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可再分散乳胶粉是一种常用的有机胶凝材料，它是通过喷雾干燥以聚乙烯醇等为保护胶体的聚合物乳液而得到的粉末，这种粉末遇水后可重新均匀地分散于水中，形成乳液。掺加可再分散乳胶粉可改善新拌水泥砂浆的保水性能，以及硬化水泥砂浆的粘结性能、柔性和抗渗性、耐腐蚀性等。
目前市场主要应用的可再分散乳胶粉有：醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉(VAC/E)、乙烯与氯乙烯及月桂酸乙烯酯三元共聚胶粉(E/VC/VL)、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉(VAC/E/Veo Va)、醋酸乙烯酯均聚胶粉(PV AC)、苯乙烯与丁二烯共聚胶粉(SBR)、其他二元与三元共聚胶粉、其他加入功能性添加剂的配方胶粉、其他加入功能性添加剂与一种以上胶粉的配方胶粉等。
本文针对可再分散乳胶粉在水泥砂浆中的作用机理和对水泥砂浆的性能影响展开讨论，希望对水泥砂浆中可再分散乳胶粉的正确应用有一定参考价值。
2 可再分散乳胶粉的组成
可再分散乳胶粉通常为白色粉末，但也有少数产品呈其他颜色。可再分散乳胶粉的成分主要包括以下几种。
(1) 聚合物树脂。聚合物树脂位于胶粉颗粒的核心部分，也是可再分散乳胶粉发挥作用的主要成分，如聚醋酸乙烯酯/乙烯树脂，苯乙烯/丁二烯树脂，乙烯/氯乙烯/月桂酸乙烯酯树脂等;
(2) 添加剂(内)。添加剂(内)起到改善树脂性能的作用。如降低树脂成膜温度的增塑剂。并非每一种乳胶粉都有添加剂成分，如醋酸乙烯酯/乙烯共聚树脂就不需要添加增塑剂。
(3) 保护胶体。保护胶体为在可再分散乳胶粉颗粒的表面包裹的一层亲水性材料。绝大多数可再分散乳胶粉的保护胶体为聚乙烯醇。
(4) 添加剂(外)。为进一步改善可再分散乳胶粉的性能，通常还添加除增塑剂以外的其他添加剂，这里称作添加剂(外)。通常，可再分散乳胶粉中添加超塑化剂来改善乳液的流动性和分散性。
(5) 抗结块剂。抗结块剂通常为细矿物填料，起作用在于防止乳胶粉在储运过程中结块，也利于乳胶粉产品从纸袋或槽车中倾倒时的出来。
3可再分散乳胶粉的作用机理
3.1 对水泥水化进程和浆体结构的影响
刘志勇[2]认为，加入乳胶粉的水泥基材料只要接触水，水化反应就开始进行，氢氧化钙溶液很快达到饱和并析出晶体，同时生成钙矾石晶体及水化硅酸钙凝胶体，乳液中的聚合物颗粒便沉积到凝胶体和未水化水泥颗粒上。随着水化反应的进行，水化产物增多，聚合物颗粒逐渐聚集在毛细孔中，并在凝胶体表面和未水化水泥颗粒上形成紧密堆积层。聚集的聚合物颗粒逐渐填充毛细孔，但不能完全填充到毛细孔的内表面。由于水化或干燥使水分进一步减少，在凝胶体上和在孔隙中紧密堆积的聚合物颗粒便凝聚成连续的薄膜，形成与水化水泥浆体互穿的混合体，并且改善了水化产物与骨料的胶接。由于带有聚合物的水化产物在界面形成了覆盖层，可能影响钙矾石和粗大氢氧化钙晶体的生长;也由于聚合物在界面过渡区孔隙中凝聚成膜，从而使聚合物水泥基材料的过渡区更为致密。一些聚合物分子中的活性基团还会与水泥水化产物中的Ca2+、A13+等产生交联反应，形成特殊的桥键作用，改善水泥基材料硬化体的物理组织结构，缓解内应力，减少微裂纹的产生。
