聚合物改性水泥基复合材料在外墙装修中的应用

赵冬花，杨子涵

（周口市建设工程质量技术服务站,河南周口466000）

近年来的建筑工程领域中,水泥基材料成为建筑工程的主体建筑材料,因其具有原料来源广泛、成型快、强度高等优点在全世界范围内大量应用,且使用于绝大多数工作环境[1]。然而水泥基材料也有着明显的缺点,因其多孔结构和脆性较高的特点,水泥基材料的抗渗性能较低,易发生由于有害粒子如水分子、氯离子等的侵蚀而发生的水泥部分组分的老化及开裂,降低材料的性能和耐久的下降[2]。为了改善这种情况,研究人员使用复合材料如高分子纤维等与水泥基材料进行混合,以高分子材料独特的高韧性和高的比表面能,降低水泥水化过程产生的孔隙,增加水泥材料的粘弹性和对微裂纹起到桥连作用等,或是产生高分子聚合物,网状分布在水泥基材料的内部结构中,达到对水泥基材料的结构的改善和对水泥基材料柔韧性、抗渗性的增强等作用[3-4]。

1 外墙装饰工程中存在的问题

随着我国国民生活水平的逐步提高,建筑工程在承担基础的居住功能外还慢慢具有了美观、保温等其他功能。其中,建筑的美观属性很大程度上与建筑外墙装修相关,随着建材行业的发展,新型建材开始走向多元化、环保化的道路,以建筑砌块和瓷砖为代表的新型装修建材已经成为外墙装修工程的主要组成部分[5],然而外墙装饰工程的施工环节较为繁琐,且容易受到湿度、温度等多种因素的影响,降低外墙装修工程的质量,出现以下的问题：

（1）建筑砌块填充墙的开裂

建筑砌块填充墙的建成需要水泥砂浆的参与,水泥砂浆的水灰比等参数对水泥的性能影响极大,建筑砌块的多孔结构容易使得水泥砂浆中的水分渗入砌块中,抹灰工序的实施使得砌块中水分被快速吸干,在影响砌块性能的同时,这就导致了水泥砂浆的水灰比降低,影响水泥砂浆的粘结度,造成砌块之间砂浆强度的下降和抹面层结构疏松,引起空鼓、剥落等问题,甚至导致砌块填充墙框架的开裂和渗漏[6]。

（2）外墙瓷砖的脱落和水的渗漏

在对外墙进行瓷砖的贴附工作时,由于瓷砖的贴附过程是经由水泥砂浆将外墙和瓷砖粘合在一起来实现的,而贴附的施工通常是由施工人员对瓷砖进行手工的对齐与挤压的,容易造成砂浆的局部空鼓和四个角的翘边等现象,在经过温差变化或雨雪天气等环境影响下,砂浆的空鼓会成为外墙漏水渗水的通道,久之就会导致墙体的开裂和渗水[7]。

（3）外墙涂料发生起皮、脱落和开裂

外墙装修中,外墙涂料是极为重要的一环,外墙涂料的存在不仅有美化外墙外观的作用,还有隔离紫外线、延缓混凝土老化的功能,但建筑涂料的涂装经常会出现起皮、脱落和开裂的现象。这是涂料中腻子的组分引起的,腻子的耐水性不好,虽然经过改性后其耐水性得到改善,但在长时间的水环境下,仍会出现渗水等问题,其底膜易在水的作用下被破坏,无法形成有效的隔离层防止内部涂料的结构继续破坏。同时刮腻层在温差和干湿交替的作用下,会因为各组分的物理性质的差别产生内部应力,导致其完整性的破坏[8]。

2 聚合物改性水泥基复合材料的分类及应用

聚合物改性水泥基复合材料的主要组成部分是水泥和石膏,在加入经过活化处理后的有机高分子聚合物作为改性剂,混合其他材料如成膜材料、混合材料、颜填料等功能性添加剂,经过严格实验下的配合比制得粉末状复合材料[9]。聚合物改性水泥基复合材料延续了水泥基材料的高强度、耐腐蚀、耐火等优点,另具有了高分子聚合物的抗冻、抗裂和抗老化的特点[10]。同时,因为聚合物的加入,可以有效地降低水泥基材料的多空结构,使得聚合物改性水泥基复合材料的强度更好、粘结性更强,其制备工艺简单,制备成本较低,整个生产过程无污染、无有害气体挥发,是优秀的绿色环保新型建筑材料[11]。一般而言,按照材料的功能将其分为：防水界面剂、多彩防水腻子膏粉和防水胶结粉等[12]。无论是哪种材料,其生产过程都是绿色清洁的,且产品性能稳定,天气环境因素的影响微乎其微,且具备传统外墙装修建材所没有的耐水、耐晒和抗老化等优点,应用成本也不高,使用于绝大多数服役环境[13]。下面介绍几种常见的聚合物改性水泥基复合材料及其在相关工程上的应用,其分类及功能见表1。

