CN1982250A - 一种低成本高柔性的抹面胶浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种低成本高柔性的聚合物改性抹面胶浆。本发明涉及一种用于外墙外保温系统保护层的掺复合掺合料的聚合物改性抹面胶浆。以1∶2.5为基准的胶砂比，固定聚合物乳液的掺量，以不同掺量的复合掺合料等量取代水泥，用聚合物和复合掺合料复合改性的方法，来降低砂浆的压折比，改善砂浆的柔性。采用的乳液为丙烯酸酯乳液(PAE)和苯丙乳液(SAE)。其中，苯丙乳液改性抹面胶浆，当复合掺合料掺量为50％时，胶浆的压折比可以降低到2.55；丙烯酸酯乳液改性抹面胶浆，当复合掺合料掺量为50％时，胶浆的压折比可以降低到2.13。该胶浆的制备方法简单、成本低廉、应用广泛。

Description

一种低成本高柔性的抹面胶浆及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，涉及用于外墙外保温系统保护层的抹面胶浆。
背景技术
近年来，随着中国建筑节能工作的不断推进，外墙外保温技术作为一项重要的建筑节能技术在中国得到了蓬勃的发展。然而外墙外保温面层容易开裂的通病一直困扰着这一技术的推广，几乎所有的膨胀聚苯板(EPS)外贴技术都有一个共同的难点，即完工一年左右后墙面出现裂纹，而面层开裂会导致水的渗透而使外保温的功能降低或失效。因此，提高外墙抹面砂浆的抗开裂性能对于外墙外保温技术的推广具有十分重要的意义。
引起外墙抹面砂浆开裂的主要原因是材料的脆性较大、柔韧性不足。水泥胶砂的脆性通常用水泥胶砂的压折比K(即抗压强度与抗折强度的比值)来衡量，又称为水泥胶砂的脆性系数。一般来说，砂浆的压折比越小，砂浆的脆性越低，柔韧性越高。我国建设部制订的建筑工业行业标准JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》对于外墙外保温系统抹面砂浆的柔韧性提出了明确的要求，即压折比小于等于3。
目前，使用具有一定柔性的聚合物改性砂浆来改善外墙外保温砂浆的抗开裂性能是普遍接受的观点，因此市场上已经普遍采用聚合物改性砂浆作为外墙外保温系统的粘结剂和保护层砂浆。即便如此，外墙外保温面层出现开裂的现象还是时有发生。
另外，用聚合物改性砂浆来降低砂浆压折比、改善砂浆的柔性，还必须考虑到由此带来的成本增加的问题。通常情况下，要使得砂浆的压折比降低到3以下，掺入聚合物的量(以固体份计算)通常要超过水泥质量的20％。
如此高的聚合物用量会导致成本成倍的增加，为外墙外保温技术的推广增加了难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本高柔性的聚合物改性抹面胶浆，克服现有技术的上述缺点。
为达到上述目的，本发明的解决方案是：
聚合物改性砂浆以1∶2.5为基准的胶砂比(即，以1∶2.5为基准，然后再确定其他组分的变化范围，每一组分在其可变化的范围内，任选一个点值，而其他组分也在其可变化的范围内任选一个点值。)固定聚合物乳液的掺量，以不同掺量的复合掺合料等量取代水泥，用聚合物和复合掺合料复合改性的方法，来降低砂浆的压折比，改善砂浆的柔性。采用的乳液为丙烯酸酯乳液(PAE)和苯丙乳液(SAE)。
本发明的苯丙乳液改性抹面胶浆基本组成配比为：
例如：
组分                          质量/g
水泥                          1250～1750
复合掺合料                    750～1250
砂                            5000～7500
苯丙乳液(以聚合物固体计算)    200～250
水                            950～1000
其中，复合掺合料的掺量为30％～50％。
本发明的丙烯酸酯乳液改性抹面胶浆基本组成配比为：
组分                              质量/g
水泥                              1250～1500
复合掺合料                        1000～1250
砂                                5000～7500
