朱卫华
（上海宝冶工程技术公司 上海 200941）
摘要：本文通过可再分散乳胶粉定义与作用机理的介绍，对其在BY系列干混砂浆中的性能作了实验研究，以BY系列灌浆料等材料为例，列举了其在干混砂浆领域的广泛应用。
关键词：可再分散乳胶粉, BY系列, 干混砂浆，应用
1 前言
可再分散乳胶粉的历史始于五十年代中期， 1957 年由德国瓦克化学公司（原名德国威凯化学公司）首次成功开发出粉状聚合物———VINNAPAS 可再分散乳胶粉。目前该产品主要由美国国民淀粉、德国瓦克等公司生产。
本文所说的BY系列干混砂浆是指经干燥筛分处理的细骨料与无机胶结料、保水增稠材料、减水剂、抗裂剂、消泡剂等添加剂按一定比例混合均匀而成的一种粉状混合物,用专用罐车或密封三合一复合防水纸袋运到工地现场,加水搅拌使用的干粉料，如BY系列灌浆料、特种地坪、轨道胶泥、结构加固料等。
可再分散乳胶粉作为水泥、石膏基干混料中最主要的一种粘结剂，在BY系列干混砂浆中起着重要作用。因其价格高,对砂浆性能影响大而成为人们关注的焦点。本文以上海宝冶工程技术公司所生产的BY系列高强无收缩灌浆料等干混砂浆为例，结合可再分散乳胶粉的具体性能和特点予以论述。
2 可再分散乳胶粉的定义及作用机理
2..1可再分散乳胶粉的定义
可再分散乳胶粉是高分子聚合物乳液经喷雾干燥的粉体。这种粉末与水或砂浆中的水混合进行再乳化后，具有与原始乳液相同的性质，即水分蒸发后形成膜，这种膜具有高柔韧性，对各种基材都具有优异的粘结性。
可再分散型胶粉可分为苯乙烯一丁二烯共聚物、叔碳酸乙烯共聚物、乙烯一醋酸乙酸共聚物等，并以此为基础添加月桂酸乙烯和有机硅等以改善性能。不同的改性措施使可再分散乳胶粉具有耐水、耐碱、耐侯以及柔性等不同的性能。含有月桂酸乙烯和有机硅，可使胶粉具有良好的疏水性。高度支链化的叔碳酸乙烯酯，具有较低的Tg值，具有很好的柔性。
2.2可再分散乳胶粉的作用机理
可再分散乳胶粉能改善砂浆性能，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，而聚合物形成的膜可以提高刚性骨架的弹性和韧性。可再分散乳胶粉具有原分散体相同的效果，聚合物在砂浆中形成聚合物网络结构，对砂浆起改性作用。即在干燥或固化过程中黏结颜料和填料，提高它们对有机或无机基材的黏结强度。由于有水溶性保护胶体存在，所以保水性亦有所改善，在水凝性黏结料的改性中这也是一种重要的优点。
可再分散乳胶粉的特点是只能分散一次，当砂浆硬化后再次遇水变湿时，它不会再次分散。经过干燥后的胶粉是一些聚集在一起的80~100mm的球形颗粒。这些颗粒可溶于水，并形成比原来乳液颗粒略大的稳定分散液，这种分散液失水干燥后会成膜，这种膜和一般乳液成膜一样不可逆，遇水不会再分散成为分散液。
生产这些乳胶粉的难点是必须在高温下将这些在室温下就会形成连续膜，甚至是发黏的连续膜的分散液转变成流动性的粉体，因此，并不是所有的分散液都可以转变成可再分散的乳胶粉的。
如在粘结砂浆中，对可再分散乳胶粉的量要求比较多，它的加入使砂浆的抗弯强度、抗裂性、附着强度、弹性、韧性都有改善，最终可以避免砂浆收缩开裂，还可以减少粘结层的厚度。
3 可再分散乳胶粉在BY系列干混砂浆中的实验研究
可再分散乳胶粉的发明使得干粉砂浆明显优越于传统砂浆。BY系列干混砂浆通过加入可再分散乳胶粉，使水泥或石膏为底材的砂浆的性能能满足各种施工建筑的需要。
实验表明，BY系列干混砂浆添加可再分散乳胶粉有双重作用。首先是提高砂浆的保水性，形成一层膜减少水分的蒸发，其次它还起额外的黏结作用提高砂浆强度。 加有可再分散乳胶粉的水泥砂浆，聚合物使刚而脆的水泥灰砂浆变得有一定的柔韧性，弹性模数降低，因此在负荷下有较高的塑性。
以上海宝冶工程技术公司生产的BY系列干混砂浆为例，主要研究了德国瓦克VINNAPAS可再分散乳胶粉。其特点如表1。
表1 VINNAPAS可再分散乳胶粉的特点
型号 基础聚合物 性质
外观 平均粒径（um） 粘度（cps）
(25℃.10rpm) 最低成膜温度
(°C) 玻璃化转变温度Tg
(°C)
8031H VC/E/VL 白色粉末 90 2000 0 +1