表1 聚合物改性水泥基复合材料的分类及功能[14]Table 1 Functions and classifi cation of polymer-modifi ed cementitious composites

2.1 固不漏界面剂

固不漏界面剂是应用于建筑工程中防水界面的粘结处理复合材料的新型绿色环保的聚合物改性水泥基复合材料。当使用聚合物改性水泥基复合材料作为外墙装修的主要材料时,对墙体进行前处理是必须的步骤,使用毛刷等工具将固不漏界面剂在墙体上涂抹均匀,使得外墙的表面达到光滑平整的状态,以使外墙表面更顺利地进行防水层的施工。值得注意的是,当涂抹的厚度稍小时可能会出现局部区域无法抹涂均匀的情况,所以一般而言施工固不漏界面剂涂抹的厚度在1cm左右,等待固不漏界面剂硬化后进行防水抹面的施工工程。而防水抹面的施工也需要达到一定的厚度,一般在需要达到5mm左右。固不漏界面剂除了给防水抹面一个较好的施工环境,也能将墙体的水泥砂浆和墙体紧密结合,当防水抹面施工完毕后并找平后,在自然状态下养护后会和整个外墙呈现高强度的防水层。

但抹灰层和墙面的结合受到许多因素的影响,当界面受到机械作用或温差等外界因素影响时,两种组分之间的物理性质差异会使得界面会产生内应力,称之为偏心受拉,而这个偏心受拉的产生完全是由于墙体和涂层的性质差异导致的。这种内应力也是涂层出现微小裂缝的原因,为了解决裂纹的萌发,通常将水泥砂浆与基层的粘合性能进行提升,通过提升裂纹萌发临界应力值来降低墙体开裂的概率[15]。

2.2 防水界面剂在外墙涂装翻修中的应用

传统的建筑外墙装饰通常都是由贴附瓷砖或其他光滑平整的建筑材料达到的,此类装修风格美观大方,便于清洁和养护,然而此类建材在经过长时间的风化会变得粗糙并难以清洗,影响建筑的美观性。并且,此类外墙的装修很难进行维护和翻新,需要耗费大量的人力物力先将原来的装修去除再进行施工。而防水界面剂的开发使用使得不影响外墙美观的同时提供了更为简洁的维护和翻新过程。将防水界面剂在瓷砖表面进行前处理后,等待表面平整后进行翻新,不需要对原本装修进行拆卸等处理,减少了经济成本。

2.3 防水胶结粉在外墙涂料装饰上的应用

在外墙装修过程中,涂料的涂装过程需要对墙体和涂料有找平刮腻步骤,防水胶结粉的应用就是作用在此,其本质作用机理是对将涂膜进行厚质化,一般而言防水胶结粉会在墙面和涂抹的界面进行施工,通过保证墙体表面平整来达到维持涂膜整体完整功能性和厚质化的作用。防水胶结粉的防水功能也较为优秀,可以有效地防止界面间的空鼓等现象导致的渗水,加强涂抹和外墙基体之间的结合力,使涂膜的耐久性更好。防水胶结粉的施工过程也较为简单,尤其在施工面积较大时展现出更为优秀的施工简易性,在使用防水胶结粉的情况下可以跳过涂膜的找平刮腻步骤,有效降低外墙粉化和起皮的概率。

3 结语

聚合物改性水泥基复合材料在拥有水泥基材料的高力学性能的基础下还具有耐老化、抗冻、抗裂等优点,逐渐在外墙装修工程中开始逐渐有着更为广阔的应用。聚合物改性水泥基复合材料的施工过程也较为简单,且和涂膜等工艺的结合也表现出较为优秀的性能,有效地降低墙体开裂的几率,降低水分子的渗入,防止涂抹的失效。然而与聚合物改性水泥基复合材料相匹配的其他材料如腻子等并不齐全,不能有效地发挥其完整的功能性,还有着较大的发展空间。