可再分散乳胶粉在自流平地坪材料中的应用

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摘要：介绍干混砂浆中自流平地坪材料的分类和性能要求。研究了VINNAPAS RE5011L 可再分散乳胶粉对以矿物基无机粘结剂为基料的自流平地坪材料自流平性能的影响。试验结果表明，该可再分散乳胶粉可显著改进自流平材料的粘结强度、拉伸强度、耐磨性能及抗折强度。

关键词：干混砂浆；自流平；可再分散乳胶粉

如何能快速、经济、有效地得到平整、牢固的地坪一直是建筑业的一个课题。1957 年由德国威凯化学品公司首次成功开发出粉状聚合物———VINNAPAS 可再分散胶粉，并且在1969 年首次生产出专用于自流平地坪材料的可再分散乳胶粉后，使得生产靠自身流动性自主找平的新型干混砂浆“自流平地坪砂浆”，在技术上成为可能。经VINNAPAS 可再分散乳胶粉改性的自流平地坪材料，在多种性能方面已远远超过了传统地面找平砂浆。本文介绍VINNAPAS 可再分散乳胶粉在自流平地坪材料中的应用。

1 自流平地坪材料的分类与施工厚度

1. 1 分类

(1) 干混型自流平地坪材料按粘结成分不同可分为反应型自流平材料(如环氧类) 和矿物基自流平材料。本文主要讨论矿物基自流平材料。从矿物基自流平的无机粘结成分看， 又可分为“水泥基”[ 其中包括硅酸盐水泥与特种水泥(如铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等) ]和“石膏基”自流平材料。

(2) 根据自流平的承载要求差异可分为“底层自流平”，即在其干固后，作为各种铺设地材，如PVC 地板、地毯、木地板以及瓷砖的支撑层；相对应的为“面层自流平”，即在其干固后，面层上漆或不做任何涂覆就可作地面负载层。相对于底层自流平，面层自流平的性能要求要高得多，同时还可以着色。

1. 2 厚度

自流平层的厚度不一。底层自流平，在欧洲用于“浮动地面”上的自流平，即地面铺设有保温、隔音、隔潮等材料，自流平层不直接粘结在混凝土地面上，此时自流平的厚度通常为1～10 mm；而自流平层直接与地面结构粘结在一起时，厚度通常为5～30 mm。面层自流平由于成本较高，铺设的厚度相对较薄，或与性能、成本较低的底层自流平层配合使用。此外，厚度的要求还取决于地面的平整度。

2 对自流平材料的性能要求

从实际应用出发，合格的自流平材料主要应具备以下性能：

(1) 与水混合后：在不离析条件下的良好流动性；合理的可施工与自流平时间；快速干固的特性。

(2) 干固后的物理特性：符合设计要求的承载能力；与底层优良的粘结力；弹性模量的匹配性与适当柔性(抗弯折力) ；良好的内聚力与耐磨性；收缩匹配性与低收缩；室内应用的环保特性(低挥发有机物含量) 。

目前，欧洲已将自流平地坪材料归入最新制定的地坪砂浆标准( EN DIN 13813 ：2002) 。

3 可再分散乳胶粉对自流平材料性能影响

以无机粘结剂三元体系———m[铝酸盐水泥(高铝水泥) ] ∶m(硅酸盐水泥) ∶m(石膏) = 20 ∶13 ∶12 为水泥基自流平材料的基础配方，考察VINNAPAS 自流平专用RE5011L 型可再分散乳胶粉(以下简称RE5011L 乳胶粉) 对自流平材料性能的影响。乳胶粉的掺量均以自流平干混砂浆的质量百分比计。试验所用的硅酸盐水泥为德国产32. 5 级硅酸盐水泥， 高铝水泥为法国芳都水泥。

3. 1 可再分散乳胶粉对粘结强度的影响

由于自流平地坪施工的特殊性： (1) 自流平层为二次附加层； (2) 自流平层施工厚度通常较一般地坪砂浆薄； (3) 自流平地坪施工后，为快速交付使用，通常不做养护或养护时间极短； (4) 自流平层需对抗来自于不同材料的热应力； (5) 有时自流平材料被用于难以附着的基面。因此，即便有界面处理剂的辅助作用，为保证自流平层能长期牢固地附着在基层上，添加一定量的RE5011L 乳胶粉能确保自流平材料有长期可靠的粘结力。无论在吸收性基面(如混凝土等) 、有机类基面(如木材) 或非吸收基面(如金属，例如船甲板) 上，自流平材料的粘结强度均随RE5011L 乳胶粉掺量的增加而有显著提高(见表1) 。以破坏形式为例，掺入RE5011L 乳胶粉的自流平材料的粘结强度试验的破坏均发生在自流平材料内或基面内，而并不在界面处，表明其粘结性良好。

