可再分散乳膠粉在自流平地坪材料中的應用

摘要：介紹干混砂漿中自流平地坪材料的分類和性能要求。研究了VINNAPAS RE5011L 可再分散乳膠粉對以礦物基無機粘結劑為基料的自流平地坪材料自流平性能的影響。試驗結果表明，該可再分散乳膠粉可顯著改進自流平材料的粘結強度、拉伸強度、耐磨性能及抗折強度。

關鍵詞：干混砂漿；自流平；可再分散乳膠粉

    如何能快速、經(jīng)濟、有效地得到平整、牢固的地坪一直是建筑業(yè)的一個課題。1957 年由德國威凱化學品公司首次成功開發(fā)出粉狀聚合物———VINNAPAS 可再分散膠粉，并且在1969 年首次生產(chǎn)出專用于自流平地坪材料的可再分散乳膠粉后，使得生產(chǎn)靠自身流動性自主找平的新型干混砂漿“自流平地坪砂漿”，在技術上成為可能。經(jīng)VINNAPAS 可再分散乳膠粉改性的自流平地坪材料，在多種性能方面已遠遠超過了傳統(tǒng)地面找平砂漿。本文介紹VINNAPAS 可再分散乳膠粉在自流平地坪材料中的應用。

1 自流平地坪材料的分類與施工厚度

1. 1 分類

(1) 干混型自流平地坪材料按粘結成分不同可分為反應型自流平材料(如環(huán)氧類) 和礦物基自流平材料。本文主要討論礦物基自流平材料。從礦物基自流平的無機粘結成分看， 又可分為“水泥基”[ 其中包括硅酸鹽水泥與特種水泥(如鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥等) ]和“石膏基”自流平材料。

(2) 根據(jù)自流平的承載要求差異可分為“底層自流平”，即在其干固后，作為各種鋪設地材，如PVC 地板、地毯、木地板以及瓷磚的支撐層；相對應的為“面層自流平”，即在其干固后，面層上漆或不做任何涂覆就可作地面負載層。相對于底層自流平，面層自流平的性能要求要高得多，同時還可以著色。

1. 2 厚度

     自流平層的厚度不一。底層自流平，在歐洲用于“浮動地面”上的自流平，即地面鋪設有保溫、隔音、隔潮等材料，自流平層不直接粘結在混凝土地面上，此時自流平的厚度通常為1～10 mm；而自流平層直接與地面結構粘結在一起時，厚度通常為5～30 mm。面層自流平由于成本較高，鋪設的厚度相對較薄，或與性能、成本較低的底層自流平層配合使用。此外，厚度的要求還取決于地面的平整度。

2 對自流平材料的性能要求

    從實際應用出發(fā)，合格的自流平材料主要應具備以下性能：

(1) 與水混合后：在不離析條件下的良好流動性；合理的可施工與自流平時間；快速干固的特性。

(2) 干固后的物理特性：符合設計要求的承載能力；與底層優(yōu)良的粘結力；彈性模量的匹配性與適當柔性(抗彎折力) ；良好的內(nèi)聚力與耐磨性；收縮匹配性與低收縮；室內(nèi)應用的環(huán)保特性(低揮發(fā)有機物含量) 。

     目前，歐洲已將自流平地坪材料歸入最新制定的地坪砂漿標準( EN DIN 13813 ：2002) 。

3 可再分散乳膠粉對自流平材料性能影響

      以無機粘結劑三元體系———m[鋁酸鹽水泥(高鋁水泥) ] ∶m(硅酸鹽水泥) ∶m(石膏) = 20 ∶13 ∶12 為水泥基自流平材料的基礎配方，考察VINNAPAS 自流平專用RE5011L 型可再分散乳膠粉(以下簡稱RE5011L 乳膠粉) 對自流平材料性能的影響。乳膠粉的摻量均以自流平干混砂漿的質量百分比計。試驗所用的硅酸鹽水泥為德國產(chǎn)32. 5 級硅酸鹽水泥， 高鋁水泥為法國芳都水泥。

3. 1 可再分散乳膠粉對粘結強度的影響

      由于自流平地坪施工的特殊性： (1) 自流平層為二次附加層； (2) 自流平層施工厚度通常較一般地坪砂漿??； (3) 自流平地坪施工后，為快速交付使用，通常不做養(yǎng)護或養(yǎng)護時間極短； (4) 自流平層需對抗來自于不同材料的熱應力； (5) 有時自流平材料被用于難以附著的基面。因此，即便有界面處理劑的輔助作用，為保證自流平層能長期牢固地附著在基層上，添加一定量的RE5011L 乳膠粉能確保自流平材料有長期可靠的粘結力。無論在吸收性基面(如混凝土等) 、有機類基面(如木材) 或非吸收基面(如金屬，例如船甲板) 上，自流平材料的粘結強度均隨RE5011L 乳膠粉摻量的增加而有顯著提高(見表1) 。以破壞形式為例，摻入RE5011L 乳膠粉的自流平材料的粘結強度試驗的破壞均發(fā)生在自流平材料內(nèi)或基面內(nèi)，而并不在界面處，表明其粘結性良好。

