干粉砂漿茌聚氨酯硬泡外保溫系統(tǒng)中的應(yīng)用

前  言

　　聚氨酯硬泡體是一種具有隔熱與防水功能的新型熱固型高分子合成材料，其導(dǎo)熱系數(shù)在目前常用的保溫材料中最低。建設(shè)部專門成立了聚氨酯建筑節(jié)能應(yīng)用推廣工作組，致力于推動該材料在外墻保溫中的應(yīng)用，并于2007年5月由建設(shè)部發(fā)文(建科[2007]124號)，正式發(fā)布了《聚氨酯硬泡外墻外保溫工程技術(shù)導(dǎo)則》(以下簡稱導(dǎo)則)，該導(dǎo)則提出了4種施工方法：噴涂法、澆筑法、粘貼法和干掛法。本文主要討論不同施工方法所需配套材料的性能。噴涂法需要的配套材料有：基層防潮底涂(基層含水率偏高時使用)、保溫層界面砂漿和保溫層防護砂漿(抹面砂漿)。澆筑法又分為拆模和免拆模2種做法，拆模法形成的聚氨酯表面很光滑，需要專業(yè)的界面材料處理，而適用于噴涂法的界面砂漿未必適用于拆模法。對于粘貼法施工，由于保溫板出廠時已經(jīng)界面處理(其作用是增加聚氨酯板的可粘結(jié)性能，防紫外線和減少運輸中的破損)[1]，這樣的板材只需配套的粘結(jié)砂漿和抹面砂漿。一個符合要求的聚氨酯保溫系統(tǒng)不僅取決于保溫材料本身質(zhì)量的好壞，也取決于系統(tǒng)各組成材料的匹配性。因此，從系統(tǒng)應(yīng)用的角度出發(fā)，研究與上述不同施工方法相配套的材料對于獲得具有良好耐久性的保溫系統(tǒng)至關(guān)重要。本文對采用噴涂和粘貼法施工的聚氨酯保溫系統(tǒng)的配套界面劑和砂漿進(jìn)行了研究，并測試了貼板薄抹灰系統(tǒng)的抗沖擊性能。

1 原材料和試驗方法

　　1．1 原材料

　　海螺42．5普通硅酸鹽水泥：重鈣，325目；河砂，0．1~0．5mm；纖維素醚，黏度為15 000~30000m·Pa·s；可再分散膠粉，F(xiàn)~2350(EVA共聚物)，Elotex易來泰生產(chǎn)；苯丙乳液(以下用A表示)，市售；噴涂聚氨酯板，密度為60~70kg／m3，表面有1層結(jié)皮，上海凱爾提供；聚氨酯板材，密度為40~50ke／m3，表面有聚合物水泥界面層，煙臺同化公司。

　　1．2 試驗方法

　　界面處理后的聚氨酯與抹面砂漿粘結(jié)強度的測試方法：在噴涂聚氨酯板的表面涂刷1層界面劑進(jìn)行處理，分別在界面層施工10min內(nèi)、2h后和2d后按JCl49--2003《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)》中的方法成型抹面砂漿與聚氨酯板的粘結(jié)強度試件，然后測試抹面砂漿的原粘結(jié)強度(7d標(biāo)養(yǎng))和耐水粘結(jié)強度(7d標(biāo)養(yǎng)+7d浸水)。

2 試驗結(jié)果與討論

　　2．1 干粉界面砂漿對粘結(jié)強度的影響

　　干粉界面砂漿的試驗配方為：水泥，35％：FX2350，10％；纖維素醚，0．2％；河砂，44．5％；填料和其它少量添加劑，10．3％。抹面砂漿的試驗配方為：水泥，28％；FX2350，3％；纖維素醚，0．2％；河砂，58．5％：填料和其它少量添加劑10．3％。

　　界面砂漿的加水量為22％，攪拌均勻后批刮在噴涂PU板的表面。由于實際施工時，界面層的施工和抹面層的施工會有一定的時間間隔，不同的廠家在施工工藝中往往給出不同的要求，如有些廠家強調(diào)界面劑層未表干時作抹灰層的施工，而有些則要求界面層施工24h后進(jìn)行抹灰層的施工。使用界面砂漿的目的是為了改善界面處的粘結(jié)強度，但如果等到界面層完全干燥后再進(jìn)行下一步抹灰施工，勢必在界面層與抹灰層之間出現(xiàn)新的粘結(jié)界面，若這兩層不能很好地結(jié)合，那么粘結(jié)的薄弱環(huán)節(jié)會在抹灰層和界面層之間，這樣界面劑就沒有起到應(yīng)有的作用。鑒于此，我們測試了界面劑涂在聚氨酯保溫板表面不同的時間后，再鏝抹抹面砂漿對其粘結(jié)強度的影響，試驗結(jié)果見表1。

