一种新型墙体饰面砂浆的制备及应用

一种新型墙体饰面砂浆的制备及应用
刘湘梅1,何远昌2(1.南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院,江苏南京210046;2.南京能益节能科技有限公司,江苏南京210008)

随着城市建设的发展,人们对建筑物的外墙装饰与修缮越来越重视。当前在一些高档民用建筑的外墙装饰上已广泛采用釉面砖、马赛克、大理石等材料,这些外墙装饰为建筑物增添绮丽的色彩和华丽的质感,从而倍受人们的青睐。然而,这种外墙饰面由于造价高、镶贴繁杂、工作量大,因而限制了其应用范围。人们对于外墙装饰美的追求,以及受到面砖、马赛克饰面的启迪,一种造价成本低,备料简便,施工便利的新兴外墙面装饰———砖工仿应运而生。与现有涂料饰面和瓷砖饰面相比,其材料性质与外保温体系中的抹面砂浆相似,其弹性模量、热膨胀系数等热力学性能与抹面砂浆相近。与涂料等有机材料制备的饰面层相比,饰面砂浆与外保温系统具有更好的匹配性和相容性;与瓷砖饰面相比,饰面砂浆层厚度仅为1~3 mm,质量轻,作为高层建筑饰面层时不会因负风压等问题出现掉砖现象。不过,目前饰面砂浆在推广应用中由于其易泛碱、易出现色差、接茬和自清洁能力差等一些问题,没有得到广泛应用。
泛碱是所有水泥基产品遇到的瓶颈问题,主要由于所用原材料(如水泥、砂、石等)中的可溶性物质被水溶解后生成Ca(OH)2 等,随着砂浆中水分的蒸发逐渐析出至建筑物表面,空气中的CO2 和水汽与其反应会形成白色沉积体,从而引起严重色差,影响建筑物的整体美观。Sto、Baumit 等公司为避免该问题,采用了造价昂贵的非水泥基膏状产品。本文以单组分水泥基饰面砂浆作为研究对象,总结泛碱各种成因,研究泛碱机理,从根源上通过改变工艺配方、添加抑制泛碱剂进行产品泛碱性调节,并提出了砖工仿一整套施工方案。
 
1 饰面砂浆的研制
1.1 实验原料
42.5 级、32.5 级普通硅酸盐水泥,南京海螺水泥厂;石英砂,工业级,伊纳石英砂有限公司;双飞粉,工业级,南京金强石粉有限公司;5044 乳胶粉、69051 有机硅憎水剂,瓦克化学贸易上海有限公司;8366 保水剂,赫克力士化工(江门)有限公司;RE2971 消泡剂;ERA100 抑制泛碱剂,工业级,易来泰elotex 国民淀粉化学(上海)有限公司;Ⅰ级粉煤灰,南京祥平工贸公司;钛白粉,金红石型,工业级,南京钛白粉厂。
1.2 饰面砂浆样板的制作
1.2.1 底色的配制
底色按照颜色划分为黑色底层和白色底层。先将粉料按照组分含量依次称量,然后在砂浆搅拌机中进行预混合5min,在搅拌状态下持续加水搅拌10 min,加水量为干粉量的20%,搅拌均匀。底色中各组分的用量(1 kg)见表1。
底色中各组分用量
1.2.2 主材的配制
主材中各组分的用量(1 kg)见表2。
主材中各组分用量
先将粉料按照组分含量依次称量,然后在砂浆搅拌机中进行预混合5 min,然后在搅拌状态下持续加水搅拌10 min,加水量为干粉量的20%,搅拌均匀。
1.2.3 样板制作与实验方法
泛碱测试样板制作:JC/T 1024—2007《墙体饰面砂浆》规定,饰面砂浆的抗泛碱性能测试基层为混凝土板。从饰面砂浆应用角度出发,实际工程中饰面砂浆的泛碱原因主要有2 个方面:来自于外保温基层的盐碱组分、饰面砂浆自身产生的盐碱。因此,本文采用在外保温抹面砂浆上涂刷1 层封闭底漆先封闭来自基层的碱,然后在封闭底漆上涂抹饰面砂浆。
初次泛碱:水泥基产品的初次泛碱是由于C3S、C2S 在水化过程中形成大量的Ca(OH)2,它作为一种水溶性物质,在砂浆干燥过程中会随着水分蒸发析至砂浆表面,造成第1 次“泛白”。初次泛碱的检测方法一般是在样品成型后将其置于高湿低温的环境中养护,本文发现一种简单有效的初次泛碱测试方法:在样品成型后,将其置于初期干燥抗开裂仪中,风速为3 m/s,温度控制在5 ℃左右,该方法测出的初次泛碱结果与常用的高湿低温养护方法结果一致。
二次泛碱:当砂浆干燥后,砂浆因养护用水或雨水的浸入,使材料中可溶性成分再溶解。砂浆干燥后形成的再次“泛白”为二次泛碱。在样本成型后,将样板置于标准养护条件下养护至7 d。然后按JC/T 1024—2007 规定的抗泛碱测试方法进行试验。
砂浆其它性能按JC/T 1024—2007 进行测试。
 