马文石和徐峰等[3,4]得到与刘志勇相似的结果，但他们认为随着水泥凝胶结构的发展，水分消耗，聚合物颗粒逐渐被限制在毛细孔中。随着水泥的进一步水化，毛细孔中的水分减少，聚合物颗粒聚集在水泥水化产物凝胶/未水化水泥颗粒混合物和集料的表面，从而形成连续的紧密堆积层，大的孔隙中填充了粘性或自粘性的聚合物颗粒。
周竹发等[5]的研究也得到类似结果，认为可再分散乳胶粉在砂浆中的作用是受水泥水化和聚合物成膜这两个过程所控制。水泥水化和聚合物成膜的复合体系形成由4个步骤完成：
(1) 可再分散乳胶粉与水泥砂浆搅拌混合后，均匀地分散在体系中;
(2) 聚合物颗粒沉积在水泥水化产物凝胶/未水化水泥颗粒混合物的表面;
(3) 聚合物颗粒形成连续紧密的堆积层;
(4) 在水泥水化过程中紧密堆积的聚合物颗粒聚集成连续的薄膜，将水化产物粘接在一起形成完整的网络结构。
Jakob等[6]也认为，可再分散乳胶粉的分散乳液在干燥后可形成不溶于水的连续膜(聚合物网络体)，这种低弹性模量的聚合物网络体可使水泥性能得以改善;同时，聚合物分子中的某些极性基团与水泥水化产物发生化学反应，形成了特殊桥键，改善了水泥水化产物的物理组织结构，缓解并减少了裂纹的产生。
同济大学材料学院王茹教授等[7]研究发现，掺入可再分散乳胶粉后，水泥初期水化速率减慢，聚合物膜可以部分或全部包裹水泥颗粒，从而使水泥得到充分水化，使其各项性能得以提高。
3.2 对水泥基材料粘结强度的影响
Mangat[8]认为乳液和可再分散乳胶粉在成膜后可在不同材料上形成高抗拉强度和粘结强度，它们在砂浆中作为第二粘结剂与无机粘结剂水泥相互结合，水泥和聚合物分别发挥相应的特长，使砂浆的性能得以改善。Roger Zurbriggen[9]通过对聚合物-水泥复合材料的微观结构进行观察，认为掺加可再分散乳胶粉可使聚合物成膜并成为孔壁的一部分，通过内部作用力使砂浆形成一个整体，提高了砂浆的内聚强度，从而提高了砂浆的破坏应力并增加了极限应变。Schulze等[10]研究了砂浆中可再分散乳胶粉的长期性能，通过SEM观察到，经过10年的时间，聚合物在砂浆中的微观结构形态仍没有发生变化，保持了稳定的粘结、抗折和抗压强度以及良好的憎水性能。王子明等[11]就可再分散乳胶粉对瓷砖粘结剂强度的形成机理进行了研究，发现在聚合物干燥成膜之后，聚合物膜一方面在砂浆和瓷砖之间形成柔性连接，另一方面，在新拌砂浆中聚合物使砂浆含气量增加，并影响到表面的形成和可润湿性，随后在凝结过程中，聚合物还会对粘结剂中水泥的水化过程和收缩产生较佳的影响，所有这些都会对提高粘结强度有较佳的帮助。
乔渊等[12]认为，在砂浆中加入可再分散乳胶粉可显著提高与其它材料的粘结强度，原因在于亲水性乳胶粉与水泥悬浮体的液相一起向基体的孔隙及毛细管内渗透，乳胶粉在孔隙及毛细管内成膜并牢牢地吸附在基体表面，从而保证了胶结材料与基体之间良好的粘结强度。
曾珍等[13]认为乳胶粉对砂浆工作性能的优化，是由于乳胶粉为带有极性基团的高分子聚合物，当乳胶粉与EPS 颗粒拌合时，乳胶粉聚合物主链中的非极性链段就会与EPS的非极性表面发生物理吸附作用。而聚合物中的极性基团就在EPS颗粒表面向外定向排列，使EPS颗粒由憎水性变为亲水性，由于乳胶粉对EPS颗粒表面的改性作用，解决了EPS颗粒遇水易上浮，砂浆分层度大的问题。此时加入水泥拌合，EPS颗粒表面吸附的极性基团就与水泥颗粒相互作用而紧密结合，从而使EPS保温砂浆的和易性得到显著改善。这表现在EPS颗粒很容易被水泥浆体润湿，两者间的结合力大大提高。