3. 2 可再分散乳膠粉對耐磨性能的影響

     雖然底層自流平材料的耐磨性要求不如面層高，但由于地面不可避免地要承受各種動態(tài)與靜態(tài)應力[來自家具腳輪、鏟車(如庫房) 和車輪(如停車場) 等] ，一定的耐磨性是自流平地面具有長期耐久性的重要性能之一。耐磨試驗按prEN 13892 - 5 ：2000 規(guī)定的測試方法進行，自流平樣品在標準實驗室條件[ (23 ±2) ℃，相對濕度(50 ±5) %]養(yǎng)護7 d 后，以200 kg 負載的鋼輪在自流平材料樣品上作二維來回碾壓10 000 次的動態(tài)剪切應力模仿重載碾壓，然后轉入(18 ±1) ℃水中養(yǎng)護7 d 后，重復以上試驗，測量自流平材料的磨失量與平均磨痕深度，試驗結果見表2。

      由表2 可見，隨RE5011L 乳膠粉摻量的增加，自流平材料的耐磨性有非常顯著的提高；而未摻加RE5011L 乳膠粉的自流平材料在實驗室養(yǎng)護7 d 后，往復碾壓僅進行4800 次便已磨損透底。這是由于RE5011L 乳膠粉增強了自流平材料的內(nèi)聚力，并且提高了自流平材料的塑性(即可變形性) ，使其能很好地分散來自滾輪的動態(tài)應力。

3. 3 可再分散乳膠粉對抗折、抗壓強度的影響

    在水灰比與含氣量恒定的條件下，RE5011L 乳膠粉摻量對水泥基地坪材料的抗折、抗壓強度的影響如表3 所示。試樣的養(yǎng)護條件為： (23 ±2) ℃，相對濕度(50 ±5) % ，28 d。由表3 可見，隨RE5011L 乳膠粉摻量的增加，抗壓強度略有下降，而抗折強度明顯提高，即壓折比(抗壓強度/ 抗折強度) 逐漸減少。這反映了自流平地坪材料的脆性隨RE5011L 乳膠粉摻量的增加而顯著降低。這將降低自流平地坪材料的彈性模量，提高其抗裂性。

3. 4 可再分散乳膠粉對拉伸性能的影響

     RE5011L 乳膠粉摻量對自流平地坪材料的本體拉伸強度與斷裂伸長率的影響見表4。試樣經(jīng)(23 ±2) ℃、相對濕度(50 ±5) %養(yǎng)護28 d。

     由表4 可見，隨RE5011L 乳膠粉摻量的增加，自流平材料的內(nèi)聚力(拉伸強度) 有顯著的提高，同時水泥基自流平材料的柔性與可變型性也有明顯提高。這與RE5011L 乳膠粉本身的拉伸強度是水泥的10 倍以上是相一致的。從試驗結果看，當摻量為4 %時，拉伸強度提高超過180 %、斷裂伸長率提高超過200 %。從健康與舒適性的角度看，這種柔韌性的提高有利于降低噪音及改善人體長期站立其上的疲勞度。

3. 5 用受阻收縮試驗方法測試收縮性

     控制水泥基自流平地坪材料的收縮與實現(xiàn)快干快硬的重要途徑就是利用三元或二元無機粘結體系的鈣礬石的生成來實現(xiàn)。一個好的自流平地坪材料的收縮一般僅為傳統(tǒng)找平砂漿的幾分之一。為此，威凱公司的應用實驗室在研究開發(fā)自流平地坪材料配方的同時，創(chuàng)造性地進行了獨特的受阻收縮試驗，使得在配方研發(fā)中能對無機粘結劑的比例調節(jié)更為合理，并使對自流平材料收縮的控制更直觀，更能附合自流平材料長期耐久性的要求。圖1 為4 個不同配方的無機粘結料在2 種不同養(yǎng)護條件下的受阻收縮值的演變趨勢。試樣的養(yǎng)護條件為：先在(35 ±2) ℃、相對濕度(70 ±5) %下養(yǎng)護28 d ，然后在(18 ±1) ℃水中再養(yǎng)護28 d。

4 結語

      礦物基自流平砂漿作為現(xiàn)代干混砂漿材料中最復雜的產(chǎn)品之一，其各種性能可通過加入RE5011L 乳膠粉得到明顯改善。RE5011L 乳膠粉與威凱公司研制開發(fā)的其它可再分散乳膠粉在干混砂漿中的主要功能相一致，其對增加自流平地坪材料的拉伸強度、柔性及增強與基面的粘結力方面可發(fā)揮重要的作用。VINNAPAS 的某些專門用于自流平地坪材料的可再分散乳膠粉，在降低可揮發(fā)有機物含量(VOC) 、輔助流平性及降低離析方面都作了進一步的改進。

作者簡介：張杰，男，1971 年生，威凱上海技術中心技術市場部經(jīng)理， 主要從事干混砂漿技術研究與推廣。地址：上海市張江高科技園區(qū)郭守敬路351 號明泰樓甲單元，電話：021 - 50801122 - 113。