双组份柔性耐水腻子的研制与应用研究

目前我国的能源消耗总量已排名世界第2 位，能源的匮乏已经成为制约经济发展的瓶颈。因此，建筑节能已成为能源战略的重要组成部分，其中围护结构墙体进行保温隔热是一项重要措施。目前市场上应用较广的外墙外保温系统由粘结层、保温层、抗裂层、饰面层组成，其中涂料饰面以其丰富的色彩、施工快捷、成本低而在建筑外墙中广泛应用。随着外墙外保温的推广应用，传统的外墙涂料装饰与现用保温体系间适应性的矛盾逐渐体现。传统的白水泥、胶水加重钙粉现场拌制的外墙腻子和其它干粉或膏状腻子由于未考虑充足的柔性指标以及与外保温的匹配性，在外墙施工后一二年内出现了大量不规则的龟裂，大大影响了外墙装饰的效果，并且增加了墙面渗水的可能。单组份干粉柔性腻子由于其增韧用的胶粉价格贵，因此产品的价格也无法降低，使得产品的应用有所局限；双组份柔性腻子选择价格相对便宜的聚合物乳液来提高腻子柔韧性，产品成本大大降低，更适合于大面积推广应用[1]。我们按JG/T 229—2007《外墙外保温柔性耐水腻子》要求，研制了一种适合外墙外保温涂料饰面使用的GS 双组份柔性耐水腻子。

1 研究路线及主要材料选择

保温系统中保温层体积大、密度小、强度低，易受温度及湿度影响造成尺寸变化，为了适应这种变化，腻子层除了满足一般外墙腻子性能外，还必须满足来自保温体系的动态应力的变化。双组份柔性腻子选择合适的聚合物乳液，成本大大降低，更适合于大面积推广应用。
我们主要选择如下材料进行试验：
聚合物乳液：乙烯-醋酸乙烯乳液（以下简称乳液a），大连化学工业股份有限公司，固含量55%，Tg 为0 ℃；苯丙乳液（以下简称乳液b），上海联碳化学有限公司，固含量56%，Tg为-8 ℃。

白水泥：浙江长兴新明华化工建材有限公司，32.5 级。
重质碳酸钙：浙江长兴金达石粉厂，400 目，白度大于85%。

纤维素醚：赫克力士天普化学工业有限公司。

2 配方设计及试验方案

2.1 初步配方设计（见表1）
双组份柔性腻子的初步配方设计

2.2 水泥掺量对腻子粘结强度的影响

水泥是影响腻子总体性能的主要因素之一，其掺量直接影响腻子的各项性能。作为外保温配套用腻子，既要有一定粘结强度，同时需具有良好的柔韧性能，才能适应基材因温差变化产生的形变及应力集中问题，避免后期开裂剥落，做到柔韧性与附着力的统一。水泥掺量对腻子粘结强度的影响见图1。

由图1 可见，柔性腻子的粘结强度随水泥掺量的增加逐渐增大，水泥掺量为10%～25%时，粘结强度增长迅速。水泥掺量在15%以上时，腻子在水泥砂浆表面的粘结强度可满足相关技术要求。

2.3 水泥掺量对腻子柔性及打磨性的影响

柔性是衡量腻子抗开裂性能的一项重要指标，直接关系到腻子装饰性及整体保温层的安全性。打磨性是衡量腻子施工性能的一项重要指标，打磨难易程度直接影响后期工程进度。水泥掺量对腻子柔性及打磨性的影响见表2（膜厚2 mm，24 h 后打磨，温度23 ℃）。

从表2 可以看出，水泥掺量小于10%时，腻子层硬度低，表面易变形，无法打磨；随着水泥掺量的增加，腻子的硬度显著提高，水泥掺量为15%～20%时，腻子表面的硬度适宜，柔性较好，可以满足标准要求，并且打磨后不出现掉粉、脱落等现象；在水泥掺量达到25%时，腻子硬度过大、强度太高而无法打磨，不利于产品的后期施工。

2.4 聚合物乳液的选择

腻子中的聚合物乳液成膜后，一方面可提高整体对基层的粘结强度；另一方面，聚合物在腻子内部形成柔性的缓冲体，可有效缓解水泥水化产生应力集中现象，有利于缓解腻子内部及界面产生的裂纹、空鼓，保持了良好的装饰性。我们选择市场上常用的2 种乳液（乳液a 和乳液b）进行试验，配制成腻子，分别测试标准状态和冻融循环后与水泥砂浆的粘结强度，结果分别见图2、图3。