丙烯酸酯乳液(以聚合物固体计算)    200～250
水                                750～950
消泡剂                            1～3
稠化粉                            60～90
其中，复合掺合料的掺量为40％～50％。
进一步，苯丙乳液改性抹面胶浆的压折比为2.55～2.95，丙烯酸酯乳液改性抹面胶浆的压折比为2.13～2.83。
所用的复合掺合料由工业废渣为主配制，其粒径分布满足表的要求。
所用的复合掺合料的活性指数满足7d为≥79％，28d为≥90％的要求。
用于本发明的试验材料以及其用量有如下要求：
1.水泥
P.O.42.5普通硅酸盐水泥，其化学组成见表1。
表1水泥化学组成
Loss On Ignition(烧失量)   SiO2   CaO   MgO   Al2O3   Fe2O3  SO3  TiO2  K2O  Na2O
3.88   23.97   55.19   30.16   7.92   2.84  2.14  0.10  0.58  0.22
2.复合掺合料
复合掺合料可以用磨细的粉煤灰、磨细的粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料或其他工业废渣的一种或几种配制。要求所配制复合掺合料的活性指数(按照GB/T 12957-2005用于水泥混合材的工业废渣活性试验方法测定)7d为≥79％，28d为≥90％，细度要求为45μm筛余≤15.28％，同时，其粒径分布必须满足表2要求，其他指标满足表3的要求。本发明的聚合物改性砂浆中复合掺合料等量取代水泥，水泥与复合掺合料统称为胶凝材料(简称胶)，复合掺合料占总胶凝材料的30％～50％。
表2复合掺合料粒径分布
表3复合掺合料的主要性能指标
  性能 需水量比/％ 烧失量/％   SO3/％   f-CaO/％   安定性/mm   含水率/％
  数值(小于等于) 98 2.82   0.50   1.22   0.8    0.06
3.砂
砂子为30～100目的黄砂，其细度模数为1.89，其中砂子的用量为胶凝材料的2.5倍，即胶砂比为1∶2.5。
4.乳液
本发明所有的乳液主要为两种乳液，丙烯酸酯乳液(PAE)和苯丙乳液(SAE)。其中丙烯酸酯乳液(PAE)的固含量约为47％，而苯丙乳液(SAE)的固含量约为57％。聚胶比在0.08～0.10之间。
5.拌合水
拌合水即为普通自来水。通过控制胶浆的水胶比来保证抹面胶浆的施工性。
本发明的砂浆制备方法如下：将原料按比例称好，用砂浆搅拌设备先将水泥、掺合料和砂等干粉料搅拌，使其混合均匀，然后再加部分水搅拌，最后再将聚合物乳液、外加剂以及剩下的水加入搅拌。
由于采用了上述方案，本发明具有以下优点：
本发明的胶浆采用了聚合物和复合掺合料复合改性的方法。对于聚合物和复合掺合料复合改性胶浆，活性效应在复合掺合料效应中占主导地位，复合掺合料中的活性SiO2与水泥水化产物中的Ca(OH)2晶体反应生产C-S-H凝胶，这样使得水化产物中Ca(OH)2晶体的量减少，而C-S-H凝胶的量相对增加，因此降低了胶浆的脆性。这样使得胶浆的柔性提高，胶浆的压折比降低，提高了胶浆的抗开裂性能；
本发明中掺入复合掺合料，提高了胶浆的和易性，使得抹面胶浆的施工性得到改善。同时，由于该复合掺合料由工业废渣为主配制，工业废渣是威胁环境和生态平衡的一种污染材料，因此在胶浆中用复合掺合料等量取代水泥，既可以降低材料的成本，又可以变废为宝，对于环保和可持续发展有着重要的意义；
制备工艺简单、成本低廉、应用广泛。
具体实施方式
本发明要解决的技术问题是提供一种高柔性低成本的聚合物改性抹面胶浆，来降低胶浆的压折比，以满足外墙外保温抹面胶浆的柔性的要求。
为解决上述技术问题，本发明是这样进行的：本发明的聚合物改性砂浆以1∶2.5为基准的胶砂比(即，以1∶2.5为基准，然后再确定其他组分的变化范围，每一组分在其可变化的范围内，任选一个点值，而其他组分也在其可变化的范围内任选一个点值。)，固定聚合物乳液的掺量，以不同掺量的复合掺合料等量取代水泥，用聚合物和复合掺合料复合改性的方法，来降低砂浆的压折比，改善砂浆的柔性。采用的乳液为丙烯酸酯乳液(PAE)和苯丙乳液(SAE)。
