朱衛(wèi)華
（上海寶冶工程技術(shù)公司 上海 200941）
摘要：本文通過可再分散乳膠粉定義與作用機理的介紹，對其在BY系列干混砂漿中的性能作了實驗研究，以BY系列灌漿料等材料為例，列舉了其在干混砂漿領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：可再分散乳膠粉, BY系列, 干混砂漿，應(yīng)用
1 前言
可再分散乳膠粉的歷史始于五十年代中期， 1957 年由德國瓦克化學(xué)公司（原名德國威凱化學(xué)公司）首次成功開發(fā)出粉狀聚合物———VINNAPAS 可再分散乳膠粉。目前該產(chǎn)品主要由美國國民淀粉、德國瓦克等公司生產(chǎn)。
本文所說的BY系列干混砂漿是指經(jīng)干燥篩分處理的細(xì)骨料與無機膠結(jié)料、保水增稠材料、減水劑、抗裂劑、消泡劑等添加劑按一定比例混合均勻而成的一種粉狀混合物,用專用罐車或密封三合一復(fù)合防水紙袋運到工地現(xiàn)場,加水?dāng)嚢枋褂玫母煞哿?，如BY系列灌漿料、特種地坪、軌道膠泥、結(jié)構(gòu)加固料等。
可再分散乳膠粉作為水泥、石膏基干混料中最主要的一種粘結(jié)劑，在BY系列干混砂漿中起著重要作用。因其價格高,對砂漿性能影響大而成為人們關(guān)注的焦點。本文以上海寶冶工程技術(shù)公司所生產(chǎn)的BY系列高強無收縮灌漿料等干混砂漿為例，結(jié)合可再分散乳膠粉的具體性能和特點予以論述。
2 可再分散乳膠粉的定義及作用機理
2..1可再分散乳膠粉的定義
可再分散乳膠粉是高分子聚合物乳液經(jīng)噴霧干燥的粉體。這種粉末與水或砂漿中的水混合進行再乳化后，具有與原始乳液相同的性質(zhì)，即水分蒸發(fā)后形成膜，這種膜具有高柔韌性，對各種基材都具有優(yōu)異的粘結(jié)性。
可再分散型膠粉可分為苯乙烯一丁二烯共聚物、叔碳酸乙烯共聚物、乙烯一醋酸乙酸共聚物等，并以此為基礎(chǔ)添加月桂酸乙烯和有機硅等以改善性能。不同的改性措施使可再分散乳膠粉具有耐水、耐堿、耐侯以及柔性等不同的性能。含有月桂酸乙烯和有機硅，可使膠粉具有良好的疏水性。高度支鏈化的叔碳酸乙烯酯，具有較低的Tg值，具有很好的柔性。
2.2可再分散乳膠粉的作用機理
可再分散乳膠粉能改善砂漿性能，是因為其可以在砂漿顆粒表面形成聚合物膜，膜上部分表面有氣孔，而氣孔表面被砂漿填充，使應(yīng)力集中降低，并在外力的作用下會產(chǎn)生松弛而不破壞。另外，砂漿在水泥水化后形成剛性骨架，而聚合物形成的膜可以提高剛性骨架的彈性和韌性?？稍俜稚⑷槟z粉具有原分散體相同的效果，聚合物在砂漿中形成聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對砂漿起改性作用。即在干燥或固化過程中黏結(jié)顏料和填料，提高它們對有機或無機基材的黏結(jié)強度。由于有水溶性保護膠體存在，所以保水性亦有所改善，在水凝性黏結(jié)料的改性中這也是一種重要的優(yōu)點。
可再分散乳膠粉的特點是只能分散一次，當(dāng)砂漿硬化后再次遇水變濕時，它不會再次分散。經(jīng)過干燥后的膠粉是一些聚集在一起的80~100mm的球形顆粒。這些顆粒可溶于水，并形成比原來乳液顆粒略大的穩(wěn)定分散液，這種分散液失水干燥后會成膜，這種膜和一般乳液成膜一樣不可逆，遇水不會再分散成為分散液。
生產(chǎn)這些乳膠粉的難點是必須在高溫下將這些在室溫下就會形成連續(xù)膜，甚至是發(fā)黏的連續(xù)膜的分散液轉(zhuǎn)變成流動性的粉體，因此，并不是所有的分散液都可以轉(zhuǎn)變成可再分散的乳膠粉的。
