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0 引言
我国外墙外保温系统技术的应用是以有机板材和胶粉聚苯颗粒保温浆料为保温层材料开始的。毋庸置疑，有机板材［如膨胀聚苯板（EPS 板）、挤塑聚苯板（XPS 板）和硬泡聚氨酯板等］具有十分优异的保温隔热性能，但其变形性大，并由此导致外墙外保温系统易产生开裂、空鼓、渗水、脱落，以及饰面层“泛碱”、“泛黄”等质量通病。这些质量问题在过去多年施工的薄抹灰类外墙外保温系统中普遍存在，因此急需寻求解决途径和技术。
研制新型高抗裂性抹面胶浆无疑是良好的解决方案。为此，本院研制成兼具防护和装饰功能的聚合物基抹面胶浆，并命名为“ARS 聚合物防护装饰胶浆”（简称“ARS 胶浆”）。当它在薄抹灰类外墙外保温系统中使用时，可省去饰面层。该技术已于2015年12 月25 日通过了由安徽省住房和城乡建设厅主持的技术鉴定。
JG 149—2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》标准，以及GB/T 29906—2013《模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统材料》标准中，均规定了水泥基和非水泥基两类抹面胶浆。两个标准对这两种抹面胶浆的性能要求差别在于柔韧性指标：水泥基抹面胶浆的柔韧性要求是压折比≤3.0 ；聚合物基抹面胶浆的柔韧性要求是开裂应变≥1.5%。
水泥基和聚合物基抹面胶浆具有完全不同的性能。聚合物基抹面胶浆显示聚合物基材料的特性，如抗拉强度高、柔韧性好、几乎不吸水、黏结性强、防水性能优异、抗冲击性极佳、对玻纤网布几乎无腐蚀性，以及饰面层不“泛碱”等优势。
水泥基抹面胶浆的性能则根据用于改性的聚合物基材料用量的不同而不同，当聚合物树脂的添加量较小时，基本显示水泥基材料的脆性，即柔韧性差、抗拉强度低、抗裂性差以及吸水率大等，但改性成本低；聚合物树脂的添加量越大，水泥基材料的特性越不明显，但改性成本高。据介绍，聚合物基抹面胶浆在国外薄抹灰类外墙外保温系统中的使用已超过30 a，并成为高端外墙外保温系统的发展方向。据国外的应用经验表明，聚合物基抹面胶浆除了能够提供保护作用外，其自身还可以作为装饰砂浆。此外，聚合物基抹面胶浆能够赋予外墙外保温系统的抗裂防护层以优异的柔韧性，这可以通过在门窗洞口无需附加45° 玻纤网布增强得到体现，并且无需设置任何伸缩缝系统，就能抵御剧烈的温差变化。
1 ARS聚合物防护装饰胶浆的研究
1.1 制备原理
ARS 胶浆的组成类似于厚质建筑涂料，由成膜物质、颜填料、功能纤维、分散介质和助剂等组成，但其细粒径填料用得很少，而代之以大量的粗颗粒填料（砂），如表1 所示。
1.2 聚丙烯酸酯乳液品种的选择及其用量对ARS胶浆性能的影响
1.2.1 乳液品种的选择
外墙涂料用聚丙烯酸酯乳液的玻璃化温度较高，断裂伸长率低，不能满足ARS 胶浆的柔韧性要求；用于水泥基材料改性的聚丙烯酸酯乳液不能单独用于外墙涂料。因此，为了满足ARS 胶浆的综合性能要求，选择将普通和弹性两种聚丙烯酸酯乳液混拼的方法，但两者应有合适的比例，试验结果见表2。由表2 可见：仅采用弹性乳液时，抗拉强度和断裂伸长率良好，但对基层的黏结性差；若将弹性乳液与苯丙乳液混拼，随着苯丙乳液混拼比例的增大，ARS 胶浆对基层的黏结强度逐渐改善，但抗拉强度和断裂伸长率随之降低，尤其是断裂伸长率降低的幅度很大。
1.2.2 聚丙烯酸酯乳液用量对ARS 胶浆与挤塑聚苯板间拉伸黏结强度的影响
聚丙烯酸酯乳液的用量显著影响ARS 胶浆的物理力学性能和耐久性。聚丙烯酸酯乳液用量对ARS 胶浆与挤塑聚苯板间拉伸黏结强度的影响如表3 所示。