　　表1的結(jié)果表明，界面砂漿處理后的噴涂PU板與抹面砂漿的粘結(jié)強度獲得了很大的改善，且界面砂漿與抹面砂漿的施工時間間隔對粘結(jié)強度有很大影響，界面砂漿施工完緊接著就進(jìn)行抹面層施工時，可以保證二者在新拌狀態(tài)下形成濕碰濕的緊密結(jié)合，從而獲得最佳的粘結(jié)強度。從破壞模式上看，只要在涂完界面砂漿后馬上進(jìn)行抹面砂漿施工的試件在7d標(biāo)養(yǎng)后才達(dá)到最高粘結(jié)強度，并做到破壞發(fā)生在聚氨酯材料內(nèi)，而其余試件破壞均發(fā)生在界面砂漿與聚氨酯材料的界面處。從浸水后的粘結(jié)強度來看，時間間隔在10min內(nèi)試件的耐水粘結(jié)強度與其它情況相比提高了接近2倍。雖然耐水粘結(jié)強度的破壞界面都是在界面砂漿與噴涂PU之間，但是0．20MPa的濕粘結(jié)強度相對于導(dǎo)則中對抹面砂漿與聚苯板的濕粘結(jié)強度(大于0．10MPa)相比已經(jīng)很高。只是由于試驗用的噴涂PU板自身抗拉強度較高，所以破壞界面才未發(fā)生在PU板的內(nèi)部。

　　2．2 乳液界面劑對粘結(jié)強度的影響

　　目前市場上用于XPS板的界面劑大多數(shù)為乳液界面劑，施工時將乳液界面劑直接滾涂在XPS板表面，乳液千燥成膜后再進(jìn)行下一工序，這樣做可以捉高抹面砂漿與XPS板的粘結(jié)強度。為了探索乳液型界面劑用于PU保溫材料界面處理的可行性，我們采用市售的某苯丙乳液A作為乳液界面劑，并測試了它對抹面砂漿粘結(jié)強度的影響。實驗過程如下：用乳液涂刷噴涂PU板，在乳液涂刷后分別在10min內(nèi)、2h后和2d后鏝抹抹面砂漿，然后測試抹面砂漿的原粘結(jié)強度(7d標(biāo)養(yǎng))和耐水粘結(jié)強度(7d標(biāo)養(yǎng)+7d浸水)，抹面砂漿的配方與2．1中所述基本相同，只是膠粉FX2350的摻量有2種，分別為3％和6％，測試結(jié)果見表2。

　　從表2可以看出，用乳液A作界面劑的效果并不理想，特別是浸水后的粘結(jié)強度出現(xiàn)了大幅度下降，這與其用于XPS板界面處理時的情況并不相同。從涂刷界面劑不同時間后抹面砂漿與噴涂PU板的粘結(jié)強度試驗結(jié)果看，其規(guī)律也與采用界面砂漿進(jìn)行界面處理時的試驗結(jié)果不同。界面劑涂刷后晾置的時間越長，原粘結(jié)強度反而越高。另外，盡管耐水粘結(jié)強度略有提高，但無論抹面砂漿中膠粉摻量是3％還是6％，均未達(dá)到導(dǎo)則規(guī)定的大于0．10MPa的要求，且破壞界面均為界面劑層與PU板的交界面，說明是界面劑層與PU板的耐水粘結(jié)強度是該系統(tǒng)耐水粘結(jié)的最薄弱點。

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　　將表1和表2的試驗結(jié)果進(jìn)行對比后可以發(fā)現(xiàn)，單組分聚合物改性水泥基界面砂漿對噴涂PU板的粘結(jié)強度的改善效果更好，且耐水粘結(jié)強度也達(dá)到了導(dǎo)則中規(guī)定的大于0．10MPa的要求。如果施工時在單組分界面砂漿施工完畢后立即進(jìn)行抹面層的施工，那么抹面砂漿與PU板的耐水粘結(jié)強度較其它處理方法提高近1倍，達(dá)0．20MPa。另外，聚氨酯界面劑除了提高與抹面砂漿的粘結(jié)強度之外，還對聚氨酯表面起到一定的保護作用，防止其在陽光的照射下發(fā)生變黃和粉化等不良現(xiàn)象。