如在粘結(jié)砂漿中，對可再分散乳膠粉的量要求比較多，它的加入使砂漿的抗彎強度、抗裂性、附著強度、彈性、韌性都有改善，最終可以避免砂漿收縮開裂，還可以減少粘結(jié)層的厚度。
3 可再分散乳膠粉在BY系列干混砂漿中的實驗研究
可再分散乳膠粉的發(fā)明使得干粉砂漿明顯優(yōu)越于傳統(tǒng)砂漿。BY系列干混砂漿通過加入可再分散乳膠粉，使水泥或石膏為底材的砂漿的性能能滿足各種施工建筑的需要。
實驗表明，BY系列干混砂漿添加可再分散乳膠粉有雙重作用。首先是提高砂漿的保水性，形成一層膜減少水分的蒸發(fā)，其次它還起額外的黏結(jié)作用提高砂漿強度。 加有可再分散乳膠粉的水泥砂漿，聚合物使剛而脆的水泥灰砂漿變得有一定的柔韌性，彈性模數(shù)降低，因此在負(fù)荷下有較高的塑性。
以上海寶冶工程技術(shù)公司生產(chǎn)的BY系列干混砂漿為例，主要研究了德國瓦克VINNAPAS可再分散乳膠粉。其特點如表1。
表1 VINNAPAS可再分散乳膠粉的特點
型號 基礎(chǔ)聚合物 性質(zhì)
外觀 平均粒徑（um） 粘度（cps）
(25℃.10rpm) 最低成膜溫度
(°C) 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg
(°C)
8031H VC/E/VL 白色粉末 90 2000 0 +1
8034H VC/E/VL 白色粉末 90 2000 0 +1
5010N Vac/E 白色粉末 90 2000 +4 +16
7031H Vac/VeoVa/E 白色粉末 90 2000 0 +4
3.1 可再分散乳膠粉對粘結(jié)強度的影響
在實際運用中，即便有界面處理劑的輔助作用，為保證BY系列干混砂漿能長期牢固地附著在基層上，添加一定量的5010N可再分散乳膠粉能確保有長期可靠的粘結(jié)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，BY系列干混砂漿的粘結(jié)強度均隨5010N可再分散乳膠粉摻量的增加而有顯著提高。
以破壞形式為例，摻入5010N可再分散乳膠粉的BY系列干混砂漿的粘結(jié)強度試驗的破壞均發(fā)生在材料內(nèi)或基面內(nèi)，而并不在界面處，表明其粘結(jié)性良好。
表2 5010N可再分散乳膠粉對BY系列干混砂漿粘結(jié)強度的影響
可再分散乳膠粉摻量（%） 0 1 2 3 4
與混凝土粘結(jié)強度（MPa） 0.52 1.20 1.46 1.65 2.08
注：粘結(jié)強度試件的養(yǎng)護條件為（23±2）℃，相對濕度為（50±5）%，28d。
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，5010N可再分散乳膠粉對BY系列干混砂漿的抗折、抗壓強度的影響如表3 所示。
表3 5010N可再分散乳膠粉對BY系列干混砂漿抗折、抗壓強度的影響
可再分散乳膠粉摻量（%） 抗折強度（MPa） 抗壓強度（MPa） 壓折比
0 4.68 76.8 16.41
1.0 5.87 68.6 11.69
2.0 7.32 60.5 8.27
3.0 8.75 60.1 6.87
4.0 12.15 59.6 4.91
注：抗折、抗壓強度試件的養(yǎng)護條件為（23±2）℃，相對濕度為（50±5）%，28d。
由表3 可見，隨5010N可再分散乳膠粉摻量的增加，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BY系列干混砂漿的脆性隨5010N可再分散乳膠粉摻量的增加而顯著降低。這將降低BY系列干混砂漿的彈性模量，提高其抗裂性。