由表3 可见：随聚丙烯酸酯乳液用量的增大，ARS 胶浆与挤塑聚苯板间的拉伸黏结强度均匀提高。这表明：为了保证ARS 胶浆与挤塑聚苯板间具有可靠的黏结强度，应保证聚丙烯酸酯适宜的用量。聚丙烯酸酯乳液在ARS 胶浆中的适宜用量与填料的粒径和用量密切相关，在试验使用材料的情况下，聚丙烯酸酯乳液用量不应<14%。
1.2.3 聚丙烯酸酯乳液用量对ARS 胶浆吸水量的影响
1.2.3 聚丙烯酸酯乳液用量对ARS 胶浆吸水量的影响
吸水量是ARS 胶浆防护性能的重要指标，聚丙烯酸酯乳液用量对其吸水量的影响如表4 所示
由表4 可见：聚丙烯酸酯乳液用量增加，ARS 胶浆吸水量下降，防水性能提高。
1.2.4 聚丙烯酸酯乳液用量对ARS 胶浆抗冲击强度的影响
抗冲击强度对ARS 胶浆以及外墙外保温系统来说都是重要的性能指标。聚丙烯酸酯乳液用量对ARS 胶浆抗冲击强度影响的试验结果见表5。表中的数值是采用单层玻纤网布增强、ARS 胶浆层厚度为3 mm 情况下的结果。
表5 中浸水后的抗冲击强度是指试样经14 d 养护后，浸水7 d，再干燥7 d 后的试验结果。由表5 可见：即使聚丙烯酸酯乳液用量只有10% 时，ARS 胶浆的抗冲击强度也达到12 J。而聚丙烯酸酯乳液用量为16% 时，ARS 胶浆的抗冲击强度高达21 J，即使是浸水试验后的试样，其抗冲击强度也高达16 J。可见，与通常的水泥基抹面胶浆相比，ARS 胶浆具有良好的抗冲击性。这也表明聚合物基抹面胶浆具有良好的柔韧性。而ARS 胶浆在浸水7 d，再干燥7 d后，仍然保持很高的抗冲击强度，则说明ARS 胶浆具有优异的长期柔韧性和抗冲击性。
1.3 木纤维对ARS胶浆吸水性的影响
1.3 木纤维对ARS胶浆吸水性的影响
ARS 胶浆中加入适量木纤维能够改善其干燥性，这是因为木纤维通过产生毛细管效应而发挥输水功能，并因透气而使ARS 胶浆的干燥更为均匀，避免ARS 胶浆层在高温干燥季节施工时因干燥过
快导致表面结皮，但添加木纤维可能会增大ARS 胶浆的吸水性。木纤维用量对ARS 胶浆吸水率的影响见表6。
注：木纤维1 是纤维长度较短的产品；木纤维2 是纤维长度较长的产品。
由表6 可见：木纤维对ARS 胶浆的吸水率几乎没有明显的不良影响。只有当木纤维2 的用量为3%时，ARS 胶浆的吸水率才比没有添加时高约0.04%。其原因在于当ARS 胶浆固化成膜后，由于聚丙烯酸酯乳液优异的成膜性和成膜后薄膜良好的物理力学性能，使得木纤维在膜层中处于封闭状态，消除了对吸水率的不良影响。
1.4 ARS胶浆装饰性的研究
装饰性是ARS 胶浆的重要性能指标。对于ARS胶浆装饰性的研究可根据装饰性材料（例如真石漆）的要求，如初期干燥抗裂性、耐洗刷性和耐沾污性等进行研究。
1.4.1 ARS 胶浆固含量对初期干燥抗裂性的影响
与真石漆等涂层一样，ARS 胶浆的初期干燥开裂是由于其固含量低，在干燥过程中失水量过大而引起体积收缩，当收缩应力超过ARS 胶浆的抗拉强度时而出现开裂现象。
ARS 胶浆固含量对其初期干燥抗裂性的影响见表7。
由表7 可见：当ARS 胶浆固含量较低时，其初期干燥抗裂性较差，试板表面出现较多的细裂纹；而其固含量提高到60% 时，试板除边角外，基本无裂纹。所以在保持聚丙烯酸酯乳液适宜用量情况下，通过调整ARS 胶浆的固含量，能使ARS 胶浆具有良好的初期干燥抗裂性。
1.4.2 聚丙烯酸酯乳液用量对ARS 胶浆耐洗刷性的影响
聚丙烯酸酯乳液用量对ARS 胶浆耐洗刷性的影响见表8。