由图2、图3 可见：（1）标准状态和冻融循环后界面粘结强度随乳液掺量的增加均有所提高，掺量达到15%后粘结强度达到峰值，其后呈下降趋势；（2）掺不同乳液的腻子经冻融循环后的界面粘结强度变化趋势有所不同，掺乳液b 腻子的强度降低趋势较掺乳液a 腻子的降低趋势小，这主要是因为乳液a 的Tg较高，且乳液a 的耐水性比乳液b 差，因此冻融循环后界面粘结强度损失较大。考虑到耐久性问题，我们选择性能更稳定的乳液b 作为柔性腻子的抗裂增韧组分，用量控制在15%左右。
2.5 纤维素及功能型添加剂对腻子性能的影响

添加纤维素可以有效改善产品的施工性能，延长水泥水化时间。添加0.1%~0.3%纤维素类材料，腻子的施工时间可延长至2 h。功能型添加剂泛指分散剂、抗裂纤维、防水剂、消泡剂等。分散剂可以提高粉料分散性，调整腻子的平整度，避免局部开裂。抗裂纤维有利于增强腻子膜的韧性，避免腻子层脱落、粉化。在柔性腻子中加入有机硅类防水剂，可以有效减少腻子层因吸水导致开裂、空鼓和脱落的弊端。消泡剂可以消除腻子在搅拌过程中引入的气泡，提高腻子的密实性和防水性。
2.6 其它填料的选择

填料是本产品中另外一个不可缺少的成分，选用合适的填料有利于降低产品的脆性和收缩性，同时还能提高产品的白度。本产品主要选用石英粉、重质碳酸钙等为主要材料，滑石粉类材料为辅助材料，调整配比，最终达到理想的施工性、白度和强度要求。

3 试验结果

3.1 配方的确定

根据上述试验结果，确定了GS 双组份柔性腻子的粉料配方为：m（白水泥）∶m（石英粉、重钙粉、滑石粉）=（20～25）∶（15～20）；液料的配方见表3。使用时将液料与粉料按质量比10∶4 进行复配，搅拌均匀即可。

3.2 GS双组份柔性腻子的性能

3.2.1 基本物理性能（见表4）
GS 双组份柔性腻子的基本物理性能

3.2.2 施工性能

柔性腻子干燥后，聚合物形成有一定韧性及强度的弹性交联体，可能会影响到腻子表层的打磨性。考虑到腻子层柔性、抗开裂性能及强度需要，通过调节打磨时间达到柔性和打磨性的统一。干燥时间对腻子硬度、打磨性和打磨状态的影响见表5。
干燥时间对柔性腻子打磨性能的影响

由表5 可以看出，腻子表干3~6 h 进行打磨，因水泥开始初凝，整体无强度，因此打磨时出现表面变形；腻子干燥至12~24 h，水泥完成初凝，聚合物已形成交联结构，腻子表层可轻松打磨，并且不会破坏表层平整度；腻子干燥至48 h 后，水泥强度已发展至最终强度的50%以上，而且固化的聚合物交联体使腻子层具备一定的强度和柔韧性，导致后期打磨施工难以进行。因此，应控制在腻子成型干燥12～48 h 内对柔性腻子进行打磨，夏季高温期可适当缩短干燥时间，将打磨时间提前；冬季低温期可适当延长干燥时间，将打磨时间延后。

4 施工及应用

4.1 施工工艺

（1）保持基面干净、坚实，如有松动需铲除后施工。

（2）将液料与粉料按质量比10∶4 充分搅拌均匀，腻子稠度以方便刮涂为宜，施工时根据操作稠度的不同，液料与粉料的比例可适当的调整，严禁加水进行调节。

（3）腻子随搅随用，配好的腻子要求2 h 内用完。腻子批刮厚度以1 次0.5 mm 为宜，刮涂时，往返次数不可太多，力求均匀，勿留交接缝痕迹。根据防护面层的平整度不同，一般2～3 遍成活。第2 次批刮应在第1 次腻子干燥、打磨后进行。

（4）参考用量为1.5～3.0 kg/m2，施工温度应不低于5 ℃。

4.2 产品应用

该腻子产品推出后，在苏州、无锡、常州等地的外墙外保温工程中进行了应用，效果良好，部分工程至今已有2 年，未出现开裂渗水现象，业主反映良好。

5 结语

（1）以白水泥和聚合物苯丙乳液为主体材料，掺入纤维素、增粘剂、减水剂、消泡剂及无机惰性材料等多种添加剂制成了性能优异的双组份外墙外保温饰面用柔性耐水腻子。

（2）该腻子成本适中，性能优异，标准状态和冻融循环后粘结强度均达到1.0 MPa 以上，优于JG/T 229—2007 的标准状态不小于0.6 MPa 和经冻融循环后不小于0.4 MPa 的要求。

（3）该腻子柔性好，抗开裂性强，完全能满足外墙外保温温差变化的影响，保持其装饰性和防水性。