腻子作为平整墙体表面的一种厚浆状装饰型材料，被广泛应用于建筑工程中。最初外墙涂料饰面一般不使用腻子，而是直接在基面上涂刷涂料。当基材有孔洞或龟裂出现时，进行局部批刮腻子。随着对建筑外观及相关技术要求的不断提高，直接涂刷涂料形成的外墙墙体平整度已达不到工程验收要求，因此施工单位开始在基材表部大面积使用腻子。传统腻子大多使用的是107 胶加水泥和纤维素醚，并且是现场配制，因此其质量无法保证，有时甚至会出现内外墙腻子的混用，造成一些工程质量问题。近年来随着建筑涂料的发展，建筑墙面腻子得到大量应用，特别是外墙涂装。目前在全国范围内绝大多数都是使用商品腻子粉，现场使用建筑胶水配制腻子的情况逐渐被取代。然而腻子在施工过程中，经常会产生一些问题，比如粉刷过后会出现起皮、龟裂等现象。这些问题严重影响了建筑外观及工程验收，是大多数施工单位面临的较为棘手的问题。本研究针对上述问题，提出在腻子粉中加入偏高岭土，对腻子进行适当改性，从技术和成本等方面探讨解决腻子起皮、开裂等问题的科学方法。 偏高岭土是以高岭土为原料，在适当的温度下经过脱水形成的无水硅酸铝。由于偏高岭土分子排列不规则，一般呈现热力学介稳状态，所以其在适当条件下具有胶凝性。而且偏高岭土是颗粒状的，所以其具有良好的填充性。偏高岭土主要成分是Al2O3和SiO2，与水泥水化时产生的Ca(OH)2反应生成水泥石，可以提高腻子的黏结强度。并且从经济方面来考虑，偏高岭土可以代替部分水泥和乳胶粉，适当降低成本。 本文通过室内对比试验，研究偏高岭土掺量与建筑外墙腻子抗折强度的关系，确定性能最佳的腻子配合比;分析偏高岭土可以代替胶粉量的比例，确定成本控制情况下性能最好的腻子配合比;通过色谱仪测试腻子试样中的Ca2 + 的浓度变化，分析偏高岭土对于泛碱的抑制作用。本研究成果可以为腻子样品的工业生产降低成本，并为其性能的进一步改善优化研究提供一定参考。1 试验材料与方法1． 1 偏高岭土掺量对腻子抗折强度影响试验通过控制腻子试样中偏高岭土的掺量，制作不同的腻子试样，具体配合比与计算数据如表1，2 所示( 每组总量为1 500g，水灰比为0． 7)。以上每组数据制作3 个平行样，用水泥净浆搅拌机搅拌1min 后，放入事先清理好的40mm × 40mm × 160mm 规格的模具中，在振动台上振动1min，并在常温下放置1d 后用脱模机进行脱模，然后放入养护箱内。在放置7d 和28d 后，分别取出1 组测试其抗折强度。 1． 2 成本控制下的腻子最佳配合比试验在上节试验的基础上，保持每组试样偏高岭土的掺量不变，增加砂的掺量，对应着减少乳胶粉的掺量。具体配合比与计算数据如表3，4 所示( 每组总质量为1 500g，水灰比为0． 72)。具体试验过程与上节相同，放置7d 和28d 后，测试腻子试样的抗折强度。 1． 3 偏高岭土抑制腻子泛碱试验利用色谱仪测试所有腻子试样中钙离子的浓度变化。试验配合比不变，每组的具体量定为10g，具体数据如表5，6 所示。试验的具体步骤为:①按照表5，6的配合比配置8 个腻子试样，放入样品袋中，在阴凉干燥的地方放置28d 后，取出样品2g 左右，用研钵研碎至粉末状并放入样品袋中密封放好;②用精密称量仪器称量每个样品0． 5g，并分别放入提前干燥好的500ml 烧杯中，标号后用塑料袋密封;③用量筒称量400ml 去离子水，分别加入以上烧杯中，放置1h。准备8 个5mL 试管，并用去离子水分别清理4 遍;④用吸管分别吸取放置1h 后的8 个试液，注入清洗好的5mL 试管中;⑤用吸管分别吸取试管中的试液，注入色谱仪中，大概每隔10min 测试一个试液样品，测试结果如图9，10 所示。 2 试验结果及分析2． 1 偏高岭土掺量对腻子抗折强度的影响不同偏高岭土掺量的腻子试样在养护7d 和28d后测得的抗折强度结果如图1 所示。图2 是分别养护7d 和28d 后，掺加偏高岭土的腻子试样与没有添加偏高岭土的腻子试样抗折强度增加率曲线。 图1 的测试结果表明，随着偏高岭土掺量的增加，腻子试样的抗折强度逐渐增加。试验数据还显示，虽然腻子试样中水泥掺量也逐渐减少，但其抗折强度并未减弱，反而增加。据此判断，偏高岭土的添加在一定程度上提高了腻子的抗折强度。究其原因，主要是在腻子配制过程中，水泥熟料矿物发生水化反应，生成C－ S － H(水化硅酸钙)和Ca(OH)2。