 年代实现工业化生产, 随后不断研究出新的可分散乳胶粉品种, 并应用于不同场合, 直到今天, 随着高聚物乳液合成技术的不断进步和建材工业需求的增长, 可再分散乳胶粉的生产及应用也在不断发展。 可再分散乳胶粉是由聚合物乳液经喷雾干燥制得的聚合物粉末。聚合物乳液多为含固量 50%左右的热塑性聚合物以微细粒子 ( 0.110 m ) 均匀分布于水中的水包油体系, 它在失水后聚合物微粒先是形成紧密圆球堆积, 在表面能作用下, 离散的聚合物微粒形成连续的聚合物整体。 喷雾干燥法生产可再分散乳胶粉是事先在聚合物表面加一层 PVA 保护膜, 由于保护膜的存在, 干粉之间就无法
6、合并, 为防止胶粉结块, 还加入了部分细的矿物粉末(如粘土等)。 但可再分散乳胶粉与水泥等碱性物质一同加水拌合时, PVA 会被皂化并被砂中的石英吸附而移出, 失去了保护膜的胶粉最终能形成连续的不溶于水的聚合物膜2。几种典型可再分散乳胶粉的物理性质见表 1 。从表 1 可见, 胶粉的粒径( 5250 m ) 远大于乳液中聚合物分散相的粒径( 0.110 m ), 说明在喷雾干燥过程中, 乳胶粒子会凝聚。为了减少长期储存过程中聚合物粉末的结.块倾向, 通常向干粉中加入惰性流动性材料如粘土、 滑石粉、 硅藻土等细粒子作为防粘填料, 根据聚合物种类和其玻璃化温度填料的用量一般为聚合物干粉的 8% 3
7、0% , 这就是可再分散乳胶粉中灰分的主要来源。 可再分散乳胶粉经再分散后, 乳胶粒子的直径又变为 0.110 m 左右。表 1 几种可再分散乳胶粉的物理性质可再分散胶粉 VAC/VeoVa VAC/E PAE SBR外观 白色粉末 白色粉末 白色粉末 白色粉末平均粒径（ m）10250 70 4575 550堆积密度( g/cm 3 )0.540.64 0.4 0.310.5 0.4分散后 pH 值 4 56 1012 78固含量% 991 991灰分% 102 1022.瓷砖粘结砂浆瓷砖和石材是建筑业中非常重要的地面和墙壁覆盖材料，它们的粘结材料原来完全采用现场将砂和水泥混合制成水泥/砂比
8、例约为 1/4-1/5 的简单水泥砂浆。而这种砂浆在瓷砖粘结中，由于粘结砂浆的保水性较差，为了保证施工性能和让水泥能够充分的水化，粘结层的厚度往往较厚，但粘结层会带来一系列的问题，比如粘结层越厚收缩值越大，厚度变化引起的变形也越大，经过一段时间，随着干湿和温度的变化，瓷砖很容易脱落。可再分散乳胶粉瓷砖粘结砂浆是一种以水泥作为胶凝剂、添加高分子聚合物和无机粉作保水剂/ 粘结而制成的新型瓷砖粘结剂，这种薄层粘结则较好地解决了以上问题，是瓷砖粘结剂的主要发展方向。一种瓷砖粘结砂浆配方见表 2，其主要性能指标见表 3。表 2：瓷砖粘结砂浆配方（质量比）胶粘剂类型 A B普通硅酸盐水泥（OPC） 45
9、35石英砂（0.05-0.5mm） 53.1-56.1 59.6-57.6纤维素醚（粘度约为 40000 里帕秒） 0.4 0.3可再分散胶粉 0-4 5-10添加剂（用于具有特殊性能要求的应用） (0-5). (0-5).类型 A=标准聚合物改性瓷砖胶粘剂类型 B=柔性、优质聚合物改性瓷砖胶粘剂表 3：主要性能指标项目 单位 技术指标晾置时间 Min 不小于 10拉伸胶度达到0.17Mpa 时间间隔 调整时间 Min 不小于 5拉伸交接强度 Mpa 不小于 0.90原强度 Mpa 不小于 1.00耐温 7 天（d） % 强度不小于 70耐温 7 天（d） % 强度不小于 70压缩剪刀强度耐冻
10、融 25 次 % 强度不小于 70.收缩率 % 强度不小于 70防毒性等级 1处凝时间：202h 干固时间：24h3. 外墙外保温粘接与防护砂浆众所周知, 对于建筑物外墙保温, 业内力推应用最广泛、 最成熟的 即聚苯乙烯泡沫板和水泥发泡板外墙外保温复合体系, 在此体系中, 聚苯板和水泥发泡板与外墙面的粘贴、聚苯板和水泥发泡板外表面的弹性防护砂浆和装饰砂浆,都要用到聚合物水泥胶结料。 通常采用的将乳液和水泥砂浆现场计量混方法,但这种方法不能保证水灰比相同且混合均匀，因此无法获得质量稳定的胶粘剂和底涂层，从而造成粘结强度或者柔性不够，导致产品性能不达标外保温层损坏，甚至可能会损坏建筑物立面。用可再
