從上世紀70年代初開始,外墻外保溫及飾面系統(tǒng)(以下簡稱“EIFS”)首先在德國推廣應用,進入90年代以后,該系統(tǒng)越來越受到用戶歡迎,主要是由于此系統(tǒng)具有節(jié)約能源,可構筑更健康的居住環(huán)境,延長建筑物結構壽命等特點。就推廣應用EIFS墻體保溫系統(tǒng)的使用面積來看,德國居世界第一(約有85%的EIFS采用的是聚苯乙烯板做保溫材料),緊隨其后的是美國。
原則上,EIFS可以采用各種不同種類的粘結劑。最初使用最多的是以聚合物乳液為基料的即用型粘結劑,但這種粘結劑在施工現(xiàn)場由于操作不當會導致許多質量上的問題,特別是在將其與水泥和水混合的時候,常常由于聚合物和水泥的混合比例不當,引起EIFS在施工中出現(xiàn)質量問題。采用雙組份體系時(即將聚合物乳液與水的混合物在施工現(xiàn)場與水泥和砂混合)也有同樣的問題存在。經過實踐證明,使用聚合物改性的干混砂漿(即單組份體系)則要比使用雙組份體系優(yōu)越得多,其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在儲存和運輸?shù)姆奖慵笆┕さ目煽啃缘葞讉€方面。由于單組份體系的各種配料都已經預先在工廠中混合好,完全避免了現(xiàn)場混料錯誤的發(fā)生。在此,本文以可再分散乳膠粉對EIFS底層性能的影響進行介紹。
按照歐洲標準規(guī)范(草案),底層的定義為:是一個包括增強網(wǎng)的直接涂覆在保溫材料表面的涂層,底層必須根據(jù)系統(tǒng)的要求來選擇。同時指出“底層對EIFS系統(tǒng)的機械性能有決定性影響?!?nbsp;
為了保證有足夠的技術性能,底層通常會通過加入3~6%的可再分散乳膠粉來進行改性??稍俜稚⑷槟z粉可以由聚合物乳液通過噴霧干燥來制得,這種粉末與水混合后又會分散成原來的乳液,并作為典型的聚合物粘接劑發(fā)揮作用。為了確保一個極薄(3mm)的底層有足夠的保護能力,加入可再分散乳膠粉顯得尤為重要。通過聚合物改性,防護層的粘結性能、變形能力以及抗沖擊性能都得到改進,這樣就能保證系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性。如果底層是經可再分散乳膠粉正確改性處理的,就可以選擇多種材料作為飾面層(如有機合成涂料、硅樹脂涂料、有機硅涂料和水泥基涂料等)。從整個系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性考慮,飾面層涂料同樣也應該采用可再分散乳膠粉進行改性,以達到面層與底層的相互匹配。
對此,通過實驗采用4種不同的可再分散乳膠粉,分別按規(guī)定的配方制成底層試板,考察底層與EPS板的粘結性、憎水性、機械穩(wěn)定性、耐候性等性能。這4種粉末分別是:粉末A為乙酸乙烯脂-乙烯共聚物(VAc/E)、粉末B為乙烯-月桂酸乙烯-氯乙烯共聚物(含有機硅改性)(VAc/E/Si)、粉末C為乙酸乙烯脂-乙烯共聚物(含外加憎水劑)(VAc/E/Zn)、粉末D為乙酸乙烯脂-支鏈高級脂肪酸乙烯酸共聚物(VAc/VV)。從中可以看出,在測試序列中,僅僅更換底層板配方中的可再分散乳膠粉種類,而其它原材料則保持不變。
與EPS板的粘結性。試板于標準條件養(yǎng)護12d后,浸水48h,測試粘結強度。其中含粉末B的粘結劑表現(xiàn)出與EPS最強的粘結力。只有加入適當數(shù)量的可再分散乳膠粉并正確選擇乳膠粉種類,才能確保與基面有足夠的粘結力和底層良好的柔韌性。
憎水性。雖然EIFS的飾面層具有耐候保護的作用,但底層也應當有憎水性能,這將提高整個系統(tǒng)的耐候性和長期穩(wěn)定性。另外,在某些外墻結構的設計中,門窗周圍僅僅刷漆而不作飾面層,這就使聚合物改性底層的憎水性顯得更為重要。如果系統(tǒng)內部進水,不僅會大大降低隔熱效果,還會由于微生物以及結冰等因素,破壞整個系統(tǒng)。
根據(jù)DIN52617要求,通過測定一定時間以后實驗樣品的吸水量來對憎水性進行測定。含粉末B的粘結劑樣品具有極好的憎水性,含有后加入憎水劑的粉末C并未顯示出良好的憎水性。同樣,粉末D的憎水性也沒有預計的那樣好。含憎水性粉末B的底層不僅僅在與水接觸的表面,而且在整個材料內部都具有極好的防水性能,這主要是由于粉末B不僅本身具有憎水性,而且其加水攪拌的和易性仍然保持良好,這在后加憎水劑的產品中是極為少見的。