本发明的苯丙乳液改性抹面胶浆基本组成配比为：
例如：
组分                              质量/g
水泥                              1250～1750
复合掺合料                        750～1250
砂                                5000～7500
苯丙乳液(以聚合物固体计算)        200～250
水                                950～1000
其中，复合掺合料的掺量为30％～50％。
本发明的丙烯酸酯乳液改性抹面胶浆基本组成配比如下：
组分                              质量/g
水泥                              1250～1500
复合掺合料                        1000～1250
砂                                5000～7500
丙烯酸酯乳液(以聚合物固体计算)    200～250
水        750～950
消泡剂    1～3
稠化粉    60～90
其中，复合掺合料的掺量为40％～50％。
可用于本发明的材料以及其用量如下：
1、水泥
符合GB 175-1999标准的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，强度等级42.5。
2、复合掺合料
本发明的复合掺合料可以用磨细的粉煤灰、磨细的粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料或其他工业废渣的一种或几种配制。要求所配制复合掺合料的活性指数(按照GB/T 12957-2005用于水泥混合材的工业废渣活性试验方法测定)7d为≥79％，28d为≥90％，细度要求为45μm筛余≤15.28％，同时，其粒径分布必须满足2要求，其他指标满足3的要求。本发明的聚合物改性砂浆中复合掺合料等量取代水泥，水泥与复合掺合料统称为胶凝材料(简称胶)，复合掺合料占总胶凝材料的30％～50％。
表2复合掺合料粒径分布
表3复合掺合料的主要性能指标
性能 需水量比/％ 烧失量/％ SO3/％ f-CaO/％   安定性/mm 含水率/％
数值(小于等于) 100 5.0 2.50 3.0   3.0  0.6
3、砂
砂子为30～100目的黄砂，其细度模数为1.89，其中砂子的用量为胶凝材料的2.0～3.0倍，即胶砂比为1∶2.0～1∶3.0。
4、乳液
本发明所使用的乳液主要为两种乳液，丙烯酸酯乳液(PAE)和苯丙乳液(SAE)，。其中丙烯酸酯乳液(PAE)的固含量约为47％，而苯丙乳液(SAE)的固含量约为57％。聚胶比在0.08～0.10之间。
5、拌合水
拌合水即为普通自来水。通过控制砂浆的水胶比来保证抹面胶浆的施工性。
本发明的砂浆制备方法如下：将原料按比例称好，用砂浆搅拌机先将水泥、掺合料和砂等干粉料搅拌约1min，使其混合均匀，然后再加部分水搅拌约1.5min，最后再将聚合物乳液、外加剂以及剩下的水加入搅拌。改性砂浆的搅拌时间一般为3.5～5min。
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述。由于本发明采用了两种乳液，因此对其实施例分开进行描述。
首先对本发明中加入苯丙乳液(SAE)的聚合物改性抹面胶浆进行描述。
实施例1
苯丙乳液改性抹面胶浆的制备配方，参阅表4本发明的苯丙乳液改性抹面胶浆及比较例配方。该配方中，胶砂比为1∶2.5，复合掺合料等量取代水泥的量为50％，聚胶比为0.10，水胶比为0.38。
该配方的胶浆的压折比为2.55。
实施例2
苯丙乳液改性抹面胶浆的制备配方，参阅表4本发明的苯丙乳液改性抹面胶浆及比较例配方。该配方中，胶砂比为1∶2.5，复合掺合料等量取代水泥的量为40％，聚胶比为0.10，水胶比为0.38。
该配方的胶浆的压折比为2.94。
实施例3
苯丙乳液改性抹面胶浆的制备配方，参阅表4本发明的苯丙乳液改性抹面胶浆及比较例配方。该配方中，胶砂比为1∶2.5，复合掺合料等量取代水泥的量为30％，聚胶比为0.10，水胶比为0.39。