11、分散乳胶粉, 可在工厂内制得计量准确、 混合均匀的干粉粘结砂浆, 现场加水调配即可使用,一次搅拌不要过多, 应在 2h 内用完。这种干粉粘结砂浆增强对所有基材的粘结强度，增加拉伸强度，减少弹性模量，增加保水性，改善工作性，减少碳化、减少水的渗透性。 采用可再分散乳胶粉的粘接用干粉砂浆配方可参照表 4。述胶粘剂与水泥砂浆间的拉伸粘接强度 0.6MPa ( 浸水 48h 后 0.4MPa )、 与膨胀聚苯板间的拉伸粘接强度 0.1MPa ( 浸水 48h 后 0.1MPa ), 大于聚苯板本身的抗拉强度。表 4 粘接干粉砂浆配方( 质量分 )水泥（52.5R）石英砂（0.1-0.4mm） 双飞粉M
12、C（粉状） 混合可在分散乳胶粉 （不同种类、不同 Tg）280 500 190 1.5 30表五 保护层砂浆的典型配方（按重量百分比）普通硅酸盐水泥 20-30填料（石英砂和 /或硅酸盐填料，0.05-0.5mm）64.7-75.9纤维素醚 0.1-0.3可再分散胶粉 4-5添加剂 0-34.自流平砂浆自流平（SLU）从技术角度来说，可能是干混砂浆的最复杂领域。在给定的不平基底上（例如，砂浆层或者将要翻新的表面） ，自流平必须提供一个合适的、光滑的和坚固的基底，以架设各种地板材料，例如地毯、木地板、PVC、瓷砖等。即使对于大面积的情况，自流平也应该可以容易高效的施工。因此，SLU 材料必须具有
13、非常好的流动性、自流平能力和自光滑能力。另外，它应该具有快速凝固和干燥的特性，以使地板材料在数小时后就可以在硬化砂浆上施工。SLU 砂浆应该能够与各种基底粘合并且具有低收缩率，高抗压强度和良好的耐磨性 3。对 SLU 的技术要求包括从非常简单到高度复杂的产品。它们的厚度不同，从 1-10mm的薄层（表面装饰，自流平/ 抹灰砂浆和找平层） ，从 60mm 厚，通过机器施工的自流平砂浆层（在一个装置中进行混合及泵送） 。砂浆层用作承载基础，厚度从 30mm 到 80mm，因此属于大用量砂浆。这些砂浆可以是基于水泥或者石膏（硬石膏）等无机粘结剂，后者使找平层具有很高的尺寸稳定性（底收缩甚至不收缩）
14、。这些材料的凝固时间（“可在上面走”的时间）范围从正常/常规凝固到快速凝固。这取决于施工要求，即在规定时间内地板材料需要铺在 SLU 上。凝固及干燥.时间越短，使用的砂浆越厚，配料也更加复杂和昂贵。流平砂浆以特殊水硬性粘结剂，例如普通硅酸盐水泥（OPC） 、高铝水泥(HAC)和石膏（硬石膏）等为基料，实现快速硬化和干燥，并避免收缩或膨胀过量。自流平砂浆配方参考表 6，其主要性能指标见表 7.表 6. 自流平砂浆配方（ 质量比） 组成 规格型号 配方波特兰水泥 325R 300高铝水泥 拉法基 70石英砂 0.125-0.335mm 379.2碳酸钙 重钙 12um 165硬石膏 50消泡剂 A
15、gitan P 800 1.5减水剂 Peramin PP 6VINNAPAS PE 5011 L 2酒石酸 1.7碳酸锂 0.6低粘度甲基纤维素 Walocel MT 400PPV 1防收缩剂（例如 1,6-乙二醇 hexanediol） Dispelair P430 5表 7： 自流平砂浆性能指标序号 项目 技术指标初始流动度 1301 流动度 mm20min 流动度 1302 拉伸粘结强度 /MPa 1.03 耐磨性/g 0.504 尺寸变化率/% 0.15-0.155 抗冲击性 无开裂或脱离底版6 24h 抗压强度/MPa 6.07 24h 抗折强度/MPa 2.05.防水砂浆对于建筑