3. 2 可再分散乳胶粉对耐磨性能的影响

虽然底层自流平材料的耐磨性要求不如面层高，但由于地面不可避免地要承受各种动态与静态应力[来自家具脚轮、铲车(如库房) 和车轮(如停车场) 等] ，一定的耐磨性是自流平地面具有长期耐久性的重要性能之一。耐磨试验按prEN 13892 - 5 ：2000 规定的测试方法进行，自流平样品在标准实验室条件[ (23 ±2) ℃，相对湿度(50 ±5) %]养护7 d 后，以200 kg 负载的钢轮在自流平材料样品上作二维来回碾压10 000 次的动态剪切应力模仿重载碾压，然后转入(18 ±1) ℃水中养护7 d 后，重复以上试验，测量自流平材料的磨失量与平均磨痕深度，试验结果见表2。

由表2 可见，随RE5011L 乳胶粉掺量的增加，自流平材料的耐磨性有非常显著的提高；而未掺加RE5011L 乳胶粉的自流平材料在实验室养护7 d 后，往复碾压仅进行4800 次便已磨损透底。这是由于RE5011L 乳胶粉增强了自流平材料的内聚力，并且提高了自流平材料的塑性(即可变形性) ，使其能很好地分散来自滚轮的动态应力。

3. 3 可再分散乳胶粉对抗折、抗压强度的影响

在水灰比与含气量恒定的条件下，RE5011L 乳胶粉掺量对水泥基地坪材料的抗折、抗压强度的影响如表3 所示。试样的养护条件为： (23 ±2) ℃，相对湿度(50 ±5) % ，28 d。由表3 可见，随RE5011L 乳胶粉掺量的增加，抗压强度略有下降，而抗折强度明显提高，即压折比(抗压强度/ 抗折强度) 逐渐减少。这反映了自流平地坪材料的脆性随RE5011L 乳胶粉掺量的增加而显著降低。这将降低自流平地坪材料的弹性模量，提高其抗裂性。

3. 4 可再分散乳胶粉对拉伸性能的影响

RE5011L 乳胶粉掺量对自流平地坪材料的本体拉伸强度与断裂伸长率的影响见表4。试样经(23 ±2) ℃、相对湿度(50 ±5) %养护28 d。

由表4 可见，随RE5011L 乳胶粉掺量的增加，自流平材料的内聚力(拉伸强度) 有显著的提高，同时水泥基自流平材料的柔性与可变型性也有明显提高。这与RE5011L 乳胶粉本身的拉伸强度是水泥的10 倍以上是相一致的。从试验结果看，当掺量为4 %时，拉伸强度提高超过180 %、断裂伸长率提高超过200 %。从健康与舒适性的角度看，这种柔韧性的提高有利于降低噪音及改善人体长期站立其上的疲劳度。

3. 5 用受阻收缩试验方法测试收缩性

控制水泥基自流平地坪材料的收缩与实现快干快硬的重要途径就是利用三元或二元无机粘结体系的钙矾石的生成来实现。一个好的自流平地坪材料的收缩一般仅为传统找平砂浆的几分之一。为此，威凯公司的应用实验室在研究开发自流平地坪材料配方的同时，创造性地进行了独特的受阻收缩试验，使得在配方研发中能对无机粘结剂的比例调节更为合理，并使对自流平材料收缩的控制更直观，更能附合自流平材料长期耐久性的要求。图1 为4 个不同配方的无机粘结料在2 种不同养护条件下的受阻收缩值的演变趋势。试样的养护条件为：先在(35 ±2) ℃、相对湿度(70 ±5) %下养护28 d ，然后在(18 ±1) ℃水中再养护28 d。

4 结语

矿物基自流平砂浆作为现代干混砂浆材料中最复杂的产品之一，其各种性能可通过加入RE5011L 乳胶粉得到明显改善。RE5011L 乳胶粉与威凯公司研制开发的其它可再分散乳胶粉在干混砂浆中的主要功能相一致，其对增加自流平地坪材料的拉伸强度、柔性及增强与基面的粘结力方面可发挥重要的作用。VINNAPAS 的某些专门用于自流平地坪材料的可再分散乳胶粉，在降低可挥发有机物含量(VOC) 、辅助流平性及降低离析方面都作了进一步的改进。

作者简介：张杰，男，1971 年生，威凯上海技术中心技术市场部经理， 主要从事干混砂浆技术研究与推广。地址：上海市张江高科技园区郭守敬路351 号明泰楼甲单元，电话：021 - 50801122 - 113。