墙体基面界面剂适配性与影响因素分析

廖丽，熊少波，金泉，李誉寰

（江苏卧牛山保温防水技术有限公司，江苏 南京 211111）

0 前言

我国正处在城镇化的快速发展时期，城市建筑规模在持续大幅增加，但城镇现有建筑中节能建筑的比例不到30%，仍有70%需要改造。其它相关数据也表明，每年约20亿m2的新建房屋中，99%以上是高能耗建筑，而约500亿m2的既有建筑中，只有4%采取了能源效率措施[1-2]。因此，既有建筑的节能改造作为建筑节能市场的主要需求点之一，需求旺盛。

既有建筑区别于新建建筑，最大的不同是：基层墙体种类繁多，并且经多年使用，皆出现不同程度的老化或破损。如何妥善处理基面使之匹配外层保温系统的整体质量成为既有建筑墙体节能改造中的关键点。

然而纵横向分析国内外所报道的建筑墙体节能技术文献，可发现：关于既有建筑的报道文献虽然不在少数，但大部分都是经济政策、宏观管理、效益评价等方面的论证，少数涉及方案技术的，也只是偏向外墙保温系统、热工测试、动态模拟研究[3-5]，实际操作性强的工程应用技术则是少之又少。所以对于具体工程项目，缺乏可靠数据支撑，不利于工程方案设计。

本文基于行业现状，针对性地开展不同墙体基面界面剂适配性研究，对于既有建筑改造工作具有非常重要的指导意义，尤其对于不同建筑类型、不同基面材质、不同基面损毁程度的修复处理，更是具有实际意义。

1 试验

1.1 主要原材料及仪器设备

苯丙乳液：S400F，巴斯夫；丁苯乳液：8242，迈图；VAE 乳液：707H，广西广维化工股份有限公司；双组份环氧乳液：CYDHD-220，上海汉中化工有限公司；基准水泥：安徽海螺水泥股份有限公司；重钙：200目，欧米亚钙业有限公司；乳胶粉：2050，阿克苏诺贝尔；纤维素醚：Combizell M4025，赫克力士天普化工有限公司；砂：石英砂，粒径分别为40～80目和80～120目。

ZFS400高速分散机，上海普申化工机械有限公司；HD系列多功能粘结强度检测仪，南京炯雷仪器设备有限公司。

1.2 界面剂配制及不同种类墙体基面模拟制作

（1）界面剂配制：根据原材料厂家提供的产品使用信息以及乳液固含量情况，将 S400F、8242、707H、环氧（EP）乳液分别配制成固含量为10%、20%、30%的界面剂备用，分别标记为 S400F－10、S400F－20、S400F－30、8242－10、8242－20、8242－30、707H－10、707H－20、707H－30、EP－10、EP－20、EP－30。

（2）墙体基面制作：以混凝土成型尺寸为300 mm×300 mm×40 mm的墙体试验基板若干，根据目前常见的外墙饰面材质，挑选几种较具有代表性的类型，分别模拟制作了真石漆基面、水性平涂基面、彩钢板基面及釉面砖基面。

1.3 界面剂粘接强度测试用配套胶粘剂配方

（见表1）

表1 测试用配套胶粘剂配方

1.4 试验步骤

采用南京中联混凝土有限公司提供的C30混凝土成型墙体基面，基面成型好后养护28 d，后按照外墙涂料施工工艺先后批刮腻子，滚涂底漆，喷涂面漆，最后饰面层养护备用。其中对于0.8mm厚涂刷防锈漆的彩钢面和符合GB/T 4100—2006《陶瓷砖》的釉面砖饰面，清理干净浮灰、油污即可使用。

将预先配制好的12个界面剂样品分别涂刷在4种基面上，待界面剂干燥后，参照GB/T 29906—2013《模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统材料》，在界面剂表面成型胶粘剂拉拔试块（胶粘剂配方见表1），然后标准养护28 d，粘接拉拔头，进行拉拔试验。

1.5 粘结强度测试方法

参照GB/T 29906—2013，界面剂层所成型的胶粘剂拉拔试件尺寸为50 mm×50 mm，每种界面剂各成型6个试件。胶粘剂涂抹于界面剂上，涂抹厚度为3～5 mm，可操作时间结束时用模塑板覆盖，标准养护28 d。

养护到期的胶粘剂试件表面采用双组份环氧胶粘贴50 mm×50 mm的金属拉拔头，待环氧胶固化后，连接多功能粘结强度检测仪，进行拉伸粘结强度测试。记录每个试样破坏时的拉力值及破坏状态，当破坏面在金属拉拔头胶结面时，测试数据无效。每组取6个试件测试数据的算术平均值作为粘结强度测试结果。