由表8 可见：ARS 胶浆具有非常好的耐洗刷性，即使在乳液用量<12% 的情况下，经过2 000 次洗刷后，失重也仅为0.16 g。这是由于选择了性能良好的两种乳液混拼使用，使ARS 胶浆层具有很高的内聚强度，因而抗洗刷破坏的能力较强，经受2 000 次洗刷试验后几乎无失重。
2 ARS胶浆在外墙外保温系统中的应用研究
2.1 系统构造
将ARS 胶浆用于挤塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统，所形成的新系统命名为“ARS 挤塑聚苯板防护装饰复合化外墙外保温系统”，其构造由外墙基层、黏结层、保温层和ARS 防护装饰复合层组成，如图1所示。其中，黏结层由胶黏剂和锚栓构成，保温层是挤塑聚苯板，ARS 防护装饰复合层由ARS 聚合物防护装饰胶浆和玻纤网布构成。
2.2 ARS胶浆层的厚度
JGJ 144—2004《外墙外保温工程技术规程》中规定：“对于具有薄抹面层的系统，保护层厚度应≥3 mm，但不宜>6 mm。”另一方面，国外聚合物基（PB）抹面胶浆系统常规厚度一般在1.6 mm，加强层为2.4 mm，可用于更高的抗冲击性要求。但由于使用砂壁状涂料或装饰砂浆饰面，整个保护层厚度仍超过3.0 mm。而采用薄质涂料饰面时，需采用腻子找平，厚度一般在1.0 mm 以上，最终保护层的厚度接近3.0 mm。这些系统都具有很好的抗冲击性和保护性。
根据以上分析，将普通型ARS 防护装饰胶浆层厚度定为3.5~4.0 mm，中间复合一层普通型玻纤网布；加强型厚度定为4.5~5.0 mm，中间复合一层加强型玻纤网布。
2.3 ARS挤塑聚苯板防护装饰复合化外墙外保温系统特征
ARS 挤塑聚苯板防护装饰复合化外墙外保温系统特征如下：
一是其柔韧性好，防护性能强，能避免目前薄抹灰外墙外保温系统普遍存在的开裂现象，从而产生更好的防护作用；二是ARS 胶浆不存在“泛碱”、“泛黄”的可能性；三是保护装饰一体化，简化构造，减少结构层间的界面，使结构稳定性增强，同时缩短工期；四是使系统的结构重量减轻；五是成本比之普通系统略有降低。
2.4 系统抗裂性实际验证
于2011 年5 月在一连续面积50 多平方米的西晒墙面施工了ARS 挤塑聚苯板防护装饰复合化外墙外保温系统。ARS 胶浆用泥刀抹涂施工，施工性极好，施工工序简单易行，工期缩短，且墙面阳角部位未采用护角，也未用玻纤网布增强。
该试验墙经过4 年半实际考验，目前表面完好，没有出现裂缝。每到夏季高温季节，由于挤塑聚苯板的膨胀，板的接缝处产生凸起来的缝；而每到冬季低温季节，由于挤塑聚苯板的收缩，板的接缝处产生凹沟，但均无开裂现象，这表明ARS 胶浆具有良好的柔韧性和承受体积胀缩的能力。与外墙没有出现裂缝形成对比的是，使用同样的挤塑聚苯板进行内墙保温的窗角却出现了裂缝。
3 结语
（1） ARS 胶浆采用普通和弹性两种聚丙烯酸酯乳液配用，达到黏结强度和柔韧性之间的平衡，且通过合理的配方可以解决ARS 胶浆的干燥、施工和装饰等问题。
（2） ARS 挤塑聚苯板防护装饰复合化外墙外保温系统由基层、黏结层、保温层和ARS 防护装饰复合层组成，普通型ARS 胶浆层厚度为3.5~4.0 mm，加强型厚度为4.5~5.0 mm，中间均加玻纤网布增强，形成的防护装饰复合层柔韧性好，抗裂性优异，具有类似于质感涂料的装饰效果。
（3） ARS 挤塑聚苯板防护装饰复合化外墙外保温系统的特征是柔韧性好，防护性和抗裂性强，不存在“泛碱”、“泛黄”等问题。由于系统取消了饰面层，简化构造，结构重量减轻，缩短施工工期和提高结构安全性，且成本不会提高。
（4） ARS 胶浆可用于取代水泥基抹面胶浆，它是解决薄抹灰类外墙外保温系统工程开裂、空鼓、渗水，以及饰面层“泛碱”、“泛黄”等质量通病的良好技术途径。
