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以装饰砂浆为外饰面的外墙外保温
系统的耐候性研究
本文主要针对以装饰砂浆为外饰面的EPS外墙外保温系统的耐候性进行了实验研究。相应的采用了三种不同配方的抹面进行了对比性实验。实验结果表明，添加VINNAPAS®5048H胶粉的抹面砂浆具有优良的憎水性和柔韧性，其耐候性能也表现的最好。添加VINNAPAS®7031H胶粉的装饰砂浆经过整个耐候性实验，也没有出现泛碱，开裂，起鼓等现象。
前言
外墙外保温系统在中国的发展已将近20年，时至今日其外饰面却仍然是以涂料为主。随着大家对外墙美观性能的诉求与日俱增，以及外墙贴砖系统安全性问题也一直没有统一的定论，越来越多的外墙饰面材料例如真石漆、质感涂料、装饰砂浆、复层彩色腻子等等逐渐在市场上有了一席之地。
装饰砂浆产品和技术来源于欧洲，在德国、西班牙、法国、意大利等国家有着广泛的应用。其装饰特点为颜色淡雅、表面凹凸均匀，具有立体质感，给人以自然清新、质朴大方的感觉和效果。装饰砂浆一直受欢迎的原因是它的涂层相对较厚，且可加工成各种风格的纹理表面，这使建筑设计师有很大的选择余地。当阳光和影子照在有纹理的涂层表面时，还会产生一种平面涂层无法比拟的、悦目的效果。同时，使用水泥作为主要粘结剂，使装饰砂浆的价格在大宗用途的材料中极具竞争力。装饰砂浆作为建筑物的外表不仅要赋予建筑物丰富的外观特征，还要形成一道屏障，保护建筑物免受环境侵害。这两方面的诉求要求了装饰砂浆不仅需要具备改善外观功能，而且还必须具备一些物理功能，如防止涂层吸潮或吸水等。本文主要对添加德国Wacker®公司生产的具有憎水性功能的可再分散乳胶粉的外墙装饰砂浆及抹面砂浆的耐候性进行了讨论。
2.1原材料
水泥：盾石牌425O.P.C 冀东水泥股份有限公司生产
砂子： 石英砂
可再分散乳胶粉：VINNAPAS® 7031H，VINNAPAS®5048H
纤维素醚：国产，粘度6万
颜料：氧化铁红和氧化铁黄
其他有机添加剂
2.2实验设备及条件
EOTA耐候试验箱
耐候循环制度：
a.热-雨循环80次
热-雨循环条件如下：
① 加热3h，在1h内将试样表面温度升至70℃，并恒温在(70±5)℃，试验箱内空气相对湿度保持在10%～20%范围内;
②喷淋水1h，水温(15±5)℃，喷水量(1.0～1.5)L/(m2·min);
③静置2h。
试样完成热雨循环后，在空气温度10℃～30℃、相对湿度不低于50%条件下放置2d，然后进行热-冻循环。
b.热-冻循环5次
热-冻循环条件如下：
① 加热8h，在1h内将试样表面温度升至50℃，并恒温在(50±5)℃，试验箱内空气相对湿度保持在10%～20%范围内;
② 制冷16h，在2h内将试样表面温度降至-20℃，并恒温在(-20±5)℃。
试样完成热冷循环后，在空气温度10℃～30℃、相对湿度不低于50%条件下放置7d，然后进行外观检查与一些物理性能测定。
黄色仿砖装饰砂浆中VINNAPAS® 7031H的掺加量为5%，以(苯丙乳液+有机硅憎水剂)为罩面。红色仿砖装饰砂浆中VINNAPAS® 7031H的掺加量为3.5%，以(苯丙乳液+有机硅憎水剂)为罩面。1#普通抹面市场通用胶粉的掺加量为2%，2#普通抹面市场通用胶粉的掺加量为3.5%，3#憎水型抹面VINNAPAS® 5048H掺加量为3%。实验墙施工完成后，放在室内28天后进行耐候循环测试。
2.3耐候实验墙面布局
整个系统构成：混凝土墙面+粘接砂浆+EPS板+抹面砂浆+装饰砂浆。
图1 耐候实验墙布局示意图
2.4实验墙
图2 真实墙体效果图
3.结果与讨论
3.1耐候实验过程监控