4 可再分散乳膠粉在BY系列干混砂漿中的實踐應(yīng)用
正是由于可再分散乳膠粉具有上述這些獨特的性能，如抗水性，施工性及隔熱性等，近年來，上海寶冶工程技術(shù)公司在原有BY系列灌漿料、特種地坪的基礎(chǔ)上不斷增加干混砂漿品種，使其在BY系列干混砂漿中的應(yīng)用范圍更加廣泛，在灌漿料、軌道膠泥、結(jié)構(gòu)加固料、填縫膠泥、濾板填充料、瓷磚粘結(jié)劑、瓷磚勾縫劑、干粉界面劑、外墻外保溫砂漿、自流平砂漿、修補砂漿、裝飾砂漿、防水砂漿等各種干混砂漿中大顯身手。
實踐表明，可再分散乳膠粉在BY系列干混砂漿中的起到的作用主要有以下幾個方面：
表4 可再分散乳膠粉在BY系列干混砂漿中的作用
序號 階段 作用
1 BY系列干混砂漿凝結(jié)前 1.減少用水量；
2.提高可施工性；
3.延長可施工時間
2 BY系列干混砂漿凝結(jié)后 1.增強對所有的表面的粘附力
2.增加粘結(jié)力
3.增加繞曲力
4.增加彈性
5.改善抗?jié)B性
本文重點以BY系列干混砂漿中的BY系列灌漿料、修補砂漿、濾板密封填充料為例，對可再分散乳膠粉在BY系列干混砂漿中的實踐應(yīng)用情況闡述如下：
4.1 BY系列灌漿料
BY系列灌漿料是上海寶冶工程技術(shù)公司的主打產(chǎn)品，也是拳頭產(chǎn)品。目前市場上品種繁多良莠不齊，為了與市場上的作坊企業(yè)和假冒李鬼拉開檔次，產(chǎn)品除了常規(guī)的自流、早強高強、微膨脹、流動性好等特點外，上海寶冶工程技術(shù)公司不斷更新灌漿料配比，占領(lǐng)高端市場。
在BY系列灌漿料中加入可再分散乳膠粉，能顯著提高其粘結(jié)性和柔性。通過可再分散乳膠粉的耐皂化性可以控制砂漿接觸水和霜后的黏結(jié)度，通過醋酸乙烯與其它合適單體共聚可以制得耐皂化的聚合物。 利用以乙烯為不可皂化的共聚單體的經(jīng)驗制造含乙烯的可再分散乳膠粉，可以滿足對乳膠粉耐老化和耐水解性方面的全部要求，尤其在條件惡劣油污大的設(shè)備安裝現(xiàn)場更能體現(xiàn)優(yōu)勢。
研究還發(fā)現(xiàn)，在BY系列灌漿料加入可再分散乳膠粉后，除提高對基面的黏結(jié)強度外，同時還能顯著提高耐磨性，且能降低應(yīng)力，有助于避免形成收縮裂紋。
實踐也證明，加入可再分散乳膠粉后的BY系列灌漿料各項性能指標(biāo)都有較大的提高，如流動度達到了340mm以上，1天抗壓強度提高至30MPa以上，且無腐蝕性、抗沖擊、耐震動，膨脹率和鋼筋粘接力也遙遙領(lǐng)先同類產(chǎn)品。
4.2 BY系列修補砂漿
BY系列修補砂漿廣泛應(yīng)用在填補孔洞、填平凹凸不平的表面以及加厚水泥層。用可再分散乳膠粉調(diào)配的砂漿粘結(jié)強度在要修補的混凝土的抗張強度范圍之內(nèi)，此外，抗撓曲強度亦有相當(dāng)提高?？稍俜稚⑷槟z粉起粘結(jié)劑和保水劑的作用，即使未固化也能提高緊靠表面的薄砂漿層的凝固。用可再分散乳膠粉改性的修補砂漿對二氧化碳、二氧化硫、防凍監(jiān)等可能會損壞鋼筋混凝土的物質(zhì)的防透性提高。
在配制混凝土修補砂漿時可再分散乳膠粉通常與粉狀的消泡劑和其它添加劑同時使用。添加劑包括有保水劑，高效減水劑，緩凝劑和早強劑等。
2007年6月，上海某鋼鐵公司一深梁施工時由于振搗不充分，且施工中在模板接縫處及連接螺栓孔處漏漿，出現(xiàn)整跨梁露筋、梁底沒有保護層、柱頭處混凝土有漏振等現(xiàn)象。針對不同部位出現(xiàn)的蜂窩、露筋、孔洞等混凝土缺陷，施工單位采用了上海寶冶工程技術(shù)公司的修補砂漿，有針對性地進行缺陷修補，先鑿去蜂窩處薄弱松散的混凝土和突出的顆粒，將薄弱混凝土和突出的顆粒鑿去，孔洞周圍的松散混凝土和軟弱漿膜鑿除，再用壓力水沖洗刷洗干凈后支模，灑水充分濕潤后再用修補砂漿強力填塞搗實，并認(rèn)真養(yǎng)護，取得了很好的效果。