该配方的胶浆的压折比为2.95。
比较例1
苯丙乳液改性抹面胶浆的制备配方，参阅表4本发明的苯丙乳液改性抹面胶浆及比较例配方。该配方中，胶砂比为1∶2.5，复合掺合料等量取代水泥的量为20％，聚胶比为0.10，水胶比为0.39。
该配方的胶浆的压折比为3.18。
比较例2
苯丙乳液改性抹面胶浆的制备配方，参阅表4本发明的苯丙乳液改性抹面胶浆及比较例配方。该配方中，胶砂比为1∶2.5，复合掺合料等量取代水泥的量为10％，聚胶比为0.10，水胶比为0.40。
该配方的胶浆的压折比为3.30。
比较例3
苯丙乳液改性抹面胶浆的制备配方，参阅表4本发明的苯丙乳液改性抹面胶浆及比较例配方。该配方中，胶砂比为1∶2.5，复合掺合料等量取代水泥的量为0，即没有掺入复合掺合料的情况，聚胶比为0.15，水胶比为0.40。
该配方的胶浆的压折比为3.44。
本发明的苯丙乳液改性抹面胶浆的力学性能以及压折比与这三个比较例的对比见5。从表5可以看出，随着复合掺合料掺量的增加，胶浆的压折比显著降低。当复合掺合料的掺量增大到50％时，胶浆的压折比最低，降低到2.55，降低的幅度达到54.9％。
表4本发明的苯丙乳液改性抹面胶浆及比较例配方
    原料名称   配方1   配方2   配方3   比较例1   比较例2 比较例3
    水泥/g   1250   1500   1750   2000   2250 2500
    复合掺合料/g   1250   1000   750   500   250 0
    砂/g   6250   6250   6250   6250   6250 6250
    苯丙乳液/g   438.6   438.6   438.6   438.6   438.6 657.9
    水/g   761.4   761.4   786.4   786.4   811.4 717.1
表5本发明的苯丙乳液改性抹面胶浆的力学性能及其压折比与比较例的对比
  性能项目 配方1 配方2 配方3   比较例1   比较例2   比较例3
  复合掺合料掺量/％ 50 40 30   20   10   0
  抗折强度/MPa 3.26 3.51 3.39   4.06   4.32   5.28
  抗压强度/MPa 8.32 10.33 9.99   12.93   14.26   18.18
  压折比 2.55 2.94 2.95   3.18   3.30   3.44
下面对本发明中加入丙烯酸酯乳液(PAE)改性抹面胶浆进行描述。与苯丙乳液改性抹面胶浆不同，该胶浆中加入消泡剂，其用量为纯聚合物质量的1％，同时加入稠化粉，其用量为胶凝材料质量的3％。
实施例1
丙烯酸酯乳液改性抹面胶浆的制备配方，参阅表6本发明的丙烯酸酯乳液改性抹面胶浆及比较例配方。该配方中，胶砂比为1∶2.5，复合掺合料等量取代水泥的量为50％，聚胶比为0.08，水胶比为0.30。
该配方的胶浆的压折比为2.13。
实施例2
丙烯酸酯乳液改性抹面胶浆的制备配方，参阅表6本发明的丙烯酸酯乳液改性抹面胶浆及比较例配方。该配方中，胶砂比为1∶2.5，复合掺合料等量取代水泥的量为40％，聚胶比为0.08，水胶比为0.32。
该配方的胶浆的压折比为2.83。
比较例1
丙烯酸酯乳液改性抹面胶浆的制备配方，参阅表6本发明的丙烯酸酯乳液改性抹面胶浆及比较例配方。该配方中，胶砂比为1∶2.5，复合掺合料等量取代水泥的量为20％，聚胶比为0.08，水胶比为0.35。
该配方的胶浆的压折比为3.74。
比较例2
丙烯酸酯乳液改性抹面胶浆的制备配方，参阅表6本发明的丙烯酸酯乳液改性抹面胶浆及比较例配方。该配方中，胶砂比为1∶2.5，复合掺合料等量取代水泥的量为10％，聚胶比为0.08，水胶比为0.35。
该配方的胶浆的压折比为4.30。
比较例3
丙烯酸酯乳液改性抹面胶浆的制备配方，参阅表6本发明的丙烯酸酯乳液改性抹面胶浆及比较例配方。该配方中，胶砂比为1∶2.5，复合掺合料等量取代水泥的量为0，即没有掺入复合掺合料的情况，聚胶比为0.08，水胶比为0.38。
该配方的胶浆的压折比为4.00。
本发明的丙烯酸酯乳液改性抹面胶浆的力学性能以及压折比与这三个比较例的对比见表7。从表7可以看出，随着复合掺合料掺量的增加，胶浆的压折比显著降低。当复合掺合料的掺量增大到50％时，胶浆的压折比最低，降低到2.13，降低的幅度达到46.8％。