　　2．3 PU板保溫系統(tǒng)與EPS板保溫系統(tǒng)抗沖擊強度的對比試驗

　　在導(dǎo)則規(guī)定的粘貼法中所用的PU板是指表面有界面處理層的板材。我們在試驗中采用了煙臺同化生產(chǎn)的PU板，這種板上下2個表面均經(jīng)過聚合物水泥漿的處理。PU板與EPS板相比前者的抗壓強度更高，但柔性較低，這樣很可能導(dǎo)致采用這2種不同板材的保溫系統(tǒng)的抗沖擊性能會有所不同。為此，我們測試了相同的抹面砂漿和網(wǎng)格布分別與2種板材組合而成的外保溫系統(tǒng)樣塊的抗沖擊強度，試件抹面層的厚度分別為3mm和5mm，網(wǎng)格布的位置控制在試件表面可見網(wǎng)格布的網(wǎng)紋，但看不見網(wǎng)格布的顏色。試件的養(yǎng)護制度分2種：(1)標(biāo)養(yǎng)28d，該制度與JCl49-2003的要求相同；(2)標(biāo)養(yǎng)14d／浸水7d／標(biāo)養(yǎng)7d，該制度與JC／T993-2006《外墻保溫用膨脹聚苯板抹面膠擲中規(guī)定的抗沖擊的養(yǎng)護條件相同。

　　抹面砂漿的試驗配方為：水泥，28％；重鈣10%；FX2350，3％；纖維素醚，0．2％；引氣劑，0．03％；老標(biāo)準(zhǔn)砂和其它少量添加劑，58．77％。抹面砂漿的性能如表3所示，保溫系統(tǒng)的抗沖擊強度見表4。

　　表4的結(jié)果表明，按照J(rèn)Gl49-2003中養(yǎng)護制度養(yǎng)護的試件抗沖擊強度很高，其中單層網(wǎng)格布也能達(dá)到10J沖擊無裂紋，EPS系統(tǒng)和PU系統(tǒng)幾乎沒有區(qū)別。但按JC／T993-2006的養(yǎng)護制度養(yǎng)護的試件抗沖擊強度明顯降低，且PU系統(tǒng)抗沖擊強度的下降更為明顯。

　　試件經(jīng)過7d浸水和干燥處理后，測得的抗沖擊強度比28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護低很多的原因是：經(jīng)過7d浸水養(yǎng)護，抹面層中未水化的水泥發(fā)生二次水化，導(dǎo)致抹面砂漿的強度明顯提高，柔性下降，從而導(dǎo)致抗沖擊性能下降。這種抗沖擊測試的養(yǎng)護制度與ETAG004中的規(guī)定相符，與28d標(biāo)養(yǎng)相比，它更能體現(xiàn)系統(tǒng)長期使用后的抗沖擊性能，因而更具有實際意義。

　　在浸水養(yǎng)護后EPS板系統(tǒng)較PU板系統(tǒng)表現(xiàn)出更高抗沖擊強度的原因可能是EPS板比PU板更軟，使EPS板系統(tǒng)更容易緩沖外力沖擊。所以，我們認(rèn)為用于PU板薄抹灰外保溫系統(tǒng)的抹面砂漿的柔性應(yīng)比傳統(tǒng)的EPS薄抹灰系統(tǒng)抹面砂漿的柔性更高，這樣才能確保系統(tǒng)長期使用后的抗沖擊性能和抗開裂性能。

3 結(jié)  語

　　(1)與乳液型界面劑相比，單組分聚合物改性水泥基界面劑(界面砂漿)更加適合做噴涂聚氨酯保溫層的界面處理材料。   

　　(2)單組份聚合物改性水泥基界面劑即干粉界面砂漿可以顯著改善抹面砂漿與噴涂PU板的粘結(jié)強度，如果在涂抹界面砂漿后立即進(jìn)行抹面砂漿層的施工，則能獲得更高的原粘結(jié)強度和耐水粘結(jié)強度。   

　　(3)采用相同的抹面砂漿時，PIJ板薄抹灰保溫系統(tǒng)浸水處理后的抗沖擊強度比EPS薄抹灰保溫系統(tǒng)降低更多，用于這一系統(tǒng)的抹面砂漿應(yīng)具備更好的柔性。