16、物，传统的密封和防水系统（包括室内和室外应用）主要用沥青材料、塑料防水箔和金属带。各种类型的材料可以用来蜜蜂和保护建筑物及其结构组件免受潮湿和水的侵袭。现在此类产品都是基于活性树脂，例如环氧树脂或聚氨基甲酸乙酯、分散剂（可油漆防水膜）和无机粘接剂，例如水泥等，它们通称为防水膜或者密封泥浆。水泥基防水膜已经在欧洲成功的使用了 40 余年。要保护的建筑通常暴露在周期性或长期性潮湿（表面上、渗透水） 、低静水压（土壤湿度）或者与更高的工程静水压力相结合的环境中。水泥膜（泥浆）用于潮湿房间和水箱的防水，由于它们具有卓越的耐候性，所有也用来进行外表面保护。其它典型应用包括地下室墙壁、游泳池墙壁，以及浴室
17、、阳台和平台上的墙壁和地板，作为面砖底层防水层。水泥基防水膜的主要优点是具有卓越的耐水性（即使是永久暴露在水中） 、耐候性、良好的耐擦洗性、承载能力和比其他大大多数系统高的多的水蒸气渗透性等。水泥基防水泥浆容易使用、无毒可提供一个完全结合的、没有接缝的、完整表面，并且可以很容易地应用到具有复杂表面形状的基底上。与其他系统相比，水泥防水泥甚至可以用在潮湿的无机物表面上。与沥青材料相比，它们的物理性能对温度的依赖性也更低。到目前为止，还没有关于这些设备选密封产品的标准，但是建筑业广泛认可砂浆协会的国.家标准。简单的、未经聚合物改性的水泥基泥浆还用于表面水的防护，但是它们不适合在静水压力下用于密封。
18、为改善这些未改性系统的底粘合性，低防水能力和特别低的变形能力，在现场加入聚合物乳液，或者在干混砂浆中加入可在分散乳胶粉。特别添加剂包括保水剂、增稠剂和流变添加剂等。今天，标准无机防水砂浆具有高水泥含量和相对较低聚合物（可在分散乳胶粉）含量的，经聚合物改性的预包装干混砂浆。它们用于尺寸稳定的、坚固的、实心的，不会产生裂纹、移动或者收缩等尺寸变化的无机物基底。20 时间 70 年的后期在欧洲出现了柔性防水泥浆，这种产品在很大程度上可以填补基底上的小裂纹（小于 1mm 左右） 。这种产品的柔韧性主要依赖于聚合物和水泥的比例以及聚合物本事的柔性。柔性和高柔性防水泥浆可以用在存在收缩、振动、移动、应力和
19、形成裂纹的基底上，以及难于涂敷的，例如木板、板板、加气轻质板和石膏等基底上。由于它们具有高耐抗渗透性和对氯化物、硫酸根离子、二氧化碳或者其他侵蚀性物质的耐腐蚀性 4。在中欧，柔性水泥防水密封泥浆是双组份（双色）系统的典型代表，由预包装干混砂浆和液体添加剂组成。然而，即使是在这些高聚合物产品中，也有强烈的转向聚合物改性干混砂浆单组分系统趋势。防水砂浆配方参考表 8，其性能评价与测试见表 9.表 8： 防水砂浆配方组成 规格型号 配方（刚性）. 配方二（柔性）水泥 OPC 400 300石英砂 12(0.06-0.2mm) 540 540消泡剂 Agltan 800 10 10MC TYLOSE
20、300 P 2RI 551 Z 15 10VINNAPASLL 495 340纤维素充料 GLASS FIBER 20粉煤灰 100 100流化剂 Melment F 10 5 5触变剂 Bentonlte 10 10表 9：防水砂浆性能评价与测试防水密封浆序号 测试项目刚性 柔性1 体积密度（kg/m3)每一生产者的说明书，必须通过合理性测试每一生产者的说明书，必须通过合理性测试2颗粒组成：通过1mm 筛（质量%）通过0.09mm 筛（质量%）100.04555100.045553 烧失重（质量%） 必须通过合理性测 试 必须通过合理性测 试4 固含量（质量%）（液体组分） 必须通过合理性测
21、 试5 pH 液体组分） 76 水溶性卤素（氯） （质量%） 0.1 0.1 偏差范 围.7凝结时间（小时）初凝终凝1128 Soundness 结实9 泌水性（质量%） 0.110强度：弯曲强度，抗压强度（N/）必须通过合理性测试B5,D20,养护按EN19611 收缩（mm） 2.012 雨水试验 表面不受损13 拉伸强度（N/）/ 弹性模量 28 天养护0.428 天养护0.814 裂纹遮蔽 0.415 散汽性（u） 200 200016 抗渗性 不透水 不透水17 毛细管吸水性（kg/h） 0.118 对基材粘结性（N/） 1.0 0.56.修补砂浆在过去的 30 年间，所有工业国家混