33次热/雨循环后，装饰砂浆表面没有什么明显的变化，如图3所示。1#抹面砂浆出现了少量的没有断开的裂纹。2#抹面砂浆出现极少的没有断开的裂纹。3#抹面砂浆无任何裂纹产生。
图3 33次热/雨循环后的墙面
53次热/雨循环后，装饰砂浆表面没有什么明显的变化，如图3所示。1#抹面砂浆出现了较多的没有断开的裂纹。2#抹面砂浆出现少量的没有断开的裂纹。3#抹面砂浆无任何裂纹产生。
图4 53次热/雨循环后的墙面
耐候循环测试(80次热/雨+5次热/冻)完成后，整个装饰砂浆的表面没有出现开裂，泛碱，起鼓等现象。1#抹面层出现了少量断开性的裂纹。2#抹面有少量的没有断开的裂纹出现。3#憎水性抹面层表现最好，只出现了极少量细微的非断开性裂纹，如图5所示。
图5 (80次热/雨+5次热/冻)
循环后的墙面及抹面层
3.2耐候实验后性能检测
3.2.1 装饰砂浆及抹面砂浆的拉伸粘接强度
无论在何种情况下，装饰砂浆都必须与基层之间有足够的粘结力，否则，会导致砂浆面层空鼓、产生裂缝甚至剥落。从表1可以看出，黄色仿砖装饰砂浆与抹面层之间有很好的粘结强度，拉伸粘结强度达到了0.27MPa，均在抹面层内部破坏。红色仿砖装饰砂浆的拉伸粘结强度为0.18MPa，破坏模式有产生在装饰砂浆内部的。说明其装饰砂浆的内聚力要低于黄色仿砖装饰砂浆。3种抹面砂浆的拉伸粘接强度也都符合标准JG/T 149-2003《膨胀聚苯板薄层外墙保温系统》的要求。
表1 装饰砂浆拉伸粘接强度测试结果
注：测试时，装饰砂浆没有切割。
表2 抹面砂浆拉伸粘接强度测试结果
注：将抹面砂浆切割至苯板
3.2.2 吸水量与抗冲击强度
硬化后的砂浆通过其毛细系统吸收水分。吸水会造成室内潮湿，霉菌滋生。可溶性的腐蚀性盐(如氯化物)吸入建筑，或可溶性物迁移至建筑表面，出现难看的白色斑点，影响其装饰效果[2]。为此需要装饰砂浆和抹面砂浆都应具有低吸水性，强憎水性。添加憎水型VINNAPAS®7031H和VINNAPAS®5048H可再分散胶粉的干混砂浆，在建筑工地加水搅拌，能够快速分散。随着聚合物膜的形成，砂浆憎水性能得到充分发展。含有憎水组分的粘结剂会积聚在气孔中，从而使毛细孔吸水率降到最低。需要强调的是，加入粉状的VINNAPAS®H系列胶粉的干混砂浆与加入憎水剂的传统砂浆不同，它很容易与水快速润湿而不会降低调和性与施工性。VINNAPAS®H系列改性砂浆所具有的优良憎水性能不会因为时间的推移而降低。用卡斯通管对装饰砂浆和抹面砂浆进行吸水量的测试。吸水量测试结果表明，添加VINNAPAS®5048H胶粉的抹面砂浆，具有很好的憎水型，6个小时没有任何水分进入到抹面砂浆。其抗冲击强度达到了标准JG/T 149-2003《膨胀聚苯板薄层外墙保温系统》的要求，说明添加VINNAPAS®5048H胶粉的抹面砂浆具有很好的柔韧性和憎水性，为外墙外保温系统的耐候性提供了良好的保证。
图6 抹面砂浆卡斯通管吸水量测试结果
表3 抹面砂浆抗冲击强度测试结果
结论
德国Fraunhofer建筑物理所(IBP)的Hartwig M. Kunzel多年研究表明[3]，当温差变化达到28K时，会产生0.3mm/m的变形及内应力，而当相对湿度从98%下降到33%时，会导致0.6mm/m的变形及内应力，如果因湿热产生的热应力超过了加有玻纤网增强的抹灰层的强度，系统就会出现开裂，湿热负荷是影响外墙外保温系统老化及寿命最重要的因素。所以就要求外墙外保温所使用的防护层及饰面层材料具有很好的憎水及柔韧性。这次针对以装饰砂浆为外饰面的外墙外保温系统的耐候性实验表明，添加VINNAPAS®5048H的抹面砂浆和VINNAPAS®7031H的装饰砂浆具有很好的憎水性、柔韧性、与基材有优良的粘接力，从而保证了整个系统的耐候性。
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