偏高岭土中的Al2O3在常温、常压下具有很强的化学活性，在遇到氢氧化钙、石膏时，会迅速反应生成钙钒石，增加了水泥砂浆中钙钒石含量，加速水泥的凝结过程。在石膏反应完成后，高硫型水化硫酸钙开始向单硫型水化硫酸钙转变，剩余的偏高岭土则与水泥熟料水化生成的氢氧化钙继续反应生成C － S － H，C2AH6以及C4AH13等有效水化产物，降低了水泥砂浆体中氢氧化钙的含量，从而改善了硬化水泥石的内部结构，提高了水泥强度。另外，本次试验所用的偏高岭土细度为1 250 目，比水泥的粒度更细，填充性更好，使得砂浆的密实度得到很大提高。并且形成的水化硅酸钙矿物凝胶能够堵住砂砾之间的毛细通道，抑制水泥上浮，从而在一定程度上增加了水泥砂浆的强度。从最终的试验测试结果可知，当偏高岭土的掺量为4% 时，其腻子的强度值最高，达到4． 5MPa。并且从图2 可以看出，在养护28d后，相对于没有添加偏高岭土的腻子试样的平均抗折强度增长率在此时也是最大的，达到55%。2． 2 成本控制下的腻子最佳配合比试验图3 是依据表3，4 配合比，在养护7d 和28d 后测得的腻子抗折强度试验结果。图4 是分别养护7d 和28d 后，掺加偏高岭土的腻子试样与上节试验中养护7d 和28d 没有添加偏高岭土的腻子试样抗折强度的增加率曲线。 图4 测试结果显示，在等成本并且保证腻子强度的情况下，随着偏高岭土掺量的增加，胶粉量的减少，腻子的平均抗折强度整体上是逐渐增大的。这说明偏高岭土可以代替一部分水泥和胶粉。出现上述情况的主要原因是偏高岭土中的Al2O3和SiO2会与水泥水化所产生的Ca(OH)2反应，生成具有胶凝性的水化硅酸钙。另外，在腻子的成分中，偏高岭土的价格在2 000元/t 左右，而胶粉的价格为20 000 元/t 左右，纤维素醚是最贵的，达到30 000 /t 以上。那么本次试验所确定的在等成本情况下强度最高的腻子配合比为:水泥占27%、偏高岭土占3%、胶粉占0． 7%、纤维素醚占0． 3%、砂占69%，水灰比定为0． 7。此配合比相对于偏高岭土掺量对腻子试样抗折强度影响试验中的配合比，其在每吨腻子中能节省0． 3% 的胶粉，即在每吨腻子中可以节省近700 元，从而大大降低了生产成本。2． 3 偏高岭土抑制泛碱的试验结果与分析一般的建筑外墙腻子在具体的使用中会由于水分的蒸发而出现泛碱现象。主要是由于腻子中的硅酸盐遇水气发生水解反应，生成的氢氧根与钙离子反应生成溶解度较小的氢氧化钙。如果天气温度过高，水蒸气蒸发，就会将氢氧化钙从墙体中析出。时间过长之后，就会使得原本涂饰的涂料或者油漆等涂饰品被顶起，不再黏附墙面，由此就会出现墙体泛白、起皮、脱落等现象。泛碱现象通常发生在2 个阶段:①第1 阶段发生在涂刷外墙腻子的前期，水泥水化产生的氢氧化钙随着水分的蒸发，迁移到水泥砂浆试样的表面，随后与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙;②第2 个阶段发生在粉刷的砂浆硬化后再次遇到雨水或生活用水时，水分渗透到腻子中，溶解了部分氢氧化钙。当砂浆变干时，溶解的碱性物质随着水分蒸发被迁移到了砂浆表面，再次发生泛碱现象。而由图5 和图6 的测试结果可以看出，随着偏高岭土量的增加，腻子中Ca2 + 的浓度在整体上逐渐下降。偏高岭土的成分主要是二氧化硅和氧化铝。加入偏高岭土之后，偏高岭土成分中的氧化铝和二氧化硅会在水环境下分别迅速与氢氧化钙反应生成水化硅酸钙和偏铝酸钙，它们反应的化学方程式分别为: 在2 种反应的生成物中，Ca［Al(OH)4］2和Ca-SiO3都是以沉淀的形式存在的。所以会消耗Ca(OH)2，减少Ca2 + 的浓度，降低其析出墙体的量，减少其与空气中CO2反应所生成CaCO3的量，进而在一定程度上抑制墙体出现泛碱现象。并且如图5 所示，当偏高岭土的掺量为3%时，其效果最为明显。3 结语1)偏高岭土对于建筑外墙腻子的强度有显著的提高作用，并且偏高岭土的掺量为3% 时，腻子的强度最大，此时的配合比为:水泥占27%，偏高岭土占3%，胶粉占1%，纤维素醚占0． 3%，砂占68． 7%，水灰比定为0． 72。2)在保证腻子强度情况下，适当增大偏高岭土量，减少胶粉量，可以显著降低生产成本。每生产1t 建筑外墙腻子，其生产成本降低约700 元。3)偏高岭土对于建筑外墙腻子泛碱具有明显的抑制作用，并且当偏高岭土的掺量为3% 时，其效果最为明显。 |
