聚合物砂漿與膨脹聚苯板粘結強度的研究
日期：2010-12-13 有1954人瀏覽
摘要：本文試驗研究了外墻外保溫系統用各種聚合物砂漿與不同厚度、不同顆粒狀態的膨脹聚苯板之間的拉伸粘結強度，以及拉伸試驗后膨脹聚苯板的破壞程度。
關鍵詞：聚合物砂漿；膨脹聚苯板，粘結強度
STUDY ON ADHESIVE STRENGTH BETWEEN
POLYMER MORTAR AND EPS
Abstract: The article introduces the adhesive strength between polymer mortar and EPS which is used to external insulation systerm on exterior wall. The EPS is different thickness and different structure,the polymer is VAc/VeoVa and VAc/VeoVa/E Then, it discuss the destroy degree of EPS after tension test.
Keywords: polymer mortar; EPS; adhesive strength.
1 概述
在對節能要求不斷提高的情況下，新型建筑保溫節能體系－－外墻外保溫節能體系發展迅速。目前，市場上應用ZUI多的保溫系統當數膨脹聚苯板薄抹灰保溫系統和膠粉聚苯顆粒保溫系統，聚合物砂漿則在這些節能系統中扮演著重要角色，而外墻外保溫節能體系的關鍵技術是為系統提供良好匹配的聚合物砂漿。聚合物砂漿的主要力學性能就是粘結強度，粘結強度來自于兩個方面：聚合物膜對膨脹聚苯板－砂漿界面處的收縮橋連產生的結合力以及聚合物砂漿嵌入聚苯板后產生的機械咬合力。本文通過大量的試驗，研究了不同的膨脹聚苯板與不同聚合物砂漿之間的拉伸粘結強度，以及拉伸試驗后膨脹聚苯板的破壞形態。
2 實驗
2.1 原材料
可再分散性乳膠粉：SWF-04，VAc/VeoVa(乙酸乙烯－叔碳酸乙烯脂)共聚的可再分散性乳膠粉；SWF-05，VAc/VeoVa/E(乙酸乙烯－叔碳酸乙烯－乙烯)共聚的可再分散性乳膠粉。由山西三維集團股份有限公司生產并提供。
膨脹聚苯板：國產膨脹聚苯板。
纖維素醚：羥丙基甲基纖維素醚。
水泥：強度等級為42.5的普通硅酸鹽水泥；
填料：石英砂，重質碳酸鈣；
2.2 實驗方法和方案
2.2.1 實驗方法：參照JG 149－2003《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統》。
2.2.2 實驗方案：基本配方為水泥與填料比例為1：2，標準養護14d，變化下列實驗條件測試聚合物砂漿與膨脹聚苯板之間的拉伸粘結強度以及拉伸試驗后膨脹聚苯板的破壞程度。
a)采用不同種類、不同摻量的可再分散性乳膠粉配制的聚合物砂漿。
b)采用不同厚度（2cm和3cm）的膨脹聚苯板。
c)采用不同顆粒狀態的膨脹聚苯板（①顆粒聚合緊密，顆粒間邊界不明顯，如圖1；②顆粒間邊界明顯，結構較疏松，如圖2）。
2.3 實驗結果與分析
2.3.1不同聚合物砂漿與膨脹聚苯板之間的拉伸粘結強度及拉伸試驗后膨脹聚苯板破壞程度，試驗結果如表1、圖3。
表1不同聚合物砂漿與膨脹聚苯板之間的拉伸粘結強度以及膨脹聚苯板破壞程度
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乳膠粉種類
|
乳膠粉摻量/%
|
粘結強度/MPa
|
破壞程度/%
|
|
SWF-04
VAc/VeoVa
|
3.0
|
0.12
|
75
|
|
2.5
|
0.11
|
40
|
|
|
SWF-05
VAc/VeoVa/E
|
3.0
|
0.13
|
85
|
|
2.5
|
0.13
|
50
|
圖3 不同聚合物砂漿與膨脹聚苯板之間的拉伸粘結強度
從表1和圖3可以看出，對于摻同一種可再分散性乳膠粉的聚合物砂漿，乳膠粉摻量分別為2.5%和3.0%時，聚合物砂漿與膨脹聚苯板之間的拉伸粘結強度相差無幾，但拉伸試驗后膨脹聚苯板的破壞程度存在差別，乳膠粉摻量為3.0%時膨脹聚苯板的破壞程度較大。對于摻不同種類可再分散性乳膠粉的聚合物砂漿，無論粘結強度、還是膨脹聚苯板的破壞程度都存在差別，摻SWF-05乳膠粉的聚合物砂漿與膨脹聚苯板的粘結強度較高，拉伸試驗后膨脹聚苯板的破壞面積較大。說明SWF-05可再分散性乳膠粉的性能較好。
2.3.2 不同厚度膨脹聚苯板與聚合物砂漿之間拉伸粘結強度及拉伸試驗后膨脹聚苯板的破壞程度，試驗結果如表2、圖4。
表2不同厚度膨脹聚苯板與聚合物砂漿之間的拉伸粘結強度及膨脹聚苯板的破壞程度
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乳膠粉種類
