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不同养护制度下分散剂对干混砂浆颜色的影响
罗慧，孙顺杰，胡明，李宾宾
（广东龙湖科技股份有限公司武汉技术中心，湖北武汉430400）
0 前言
近年来，由于人们对建筑装饰要求不断提高，以白色、灰色为主色调的干混砂浆产品逐渐向多彩化方向发展，彩色干混砂浆应运而生。作为一种新型的建筑材料，彩色干混砂浆由于生产、运输方便，颜色丰富、质感强等特点广泛应用于各种装饰装修工程中，如各种彩色装饰砂浆、彩色自流平砂浆、瓷砖勾缝剂等。
以彩色装饰砂浆为例，该产品最初来源于欧洲，由无机胶凝材料、有机聚合物、填料和骨料组成，用于建筑墙体表面的装饰。由于彩色装饰砂浆的弹性模量、热膨胀系数等热、力学性能与外保温体系的抹面砂浆相似，故与外保温系统有较好的匹配性和相容性。彩色装饰砂浆与瓷砖装饰相比，施工速度快，比贴瓷砖做法施工效率提高100％，比传统的瓷砖做法价格低50％。而且彩色装饰砂浆厚度仅为1～3 mm，质量轻，可大大降低外保温系统的负荷，用于高层建筑装饰时，不会因负风压问题出现掉砖现象，从而确保外墙外保温系统更安全可靠。彩色装饰砂浆在发达国家已广泛代替涂料和瓷砖应用于建筑物的内、外墙装饰中。
当然，彩色干混砂浆在推广应用中也存在一些不尽人意的地方，最突出的问题就是色差。彩色干混砂浆通常以无机粉状颜料作为着色剂，其表面颜色受到配比、加水量、分散均匀程度甚至搅拌时间等因素的影响。另外，实际施工中砂浆中胶凝材料的水化进程受环境温湿度的变化、基材种类影响，导致硬化后砂浆可出现表面颜色不均匀、发花等现象，严重影响彩色干混砂浆的使用效果。其中产品原料特别是分散剂、环境因素对砂浆颜色影响较为明显。
1 实验
1.1 原材料
水泥：P·O32.5 白水泥，阿尔博公司；机制石英砂：30～60目、60～120 目2 种规格；填料：重钙，325 目，国产；可再分散乳胶粉：VINNAPAS 5010N，德国瓦克公司；纤维素醚：marcchemHPMC-75000S，德国马克姆公司；憎水剂：Optibent NT10，美国洛克伍德公司；磺化密胺类减水剂：MELMENT F10，德国巴斯夫公司；颜料：氧化铁系列颜料，德国朗盛公司，基本性能见表1；炭黑，CB-408，德国马科姆公司；粉状分散剂：自制。
注：炭黑CB-408 比表面积145 m2/g。
1.2 彩色干混砂浆的基础配方
综合参考文献[3]资料，彩色装饰砂浆基础配方各原料组成如表2 所示。
1.3 养护制度和测试方法
1.3.1 养护制度
试验环境为温度（23±2）℃，相对湿度（50±5）%。试验时将彩色干混砂浆干粉混合均匀，倒入预先计量好水的胶砂搅拌机中，搅拌至均匀状态。
养护条件分为3 种：常温养护：温度（23±2）℃，相对湿度（50±5）%；高温养护：温度（50±1）℃，相对湿度不大于10%；低温养护：温度（5±2）℃，相对湿度不小于80%。
1.3.2 样品制备与测试方法
将搅拌好的干粉砂浆用工具分别涂抹于规格为200 mm×400 mm 的成型框，施工厚度为3 mm，然后迅速将制备好的样块分别放置于3 种不同条件下养护，至龄期达到7 d 后使用色差仪测试砂浆表面颜色。
2 实验结果和分析
2.1 不同养护温度对颜色的影响
目前，色彩的表示方法（或模式）较多，常见的有XYZ、Lab、RGB 和CMYK 等色彩模式，分别适用于不同的行业。建筑行业通常采用L*a*b* 色彩模式，该色彩模式是由国际照明委员会（CIE）规定的一种颜色标定模式，其中L* 值代表明度，范围在0~100，最黑为0，最白为100；a* 值表示由绿到红的色彩变化，范围在-128～+128，纯绿为-128，纯红为+128，之间分为256 级；b* 值表示由蓝到黄的色彩变化，范围也是在-128～+128，纯蓝为-128，纯黄为+128，之间分为256 级。本试验对比了不添加分散剂情况下，分别加入3 种类型颜料在不同养护温度下砂浆硬化后颜色的变化，测试结果见表3。