機械穩(wěn)定性。因為EPS板自身并不具有耐候性及機械穩(wěn)定性,而且極易變形,所以底層必須對其起到保護的作用。同時,由于EPS板隨時間的推移還要產生收縮,底層必須能夠吸收其產生的收縮應力。適合的增強網(wǎng)與底層正確結合可保證對基面的良好粘接與足夠的柔性,最終將得到一個很好的EIFS。一個脆性的低柔性的底層,將會導致對基面粘接的降低以致于開裂并最終從表面上脫落,從而導致整個EIFS的解體而失敗。底層的機械穩(wěn)定性通過以下2種方法測得:(1)對在標準狀況(23℃,相對濕度50%)下存放后的樣品進行金屬球(500g和1000g)沖擊試驗,數(shù)值越高表明機械穩(wěn)定性能更好。(2)在UEAtc墻(符合歐盟協(xié)議的一種建筑墻體)上根據(jù)EOTA草案進行貫穿試驗,直徑越小,單位面積上的能量越高,表明對能量的吸收越好。
貫穿試驗結果。根據(jù)實驗結果表明采用含粉末A的底層在沖擊試驗和貫穿試驗中均表現(xiàn)出良好的機械穩(wěn)定性。含粉末B的同樣有較突出的效果。
耐候性。前面試驗顯示了選擇合適的可再分散乳膠粉對底層進行改性,可顯著提高底層的性能。在UEAtc耐老化墻上做的耐老化試驗同樣可以證明這一點。耐老化試驗是根據(jù)EOTA草案進行的,共進行80個循環(huán),每個循環(huán)包括以下3個步驟:(1)70℃,相對濕度10%,3h;(2)15℃,雨淋,1h;(3)15℃,2h。對測試結果進行視覺比較,發(fā)現(xiàn)采用粉末B和粉末C的底層具有良好的耐老化性,該結果表明了使用憎水性可再分散乳膠粉作為粘結劑的重要性。
因此,底層材料在EIFS系統(tǒng)中具有重要的作用,底層中采用可再分散乳膠粉能明顯地改善EIFS各方面的性能和品質。使用合適的憎水性可再分散乳膠粉(粉末B)可以提高防護層與EPS板之間的粘結性,并且極大地改善系統(tǒng)的機械穩(wěn)定性(柔韌,無開裂);具有憎水性的低Tg的可再分散乳膠粉的綜合性能良好。另外,可再分散乳膠粉能使改性水泥砂漿的憎水性均勻分布,從而使底層的吸水率下降。在UEAtc墻上進行的實驗表明,采用不同的可再分散乳膠粉底層的機械穩(wěn)定性差別很大。
原則上,EIFS可以采用各種不同種類的粘結劑。最初使用最多的是以聚合物乳液為基料的即用型粘結劑,但這種粘結劑在施工現(xiàn)場由于操作不當會導致許多質量上的問題,特別是在將其與水泥和水混合的時候,常常由于聚合物和水泥的混合比例不當,引起EIFS在施工中出現(xiàn)質量問題。采用雙組份體系時(即將聚合物乳液與水的混合物在施工現(xiàn)場與水泥和砂混合)也有同樣的問題存在。經過實踐證明,使用聚合物改性的干混砂漿(即單組份體系)則要比使用雙組份體系優(yōu)越得多,其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在儲存和運輸?shù)姆奖慵笆┕さ目煽啃缘葞讉€方面。由于單組份體系的各種配料都已經預先在工廠中混合好,完全避免了現(xiàn)場混料錯誤的發(fā)生。在此,本文以可再分散乳膠粉對EIFS底層性能的影響進行介紹。
按照歐洲標準規(guī)范(草案),底層的定義為:是一個包括增強網(wǎng)的直接涂覆在保溫材料表面的涂層,底層必須根據(jù)系統(tǒng)的要求來選擇。同時指出“底層對EIFS系統(tǒng)的機械性能有決定性影響?!?nbsp;
為了保證有足夠的技術性能,底層通常會通過加入3~6%的可再分散乳膠粉來進行改性??稍俜稚⑷槟z粉可以由聚合物乳液通過噴霧干燥來制得,這種粉末與水混合后又會分散成原來的乳液,并作為典型的聚合物粘接劑發(fā)揮作用。為了確保一個極薄(3mm)的底層有足夠的保護能力,加入可再分散乳膠粉顯得尤為重要。通過聚合物改性,防護層的粘結性能、變形能力以及抗沖擊性能都得到改進,這樣就能保證系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性。如果底層是經可再分散乳膠粉正確改性處理的,就可以選擇多種材料作為飾面層(如有機合成涂料、硅樹脂涂料、有機硅涂料和水泥基涂料等)。從整個系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性考慮,飾面層涂料同樣也應該采用可再分散乳膠粉進行改性,以達到面層與底層的相互匹配。