综上所述，掺入复合掺合料对于降低聚合物改性胶浆的压折比，提高胶浆的柔性，效果非常明显。
表6本发明的丙烯酸酯乳液改性抹面胶浆及比较例配方
    原料名称   配方1   配方2  比较例1 比较例2 比较例3
    水泥/g   1250   1500  2000 2250 2500
    复合掺合料/g   1250   1000  500 250 0
    砂/g   6250   6250  6250 6250 6250
    丙烯酸酯乳液/g   426   426  426 426 426
    水/g   524   574  649 649 724
    消泡剂/g   2   2  2     2 2
    稠化粉/g   75   75  75     75 75
表7本发明的丙烯酸酯乳液改性抹面胶浆的力学性能及其压折比与比较例的对比
  性能项目   配方1   配方2   比较例1   比较例2   比较例3
  复合掺合料掺量/％   50   40   20   10   0
  抗折强度/MPa   5.22   5.36   5.95   6.48   5.67
  抗压强度/MPa   11.12   15.20   22.30   27.92   22.69
  压折比   2.13   2.83   3.74   4.30   4.00
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种高柔性低成本的抹面胶浆，其特征在于：是以聚合物和复合掺合料复合改性的方法制得。
2、根据权利要求1所述的抹面胶浆，其特征在于：以1∶2.5为基准的胶砂比来固定聚合物乳液的掺量。
3、根据权利要求1所述的抹面胶浆，其特征在于：采用的乳液为丙烯酸酯乳液和苯丙乳液，其中丙烯酸酯乳液的固含量约为47％，而苯丙乳液的固含量约为57％，聚胶比在0.08～0.10之间。
4、根据权利要求1所述的抹面胶浆，其特征在于：苯丙乳液改性抹面胶浆基本组成配比为：
组分              质量/g
水泥              1250～1750
复合掺合料        750～1250
砂                5000～7500
苯丙乳液          200～250
水                950～1000
其中，复合掺合料的掺量为30％～50％。
5、根据权利要求1所述的抹面胶浆，其特征在于：丙烯酸酯乳液改性抹面胶浆基本组成配比如下：
组分              质量/g
水泥              1250～1500
复合掺合料        1000～1250
砂                5000～7500
丙烯酸酯乳液      200～250
水                750～950
消泡剂            1～3
稠化粉            60～90
其中，复合掺合料的掺量为40％～50％。
6、根据权利要求1所述的抹面胶浆，其特征在于：所述的苯丙乳液改性抹面胶浆的压折比为2.55～2.95，所述的丙烯酸酯乳液改性抹面胶浆的压折比为2.13～2.83。
7、根据权利要求1所述的抹面胶浆，其特征在于：所用的复合掺合料包括磨细的粉煤灰、磨细的粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料或其他工业废渣的一种或一种以上。
8、根据权利要求1所述的抹面胶浆，其特征在于：所用的复合掺合料的活性指数满足7d为≥79％，28d为≥90％的要求。
9、根据权利要求1所述的抹面胶浆，其特征在于：砂子为30～100目的黄砂，其细度模数为1.89，其中砂子的用量为胶凝材料的2.0～3.0倍，即胶砂比为1∶2.0～1∶3.0。
10、权利要求1-9中任一所述的抹面胶浆的制备方法，其特征在于：将原料按比例称好，用砂浆搅拌设备先将水泥、掺合料和砂等干粉料搅拌，使其混合均匀，然后再加部分水搅拌，最后再将聚合物乳液、外加剂以及剩下的水加入搅拌。
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