22、凝土建筑修理费用显著增加。空气中的二氧化碳和其他腐蚀性介质（例如二氧化硫、酸雨等）使混凝土发生碳酸饱和，因此钢筋生锈并造成结构混凝土劣化。生锈的钢筋体积增大并使包覆的混凝土裂开，从而使结构遭到破坏。在建筑业中，混凝土修复工作可以分为两类：(1)不含有钢筋并且没有承载作用的混凝土的修补。在正常情况下只是出于美观原因而使用修补砂浆进行修补（美观修补工作） 。(2)对损坏的承载钢筋混凝土结构进行的修补 5，目的在于维持和重新建立其结构稳定性和功能。可再分散乳胶粉砂浆在保证对基材足够粘接性的前天下，能够降低修补材料的吸水性，同时因其富有柔性，低弹性模量可防止开裂现象，也能够增加耐磨性和防止除雪剂盐水的
23、侵蚀。其性能指标见表 13.1、 修补灰泥组成（见表 10）：应具有有益的施工性、粘结性良好的强度。但弹性模量低于周围的混凝土、低收缩性（低的水、水灰比和适当的相对分布） 、灰泥的膨胀系数与基材相匹配。表 10：1350 标准砂 填料，砂子和骨料的粒径分布应仔细选题， 以避免收缩开裂450 OPC 32.5 无机粘结剂，水泥含量尽量低，以减少收 缩2 Neopentylgycole 新戊二醇 防止开裂0.2 Tylose H20P 防沉剂3.6 Agitan P800 消泡剂36 VinnapasRI 554 z3 玻璃纤维 防止开裂1.5 Emulan OG170ml 水.:2.底涂（组成见
24、表 11）：以水泥为主并含少量可在分散胶粉，这种底漆由于呈碱性，因此.对钢筋起到了保护作用，同时所含的树脂确保了其对钢筋和基材的粘性。水与水泥的比例与修补灰泥近似，虽然基材表面不一定要形成水膜，但施工前要用水充分湿褣。表 11：95 OPC32.5 无机粘结剂10 RE545Z 无机粘结剂0.4 Emuian 无机粘结剂0.05 Tylose MHB 10000p 无机粘结剂0.25 Agitan P800 无机粘结剂10 硅砂 无机粘结剂5 硅灰 Elkem 920 U 填料:3.细致层（组成见表 12）：混凝土维修区域通常覆盖这 13mm 的细致层，这使粗糙的混凝土板平滑无孔，细致层的组成
25、与维修灰泥基本相同，最大颗粒为 0.2-0.6mm。添加可再分散乳胶粉可确保其具有足够的粘结力、光滑的表面、良好的施工性能。而且 RI551Z 可赋予细致层足够的憎水性和透气性，从而使基材完全干燥。表 12：125 硅砂 0.1-0.4mm500 硅砂 0.06-0.2mm330 OPC432.550 RI 551 Z20 硅灰 Elkem 920 U170 水表 13：项目 主要技术指标3d 15抗压强度（MPa）28d 40抗折强度 /28d 6.0PMa原强度 1.2PMa浸水后 1.2PMa拉伸粘结强度冻融循环 1.2PMa尺寸变化 0.15加水混合可用时间 6.0min结论随着我国建
26、筑行业的快速发展，外加剂对建筑砂浆成本的制约作用会逐渐降低。可再分散乳胶粉国产化逐渐成熟 6，打破了国外供应商对我国胶粉市场的局面，这些因素都预示着外加剂对建筑砂浆成本的制约瓶颈会很快突破。国家经济的发展和人们对环境的日益重视，可再分散乳胶粉砂浆得到大力发展，并且运用日益飞速发展的新技术、新工艺使可再分散乳胶粉砂浆具有节约化、环保化等功能。因此，可再分散乳胶粉砂浆是未来发展的一个方向。参考文献：1王新民，李颂编著.新型建筑干拌砂浆指南.北京：中国建筑工业出版社，20042解洪梅，丁希良.可再分散聚合物乳胶粉的制备及应用进展J. 化工新型材料, 2004 ( 4 ): 47-50.3张明良 . 采用干混砂浆的外墙外保温饰面系统 J. 新型建筑材料, 2002(11) : 49- 41.4李铭臻，建筑工程材料，北京：中国建材工业出版社，19985吴科如，张雄主编，土木工程材料，上海：同济大学出版社，20056张雄，建筑功能外加剂，北京：化学工业出版社，2003