8034H VC/E/VL 白色粉末 90 2000 0 +1
5010N Vac/E 白色粉末 90 2000 +4 +16
7031H Vac/VeoVa/E 白色粉末 90 2000 0 +4
3.1 可再分散乳胶粉对粘结强度的影响
在实际运用中，即便有界面处理剂的辅助作用，为保证BY系列干混砂浆能长期牢固地附着在基层上，添加一定量的5010N可再分散乳胶粉能确保有长期可靠的粘结力。无论在吸收性基面(如混凝土等) 、有机类基面(如木材) 或非吸收基面(如金属，例如船甲板) 上，BY系列干混砂浆的粘结强度均随5010N可再分散乳胶粉掺量的增加而有显著提高。
以破坏形式为例，掺入5010N可再分散乳胶粉的BY系列干混砂浆的粘结强度试验的破坏均发生在材料内或基面内，而并不在界面处，表明其粘结性良好。
表2 5010N可再分散乳胶粉对BY系列干混砂浆粘结强度的影响
可再分散乳胶粉掺量（%） 0 1 2 3 4
与混凝土粘结强度（MPa） 0.52 1.20 1.46 1.65 2.08
注：粘结强度试件的养护条件为（23±2）℃，相对湿度为（50±5）%，28d。
3.3 可再分散乳胶粉对抗折、抗压强度的影响
在水灰比与含气量恒定的条件下，5010N可再分散乳胶粉对BY系列干混砂浆的抗折、抗压强度的影响如表3 所示。
表3 5010N可再分散乳胶粉对BY系列干混砂浆抗折、抗压强度的影响
可再分散乳胶粉掺量（%） 抗折强度（MPa） 抗压强度（MPa） 压折比
0 4.68 76.8 16.41
1.0 5.87 68.6 11.69
2.0 7.32 60.5 8.27
3.0 8.75 60.1 6.87
4.0 12.15 59.6 4.91
注：抗折、抗压强度试件的养护条件为（23±2）℃，相对湿度为（50±5）%，28d。
由表3 可见，随5010N可再分散乳胶粉掺量的增加，抗压强度略有下降，而抗折强度明显提高，即压折比(抗压强度/ 抗折强度) 逐渐减少。这反映了BY系列干混砂浆的脆性随5010N可再分散乳胶粉掺量的增加而显著降低。这将降低BY系列干混砂浆的弹性模量，提高其抗裂性。
4 可再分散乳胶粉在BY系列干混砂浆中的实践应用
正是由于可再分散乳胶粉具有上述这些独特的性能，如抗水性，施工性及隔热性等，近年来，上海宝冶工程技术公司在原有BY系列灌浆料、特种地坪的基础上不断增加干混砂浆品种，使其在BY系列干混砂浆中的应用范围更加广泛，在灌浆料、轨道胶泥、结构加固料、填缝胶泥、滤板填充料、瓷砖粘结剂、瓷砖勾缝剂、干粉界面剂、外墙外保温砂浆、自流平砂浆、修补砂浆、装饰砂浆、防水砂浆等各种干混砂浆中大显身手。
实践表明，可再分散乳胶粉在BY系列干混砂浆中的起到的作用主要有以下几个方面：
表4 可再分散乳胶粉在BY系列干混砂浆中的作用
序号 阶段 作用
1 BY系列干混砂浆凝结前 1.减少用水量；
2.提高可施工性；
3.延长可施工时间
2 BY系列干混砂浆凝结后 1.增强对所有的表面的粘附力
2.增加粘结力
3.增加绕曲力
4.增加弹性
5.改善抗渗性
本文重点以BY系列干混砂浆中的BY系列灌浆料、修补砂浆、滤板密封填充料为例，对可再分散乳胶粉在BY系列干混砂浆中的实践应用情况阐述如下：
4.1 BY系列灌浆料
BY系列灌浆料是上海宝冶工程技术公司的主打产品，也是拳头产品。目前市场上品种繁多良莠不齐，为了与市场上的作坊企业和假冒李鬼拉开档次，产品除了常规的自流、早强高强、微膨胀、流动性好等特点外，上海宝冶工程技术公司不断更新灌浆料配比，占领高端市场。
在BY系列灌浆料中加入可再分散乳胶粉，能显著提高其粘结性和柔性。通过可再分散乳胶粉的耐皂化性可以控制砂浆接触水和霜后的黏结度，通过醋酸乙烯与其它合适单体共聚可以制得耐皂化的聚合物。 利用以乙烯为不可皂化的共聚单体的经验制造含乙烯的可再分散乳胶粉，可以满足对乳胶粉耐老化和耐水解性方面的全部要求，尤其在条件恶劣油污大的设备安装现场更能体现优势。
研究还发现，在BY系列灌浆料加入可再分散乳胶粉后，除提高对基面的黏结强度外，同时还能显著提高耐磨性，且能降低应力，有助于避免形成收缩裂纹。