對此,通過實驗采用4種不同的可再分散乳膠粉,分別按規(guī)定的配方制成底層試板,考察底層與EPS板的粘結性、憎水性、機械穩(wěn)定性、耐候性等性能。這4種粉末分別是:粉末A為乙酸乙烯脂-乙烯共聚物(VAc/E)、粉末B為乙烯-月桂酸乙烯-氯乙烯共聚物(含有機硅改性)(VAc/E/Si)、粉末C為乙酸乙烯脂-乙烯共聚物(含外加憎水劑)(VAc/E/Zn)、粉末D為乙酸乙烯脂-支鏈高級脂肪酸乙烯酸共聚物(VAc/VV)。從中可以看出,在測試序列中,僅僅更換底層板配方中的可再分散乳膠粉種類,而其它原材料則保持不變。
與EPS板的粘結性。試板于標準條件養(yǎng)護12d后,浸水48h,測試粘結強度。其中含粉末B的粘結劑表現(xiàn)出與EPS最強的粘結力。只有加入適當數(shù)量的可再分散乳膠粉并正確選擇乳膠粉種類,才能確保與基面有足夠的粘結力和底層良好的柔韌性。
憎水性。雖然EIFS的飾面層具有耐候保護的作用,但底層也應當有憎水性能,這將提高整個系統(tǒng)的耐候性和長期穩(wěn)定性。另外,在某些外墻結構的設計中,門窗周圍僅僅刷漆而不作飾面層,這就使聚合物改性底層的憎水性顯得更為重要。如果系統(tǒng)內部進水,不僅會大大降低隔熱效果,還會由于微生物以及結冰等因素,破壞整個系統(tǒng)。
根據(jù)DIN52617要求,通過測定一定時間以后實驗樣品的吸水量來對憎水性進行測定。含粉末B的粘結劑樣品具有極好的憎水性,含有后加入憎水劑的粉末C并未顯示出良好的憎水性。同樣,粉末D的憎水性也沒有預計的那樣好。含憎水性粉末B的底層不僅僅在與水接觸的表面,而且在整個材料內部都具有極好的防水性能,這主要是由于粉末B不僅本身具有憎水性,而且其加水攪拌的和易性仍然保持良好,這在后加憎水劑的產品中是極為少見的。
機械穩(wěn)定性。因為EPS板自身并不具有耐候性及機械穩(wěn)定性,而且極易變形,所以底層必須對其起到保護的作用。同時,由于EPS板隨時間的推移還要產生收縮,底層必須能夠吸收其產生的收縮應力。適合的增強網(wǎng)與底層正確結合可保證對基面的良好粘接與足夠的柔性,最終將得到一個很好的EIFS。一個脆性的低柔性的底層,將會導致對基面粘接的降低以致于開裂并最終從表面上脫落,從而導致整個EIFS的解體而失敗。底層的機械穩(wěn)定性通過以下2種方法測得:(1)對在標準狀況(23℃,相對濕度50%)下存放后的樣品進行金屬球(500g和1000g)沖擊試驗,數(shù)值越高表明機械穩(wěn)定性能更好。(2)在UEAtc墻(符合歐盟協(xié)議的一種建筑墻體)上根據(jù)EOTA草案進行貫穿試驗,直徑越小,單位面積上的能量越高,表明對能量的吸收越好。
貫穿試驗結果。根據(jù)實驗結果表明采用含粉末A的底層在沖擊試驗和貫穿試驗中均表現(xiàn)出良好的機械穩(wěn)定性。含粉末B的同樣有較突出的效果。
耐候性。前面試驗顯示了選擇合適的可再分散乳膠粉對底層進行改性,可顯著提高底層的性能。在UEAtc耐老化墻上做的耐老化試驗同樣可以證明這一點。耐老化試驗是根據(jù)EOTA草案進行的,共進行80個循環(huán),每個循環(huán)包括以下3個步驟:(1)70℃,相對濕度10%,3h;(2)15℃,雨淋,1h;(3)15℃,2h。對測試結果進行視覺比較,發(fā)現(xiàn)采用粉末B和粉末C的底層具有良好的耐老化性,該結果表明了使用憎水性可再分散乳膠粉作為粘結劑的重要性。
因此,底層材料在EIFS系統(tǒng)中具有重要的作用,底層中采用可再分散乳膠粉能明顯地改善EIFS各方面的性能和品質。使用合適的憎水性可再分散乳膠粉(粉末B)可以提高防護層與EPS板之間的粘結性,并且極大地改善系統(tǒng)的機械穩(wěn)定性(柔韌,無開裂);具有憎水性的低Tg的可再分散乳膠粉的綜合性能良好。另外,可再分散乳膠粉能使改性水泥砂漿的憎水性均勻分布,從而使底層的吸水率下降。在UEAtc墻上進行的實驗表明,采用不同的可再分散乳膠粉底層的機械穩(wěn)定性差別很大。