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乳膠粉摻量%
|
2cm厚膨脹聚苯板
|
3cm厚膨脹聚苯板
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||
|
粘結強度/MPa
|
破壞程度/%
|
粘結強度/MPa
|
破壞程度/%
|
||
|
SWF-04
VAc/VeoVa
|
3.0
|
0.12
|
75
|
0.15
|
75
|
|
2.5
|
0.11
|
40
|
0.15
|
40
|
|
圖4不同厚度膨脹聚苯板與摻SWF-04乳膠粉的聚合物砂漿之間的拉伸粘結強度
對于不同厚度（2cm和3cm）的膨脹聚苯板，聚合物砂漿與膨脹聚苯板之間的拉伸粘結強度有較大的差別，與2cm厚膨脹聚苯板之間的拉伸粘結強度相比，與3cm厚膨脹聚苯板之間的拉伸粘結強度較大，約大出20%左右。分析認為，這與試驗時膨脹聚苯板的受力情況有關。由于膨脹聚苯板的剛度很小，2cm厚膨脹聚苯板試塊較之3cm厚膨脹聚苯板試塊更易變形，如圖5、圖6所示。因此2cm厚膨脹聚苯板試塊在受到拉力作用時，明顯受到一個剝離作用力，導致拉伸粘結強度試驗結果偏小。
2.3.3 不同顆粒狀態膨脹聚苯板與聚合物砂漿之間的拉伸粘結強度以及拉伸試驗后膨脹聚苯板的破壞程度，試驗結果如表3和表4。
表3第①種膨脹聚苯板與聚合物砂漿之間的拉伸粘結強度及膨脹聚苯板破壞程度
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乳膠粉種類
|
乳膠粉摻量/%
|
第①種膨脹聚苯板
|
|
|
粘結強度/MPa
|
破壞程度/%
|
||
|
SWF-04
VAc/VeoVa
|
3.0
|
0.12
|
75
|
|
2.5
|
0.11
|
40
|
|
|
SWF-05
VAc/VeoVa/E
|
3.0
|
0.13
|
85
|
|
2.5
|
0.13
|
50
|
|
表4第②種膨脹聚苯板與聚合物砂漿之間的拉伸粘結強度及膨脹聚苯板破壞程度
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乳膠粉種類
|
乳膠粉摻量%
|
第②種膨脹聚苯板
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|||
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表觀密度：25kg/m3
|
表觀密度：20kg/m3
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||||
|
粘結強度/MPa
|
破壞程度/%
|
粘結強度/MPa
|
破壞程度/%
|
||
|
SWF-04
VAc/VeoVa
|
3.0
|
0.15
|
100
|
0.12
|
100
|
|
2.5
|
－
|
－
|
0.12
|
100
|
|
|
SWF-05
VAc/VeoVa/E
|
3.0
|
0.15
|
100
|
0.12
|
100
|
|
2.5
|
－
|
－
|
0.12
|
100
|
|
從表3和表4可以看出，當采用顆粒狀態如圖2所示的第②種膨脹聚苯板時，摻入2.5%或3.0%可再分散乳膠粉（SWF-04或SWF-05）的聚合物砂漿均能使膨脹聚苯板的破壞面積達到100%。這是由于第②種膨脹聚苯板，顆粒間邊界明顯，結構較疏松，聚合物砂漿比較容易嵌入膨脹聚苯板中，使得聚合物砂漿與膨脹聚苯板之間的界面變得模糊，因此粘結強度來自于聚合物膜對膨脹聚苯板－砂漿界面處的收縮橋連產生的結合力以及聚合物砂漿嵌入聚苯板中產生的機械咬合力二個方面。而第①種膨脹聚苯板，其顆粒幾乎融合在一起，彼此間搭接非常緊密，聚合物砂漿很難嵌入膨脹聚苯板中，因此粘結強度完全依靠聚合物膜對膨脹聚苯板－砂漿界面處的收縮橋連產生的結合力，這種結合力大小與可再分散性乳膠粉的摻量以及可再分散性乳膠粉的種類密切相關，匹配第①種膨脹聚苯板需要可再分散性乳膠粉摻量較大的聚合物砂漿。
3 結論
由以上實驗可得出以下結論：
1）在拉伸粘結強度以及拉伸試驗后膨脹聚苯板的破壞程度方面，摻SWF-05(VAc/VeoVa/E)可再分散性乳膠粉的聚合物砂漿比摻SWF-04(VAc/VeoVa)可再分散性乳膠粉的聚合物砂漿好。
2）隨著可再分散性乳膠粉摻量的增加，聚合物砂漿與膨脹聚苯板之間的拉伸粘結強度以及拉伸試驗后膨脹聚苯板的破壞程度增加。
3）聚合物砂漿與膨脹聚苯板之間的拉伸粘結強度以及拉伸試驗后膨脹聚苯板的破壞程度不僅與聚合物砂漿有關，與膨脹聚苯板的顆粒狀態也有極大的關系。
4）試驗中，采用2cm厚的膨脹聚苯板，會導致聚合物砂漿與膨脹聚苯板之間的拉伸粘結強度試驗結果偏小。
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