3.3 对水泥基材料柔韧性的影响
鞠丽艳等[14]认为，可再分散乳胶粉能改善砂浆的抗弯强度、附着强度等性能，是因为其可以在砂浆颗粒表面形成聚合物膜，膜上部分表面有气孔，而气孔表面被砂浆填充，使应力集中降低，并在外力的作用下会产生松弛而不破坏。另外，砂浆在水泥水化后形成刚性骨架，而在骨架内的聚合物具有活动接头的功能，类似于人体的组织，聚合物形成的膜可以比喻为关节、韧带，从而保证刚性骨架的弹性和韧性。
有观点认为，在聚合物改性水泥砂浆系统中，连续完整的聚合物膜与水泥浆体及砂粒交织在一起，使得整个砂浆整体更细密，同时通过填充毛细管与空腔使整体成为一个富有弹性的网络。因此，聚合物膜能有效传递压力及弹性张力。聚合物薄膜可以对聚合物-砂浆界面处的收缩裂缝进行桥连，并使收缩裂缝得以愈合，提高砂浆的封闭性及内聚强度。其中高柔性和高弹性聚合物区域的存在改善了砂浆的柔性和弹性，为刚性的骨架提供了内聚性和动态行为。当施加外力时，由于柔性和弹性的改善会使微裂缝扩展过程推迟，直到达到更高的应力时才形成。互相交织的聚合物区域对微裂缝合并为贯穿裂缝也发挥了一定阻碍作用。因此，可再分散乳胶粉提升了材料的破坏应力和破坏应变。
3.4 对水泥基材料耐久性的影响
Ohama[15]指出，聚合物连续膜的形成对聚合物改性水泥砂浆的性能极其重要。水泥浆体在凝结硬化过程中，内部会产生许多空腔，成为水泥浆体的薄弱部位。加入可再分散乳胶粉后，乳胶粉遇水立即分散为乳液，并聚集于富水区域(即空腔中)。随着水泥浆体的凝结和硬化，聚合物颗粒的移动受到了越来越多的限制，水与空气的界面张力会促使它们逐渐排列到一起。当聚合物颗粒开始相互接触时，网络状的水分通过毛细管蒸发，聚合物在空腔四周形成了一层连续的薄膜，加强了这些薄弱部位。此时聚合物薄膜既能起到疏水作用，又不会堵塞毛细管，使材料具有良好的疏水性与透气性。
Afridi等[16]发现，没有加入聚合物的水泥砂浆是非常松散地联系在一起，相反，聚合物改性水泥砂浆由于聚合物膜的存在而使得整个砂浆整体联系得非常紧密，由此获得了更佳的机械性能与耐候性。
乔渊等[12]认为，乳胶粉改性水泥砂浆中，乳胶粉将增加水泥浆体的孔隙率，但减小了水泥浆体与骨料间的界面过渡区的孔隙率，结果使砂浆的总体孔隙率基本不变。乳胶粉成膜后可以更好地堵塞砂浆中的孔隙，使得水泥浆体与骨料界面过渡区结构更加致密，乳胶粉改性砂浆的抗渗透性提高，增强了抵抗有害介质侵蚀的能力，从而对砂浆耐久性的提高产生积极的作用。
4可再分散乳胶粉对水泥砂浆的性能影响
可再分散乳胶粉有良好的可再分散性，与水接触时重新分散成乳液，并且其化学性能与初始乳液几乎完全相同。在水泥或石膏基干粉预拌砂浆中添加可分散乳液胶粉，可改善砂浆的多种性能，如：提高材料的黏结力和内聚力;降低材料的吸水性和材料的弹性模量;增强材料的抗折强度、抗冲性、耐磨性和耐久性;提高材料的施工性能等。
4.1 力学性能和耐水性
在水泥砂浆中掺入乳胶粉，会形成高柔性和高弹性聚合物网状膜，从而显著改善砂浆的性能，尤其是砂浆的抗拉强度得到大幅度提高。当施加外力时，由于砂浆整体内聚力的提高和聚合物的柔弹性作用，会抵消或减缓微裂纹的发生。
周竹发等[17]研究了乳胶粉掺量对保温砂浆强度的影响，发现保温砂浆拉伸粘结强度随着乳胶粉掺量的增加而提高;抗折强度和抗压强度则随着乳胶粉掺量的增加有一定程度的下降，但仍可满足墙体外饰面的要求。