实践也证明，加入可再分散乳胶粉后的BY系列灌浆料各项性能指标都有较大的提高，如流动度达到了340mm以上，1天抗压强度提高至30MPa以上，且无腐蚀性、抗冲击、耐震动，膨胀率和钢筋粘接力也遥遥领先同类产品。
4.2 BY系列修补砂浆
BY系列修补砂浆广泛应用在填补孔洞、填平凹凸不平的表面以及加厚水泥层。用可再分散乳胶粉调配的砂浆粘结强度在要修补的混凝土的抗张强度范围之内，此外，抗挠曲强度亦有相当提高。可再分散乳胶粉起粘结剂和保水剂的作用，即使未固化也能提高紧靠表面的薄砂浆层的凝固。用可再分散乳胶粉改性的修补砂浆对二氧化碳、二氧化硫、防冻监等可能会损坏钢筋混凝土的物质的防透性提高。
在配制混凝土修补砂浆时可再分散乳胶粉通常与粉状的消泡剂和其它添加剂同时使用。添加剂包括有保水剂，高效减水剂，缓凝剂和早强剂等。
2007年6月，上海某钢铁公司一深梁施工时由于振捣不充分，且施工中在模板接缝处及连接螺栓孔处漏浆，出现整跨梁露筋、梁底没有保护层、柱头处混凝土有漏振等现象。针对不同部位出现的蜂窝、露筋、孔洞等混凝土缺陷，施工单位采用了上海宝冶工程技术公司的修补砂浆，有针对性地进行缺陷修补，先凿去蜂窝处薄弱松散的混凝土和突出的颗粒，将薄弱混凝土和突出的颗粒凿去，孔洞周围的松散混凝土和软弱浆膜凿除，再用压力水冲洗刷洗干净后支模，洒水充分湿润后再用修补砂浆强力填塞捣实，并认真养护，取得了很好的效果。
4.3 BY系列滤板密封填充料
BY系列滤板密封填充料是上海宝冶工程技术公司针对环保企业在污水处理方面的独特需求，与国内知名的环保企业联合研制开发的新一代环保型水泥基产品，无收缩、黏结性能好、早强高强，并具有质量可靠、缩短工期、降低成本和方便施工的优点。它能使砼结合面形成紧密结合，广泛应用于污水处理池及各种过滤隔板的粘接填充，是环保领域快速施工时代的理想结合材料。
考虑到污水处理工艺为曝气生物滤池，处理深度为二级生化处理，在配置滤板密封填充料时，加入合适的可再分散乳胶粉，以提高密封防水砂浆的粘结性和韧性，亦使密封防水砂浆具有高拒水性，而且能改善施工性能，便于施涂和抹平。使砂浆具有保水性和便于施工。
在实验过程中，我们发现，由大块的混凝土制成的过滤隔板由于温度改变以及膨胀系数的差异，容易在结合面之间产生应力，为了抵销这种应力砂浆层决不能发脆，而应该有柔性以减少剪切应力。在加入适合的可再分散乳胶粉，减少水泥用量就可以配成具有柔性的滤板密封填充料。
实践也生动地证明了这一点。BY系列滤板密封填充料先后在江苏宜兴污水处理厂、河北廊坊富士康新泉污水处理厂、陕西省咸阳西郊污水处理厂、山东胜利油田东营污水处理厂二期扩建工程等项目中得到成功使用。
5. 结论
随着我国建筑干混砂浆行业的快速发展，外加剂对干混砂浆成本的制约作用会逐渐降低。可再分散乳胶粉国产化进程的加快，可能打破由国外供应商控制我国胶粉市场的局面。这些都预示着外加剂对干混砂浆材料成本的制约瓶颈会很快突破。
BY系列干混砂浆各种性能可通过加入可再分散乳胶粉得到明显改善。考虑到聚合物砂浆的成本和使用条件,我们认为在刚性粘结场合可提高水泥的掺量达到粘结效果,但在需要柔性粘结的场合应增加胶粉掺量。
综合而言，可再分散乳胶粉在BY系列干混砂浆中的性能主要体现在：
5.1 提高BY系列干混砂浆对各种基材的粘接性，保证在各种使用条件下砂浆粘接强度的耐久性。
5.2 降低BY系列干混砂浆的弹性模量，提高弹性和柔韧性。使材料能承受一定的基材形变、外力冲击、温度形变、冻融形变的影响。如能显著提高BY系列灌浆料的动态抗开裂、抗冲击性能和BY系列滤板密封料的抗热老化性能。
5.3 降低BY系列干混砂浆的吸水量，使憎水效果更明显，减少水及由水带来的对成型后干粉砂浆的破坏。
5.4 提高BY系列干混砂浆的抗流挂性能和流动性，改善施工性能。
参考文献
[1]上海宝冶工程技术公司，BY系列灌浆料，上海，2007
[2] 张雄，建筑功能外加剂，北京：化学工业出版社，2003
[3]贺曼罗，建筑胶粘剂，北京：化学工业出版社，1999
[4] 吴科如，张雄主编，土木工程材料，上海：同济大学出版社，2005
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