2 饰面砂浆的施工
2.1 饰面砂浆的施工流程
饰面砂浆的施工流程为:基层墙体处理→刷涂封闭底漆→涂布底色→贴模具、压平→涂布墙体饰面砂浆→脱模→干燥后做罩面。
2.2 饰面砂浆的施工过程控制
饰面砂浆在施工过程中容易出现色差和接茬等现象,通过试验结果总结得出引起色差的主要原因为:粉料颜色控制、浆料搅拌过程控制和施工控制。
(1)粉料颜色控制:现阶段国内在彩色产品的出厂检验上多以比较干粉料颜色为主,但粉料颜色相近并不能完全保证粉料在加水搅拌干燥后的颜色一致,因此,同一批饰面砂浆在实际工程应用后可能存在多种颜色。本文建议产品颜色检验应该以粉料水化干燥后的颜色作为控制点。在控制粉料颜色的同时,应该将作业区域根据实际情况进行区域划分,尽量选择在落水管、分割缝等地方作为不同作业区的划分界线,这样可以避免接茬的出现。
(2)浆料搅拌过程控制:在砂浆搅拌过程中,应该保证水、搅拌工具的洁净度。饰面砂浆在不同水灰比情况下水化干燥后颜色也存在明显差异,因此,在浆料搅拌过程中应该严格控制用水量。为了便于工地对浆料搅拌过程的控制,饰面砂浆在包装时应该将每袋粉料质量控制在合适范围内,便于工地做到“一袋粉、一桶水、一桶浆料”。
(3)施工控制:在进行饰面砂浆施工时,涂抹工具应该尽量选择木抹子或者塑料抹子,钢抹子虽然施工速度快,但容易造成浆料泌水,从而导致饰面砂浆干燥后出现色差。大面积作业时应该尽量选择用吊篮施工,避免使用脚手架施工。

3 性能测试

将所配制的墙体饰面砂浆参照JC/T 1024—2007 进行测试,并将所得结果与标准进行对比,结果见表3。
饰面砂浆性能测试结果
从表3 可以看出,通过引入树脂基泛碱抑制剂ERA100,它们再分散以后可以形成尺寸为几微米的小颗粒。这些小颗粒可以封闭孔隙降低水的迁移。此外,这些添加剂还具有束缚自由Ca2+的能力,而又不会对水泥的水化产生缓凝作用。通过引入有抗皂化性能的遇水可再分散的醋酸乙烯酯/乙烯共聚胶粉及硅烷基憎水剂,除了在砂浆表面形成憎水层防止外部水分侵入之外,还能填充砂浆水泥空隙、防止裂缝及毛细管的形成,从而减少内部Ca(OH)2 向外迁移形成泛碱,达到抑制二次泛碱的效果。同时对砂浆的力学性能并无不利影响,不影响砂浆内部结构的形成及强度。
 
4 结语
本课题开发出一种价格低廉的新型墙体饰面砂浆———砖工仿,并提出了一整套可行的施工方案解决传统材料的瓶颈问题。泛碱方面:通过引入树脂基泛碱抑制剂ERA100 抑制产品的初次泛碱,通过引入有抗皂化性能的遇水可再分散醋酸乙烯酯/乙烯共聚胶粉及硅烷基憎水剂抑制二次泛碱。消除色差方面:严格控制粉料颜色、浆料拌制过程和整体施工布局能有效避免饰面砂浆在施工过程中出现色差和接茬。