郭金敏等[18]的研究发现，掺乳胶粉的水泥砂浆，其28d的粘结强度随乳胶粉掺量的增加而增大。随着乳胶粉掺量的增加，水泥砂浆与旧水泥混凝土表面的粘结能力提高，保证了其用于修补水泥混凝土路面与其他构造物的独特优势。且砂浆折压比随乳胶粉掺量的增加而增大，表面砂浆的柔韧性提高。同时还发现，随着乳胶粉掺量的增加，砂浆的弹性模量先降低而后增大。从总体来看，随着聚灰比的增大，砂浆弹性模量、变形模量比普通砂浆降低。
李霞等[19]的研究发现，乳胶粉掺量的变化对地聚合物砂浆抗弯强度的影响非常明显。乳胶粉掺量为3%，6%和10%，可使粉煤灰-偏高岭土地聚合物砂浆的抗弯强度分别提高1.8，1.9和2.9倍。粉煤灰-偏高岭土地聚合物砂浆抵抗变形的能力随乳胶粉掺量的增加而增大。乳胶粉掺量为3%，6%和10%时，粉煤灰-偏高岭土地聚合物的抗弯韧性分别增加了0.6，1.5和2.2倍。
王培铭等[20]研究发现，SAE乳胶粉显著提高了水泥砂浆的抗折和粘结抗拉强度，从而改善了水泥砂浆的柔韧性并提高了水泥砂浆-混凝土以及水泥砂浆-EPS板系统的界面区粘结抗拉强度。
王春久等[21]的研究也得出相似的结论：聚灰比在0.3-0.4 时，聚合物改性水泥砂浆的断裂延伸率由不足0.5%跃升至接近20%，从而使该材料产生由刚性到柔性的转变，进一步增加聚合物的掺量可以获得更加优异的柔韧性。
Roger Zurbriggen[22]的研究表明，提高砂浆中乳胶粉的掺量可以改善柔性。聚合物掺量约为15%时，砂浆柔性发生了显著的变化，高于这一掺量时，砂浆柔性随乳胶粉掺量的增加，提高的幅度明显加大。
徐龙贵等[23]通过桥接裂缝能力和横向变形试验发现，随着乳胶粉掺量的增加(从10%增加到16%)，砂浆的柔性在逐渐增大，动态的桥接裂缝能力(7d)由0.19mm增加到0.67mm，而横向变形(28d)由2.5mm增加到6.3mm。同时还发现乳胶粉掺量的增加可略微提高砂浆背水面的抗渗压力，且能降低砂浆的吸水率。随着乳胶粉掺量的增加，砂浆的长期耐水能力逐渐下降。调节乳胶粉的掺量为10%-16%时，可以使改性水泥基浆料获得良好柔韧性的同时，还具有优异的长期耐水性。
4.2 工作性
周竹发等[17]的研究发现，随着乳胶粉掺量的增加，砂浆内聚性和保水性明显提高，工作性能得以优化。当乳胶粉掺量达到2.5%时，砂浆的工作性能完全可以满足施工要求。如果乳胶粉掺量过高，EPS保温砂浆的粘性过大，流动性小，并不利于施工，而且砂浆成本增大。
王培铭等[20]的研究发现，SAE乳胶粉具有一定的减水作用。在同一流动度情况下，随SAE乳胶粉掺量的增加，水泥砂浆的用水量逐渐降低，减水率逐渐上升;掺加SAE乳胶粉的可在新拌水泥砂浆中引入9.8%-13.0%的含气量;水泥砂浆的保水性随SAE乳胶粉的掺加得到明显改善;SAE乳胶粉提高了水泥砂浆在新拌阶段以及硬化阶段的保水能力，有效阻止了水分的散失。
5结语
目前，可再分散乳胶粉作为建筑砂浆的添加剂，发挥了重要作用。在砂浆中掺加可再分散乳胶粉，可以配制瓷砖胶、保温砂浆、自流平砂浆、腻子、抹灰砂浆、装饰砂浆、勾缝剂、修补砂浆和防水密封材料等多种砂浆产品，扩展了建筑砂浆的应用范围和应用性能。当然，可再分散乳胶粉与水泥、掺合料和外加剂等存在适应性问题，这一点在具体应用时给予足够的重视。
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