从表3 中的ΔE*ab 值可以看出，以常温养护作为基准样，高温与低温养护的彩色砂浆都有明显的色差。在高温养护时，铁红颜料的a* 值最小，铁黑颜料的L* 值最大，表明颜色变浅，复配颜料的L* 值无变化。在低温养护时，铁红颜料的a* 值降低，表明颜色变浅，铁黑颜料与复配颜料的L* 值降低，表明颜色变深。可见，养护温度、颜料种类对砂浆颜色有明显的影响，特别是只使用氧化铁颜料时，高温养护时颜色变浅最明显，这可能与颜料自身的性能特点以及高温时砂浆失水过快有关。
2.2 分散剂在不同养护温度时对砂浆颜色的影响
以表3 中添加1.0%铁红作为基准样，在3 种养护制度下，添加不同分散剂后对比砂浆的Δa*、ΔE*ab 值。
2.2.1 常温养护
分散剂对砂浆常温养护颜色的影响见表4。
从表4 可见，与未添加分散剂的常温养护基准样对比，分散剂A 与分散剂B 在掺量为0.1%~0.2%时的Δa* 值为正，表明颜色变深；另外，在此掺量时的ΔE*ab 值都大于2.0，可见分散剂有助于颜料的分散，提高了砂浆的展色性，导致色差变大。
分散剂C 掺量0.1%~0.3%时的Δa* 值都为负，表明颜色变浅，有负作用。相比较，在此养护制度下，分散剂A 的最佳掺量为0.2%，分散剂B 的最佳掺量为0.1%。
2.2.2 高温养护
分散剂对砂浆高温养护颜色的影响见表5。
从表5 可以看到，与未添加分散剂的高温养护基准样对比，添加分散剂的Δa* 值都为正，表明颜色变深，并且ΔE*ab 值与Δa* 值的变化规律一致。说明在高温养护时，分散剂对砂浆颜色影响最大，明显提高了颜料的分散性与砂浆的展色性。在此养护制度下，分散剂A 的最佳掺量为0.2%，分散剂B 的最佳掺量为0.1%～0.2%。
2.2.3 低温养护
分散剂对砂浆低温养护颜色的影响见表6。
从表6 可以看出，与未添加分散剂的低温养护基准样对比，分散剂A 在掺量为0.1%~0.3%时的Δa* 值都为负，表明颜色变浅，有负作用。分散剂B 与分散剂C 在掺量为0.1%时Δa*、ΔE*ab 值最大，说明此分散剂有利于低温环境下的颜料分散；但是随着掺量的提高，Δa* 值逐渐降低。因此，在此养护制度下，分散剂B 与分散剂C 的最佳掺量为0.1%。
2.2.4 复配分散剂对砂浆颜色的影响
使用表3 中添加1.0%铁黑+0.5%炭黑颜料复配作为基准样，在3 种养护制度下，测试复配分散剂对砂浆颜色的影响，结果见表7。
从表7 可以看出，凡是添加了分散剂的砂浆L* 值都显著降低，表明颜色都变深，分散剂对颜料的分散作用明显。其中，0.1%分散剂B 与0.1%分散剂C 复配使用，在3 种不同温度下养护的L* 值与ΔE*ab 值波动较小，说明可以使砂浆的颜色更均匀，减小色差的产生，使其适应不同的环境条件。
3 结语
彩色干混砂浆中，不同养护温度、颜料种类对砂浆颜色有明显的影响，导致硬化后的砂浆产生色差。特别是只使用氧化铁颜料，在高温养护时颜色变浅最明显，这可能与颜料自身的性能特点以及高温时砂浆失水过快有关。
添加分散剂可以提高颜料的分散性与砂浆的展色性，使砂浆颜色饱和度增加，颜色加深。其中分散剂A 在常温与高温环境效果好，分散剂B 在3 种养护环境效果都好，分散剂C在低温环境效果好。
0.1%分散剂B+0.1%分散剂C 复配使用，不但可以提高彩色砂浆的展色性，还使彩色砂浆在不同养护环境条件下的颜色更均匀，减少发花、色差的产生。