4.3 BY系列濾板密封填充料
BY系列濾板密封填充料是上海寶冶工程技術(shù)公司針對環(huán)保企業(yè)在污水處理方面的獨特需求，與國內(nèi)知名的環(huán)保企業(yè)聯(lián)合研制開發(fā)的新一代環(huán)保型水泥基產(chǎn)品，無收縮、黏結(jié)性能好、早強高強，并具有質(zhì)量可靠、縮短工期、降低成本和方便施工的優(yōu)點。它能使砼結(jié)合面形成緊密結(jié)合，廣泛應(yīng)用于污水處理池及各種過濾隔板的粘接填充，是環(huán)保領(lǐng)域快速施工時代的理想結(jié)合材料。
考慮到污水處理工藝為曝氣生物濾池，處理深度為二級生化處理，在配置濾板密封填充料時，加入合適的可再分散乳膠粉，以提高密封防水砂漿的粘結(jié)性和韌性，亦使密封防水砂漿具有高拒水性，而且能改善施工性能，便于施涂和抹平。使砂漿具有保水性和便于施工。
在實驗過程中，我們發(fā)現(xiàn)，由大塊的混凝土制成的過濾隔板由于溫度改變以及膨脹系數(shù)的差異，容易在結(jié)合面之間產(chǎn)生應(yīng)力，為了抵銷這種應(yīng)力砂漿層決不能發(fā)脆，而應(yīng)該有柔性以減少剪切應(yīng)力。在加入適合的可再分散乳膠粉，減少水泥用量就可以配成具有柔性的濾板密封填充料。
實踐也生動地證明了這一點。BY系列濾板密封填充料先后在江蘇宜興污水處理廠、河北廊坊富士康新泉污水處理廠、陜西省咸陽西郊污水處理廠、山東勝利油田東營污水處理廠二期擴建工程等項目中得到成功使用。
5. 結(jié)論
隨著我國建筑干混砂漿行業(yè)的快速發(fā)展，外加劑對干混砂漿成本的制約作用會逐漸降低?？稍俜稚⑷槟z粉國產(chǎn)化進程的加快，可能打破由國外供應(yīng)商控制我國膠粉市場的局面。這些都預(yù)示著外加劑對干混砂漿材料成本的制約瓶頸會很快突破。
BY系列干混砂漿各種性能可通過加入可再分散乳膠粉得到明顯改善?？紤]到聚合物砂漿的成本和使用條件,我們認(rèn)為在剛性粘結(jié)場合可提高水泥的摻量達到粘結(jié)效果,但在需要柔性粘結(jié)的場合應(yīng)增加膠粉摻量。
綜合而言，可再分散乳膠粉在BY系列干混砂漿中的性能主要體現(xiàn)在：
5.1 提高BY系列干混砂漿對各種基材的粘接性，保證在各種使用條件下砂漿粘接強度的耐久性。
5.2 降低BY系列干混砂漿的彈性模量，提高彈性和柔韌性。使材料能承受一定的基材形變、外力沖擊、溫度形變、凍融形變的影響。如能顯著提高BY系列灌漿料的動態(tài)抗開裂、抗沖擊性能和BY系列濾板密封料的抗熱老化性能。
5.3 降低BY系列干混砂漿的吸水量，使憎水效果更明顯，減少水及由水帶來的對成型后干粉砂漿的破壞。
5.4 提高BY系列干混砂漿的抗流掛性能和流動性，改善施工性能。
參考文獻
[1]上海寶冶工程技術(shù)公司，BY系列灌漿料，上海，2007
[2] 張雄，建筑功能外加劑，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003
[3]賀曼羅，建筑膠粘劑，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999
[4] 吳科如，張雄主編，土木工程材料，上海：同濟大學(xué)出版社，2005
[5]李銘臻，建筑工程材料，北京：中國建材工業(yè)出版社 ，1998