2 结果与讨论

2.1 不同固含量界面剂在不同基面上的粘结强度

12种界面剂在4种基面上的粘结强度测试结果见表2。

表2 界面剂在不同基面上的粘结强度 MPa

由表2可以看出：

（1）基面粗糙程度不同，直接导致同一界面剂表现出的粘接能力差异明显，以真石漆为代表的粗糙面的粘结强度最高，整体高于其他3种基面，釉面砖、彩钢瓦等高光滑表面，粘结强度较低，而且彩钢面由于拉拔力太小，加之有砂浆胶粘剂测试块脱落情况，因此可默认为无粘接力，即这几种界面剂不适用于处理类似彩钢的金属基面。

（2）对比不同种类不同固含量的界面剂，相对来说707H乳液的综合附着力较佳，在4种不同基面上的数据波动较小，其中又以20%固含的707H（即707H－20）性能最优。具体观察每个基面，各界面剂在真石漆面上的粘接效果都不错，除苯丙类S400F稍差，其它丁苯、VAE和环氧乳液差异不大，尽管固含量有高低之分，但粘结强度都集中在0.4～0.5 MPa之间，因此，实际应用时，对于真石漆饰面的墙体，可选用价格和固含量相对较低的界面剂，在保障粘接能力的同时又能节约成本。

2.2 界面剂粘结强度影响因素分析

2.2.1 界面剂自身化学结构性质

根据界面剂粘接机理[6－8]，粘结作用的形成有2个必要条件：一是浸润，二是粘结力。所谓浸润，是指液体与固体表面接触时发生的分子间相互作用的现象，当液体的表面张力小于固体的表面张力时，便会浸润。本文所述界面剂要想改善基面表面状况，最终实现良好粘结作用，首先其自身对墙体基面必须具有较好的浸润作用，换言之，界面剂的表面张力小、基面表面张力大，且差距越大，则越有利于粘结。上述釉面砖、彩钢瓦粘接效果不理想，与二者基层密实，表面张力小，界面剂难以渗透浸润有直接关系，而界面剂的表面张力一般由其固有的化学结构决定，故界面剂选材应根据化学结构类型及表面张力情况综合考虑。

粘结力是保证粘接作用的另一重要条件，由机械咬合力、化学键力、范德华力等物理力和化学力组成，任何有助于提高这几种力的方法或手段都有利于提升粘结力。其中机械咬合力类似于钥匙-锁的嵌合原理，这种嵌合点越多，粘结越有效；化学键力主要是指界面剂与基面材料之间发生化学反应，形成新的化学键，该方式形成的粘结力通常较大，且长久有效；范德华力是一种分子间作用力，包括色散力、取向力和诱导力，通常分子极性越大，范德华力越强，粘结越容易。如上所述，界面剂优选强极性材料，且与基面材质的化学相容性好，再辅以基面粗糙化处理，则可获得良好的粘结效果。

2.2.2 测试用砂浆胶粘剂的本体强度

拉拔试验中一方面考察界面剂与基面的粘接拉拔力，另一方面需关注拉拔过程中界面的破坏情况。图1为部分拉拔试件胶粘剂内部破坏情况。

图1 拉拔测试胶粘剂内部破坏情况

由图1可以推断，破坏界面出现在砂浆胶粘剂内部，属材料内聚破坏，则表示砂浆粘结强度比界面剂粘结强度小，拉拔力在达到界面剂的粘结极限值前，砂浆胶粘剂提早损坏了，此时测试数据小于界面剂粘结强度实际值，不能充分评估界面剂的真实粘结效果。所以在设计界面剂测试用砂浆胶粘剂时，必保证胶粘剂的高粘接性，避免获得的界面剂数据有效性不高。

2.2.3 砂浆胶粘剂成型拉拔块时抹刀施加的压力

在试验过程中还有一个不容被忽视的、严重影响拉拔力测试值的因素，即砂浆胶粘剂成型拉拔块时抹刀施加的压力。若砂浆抹压力度大，粘接效果好，抹压力度小，则砂浆胶粘剂块容易脱落。图2为界面剂EP-30分别在真石漆和乳胶漆基面上成型的拉拔试件的破坏情况。

图2能在一定程度上体现抹刀施压大小与拉拔力测试值的关系，从图2（a）可以看出，EP-30用于真石漆基面时，其中5个试件的拉拔力都在1000 N以上，仅有1个试件的拉拔力为603 N，相对特别小；图2（b）也类似，有一个较小值546 N，而且这2个较小值的破坏形式皆为界面破坏。这说明在材料和测试条件相同情况下，出现少数反常值并非偶然，加之破坏面干净整齐，不难判断：砂浆胶粘剂成型时，抹刀的压力对粘结强度有直接影响。因此，对于无论何种材料的拉拔强度测试，务必保证试验者手法、力度统一，尽可能减小人为操作导致的误差，以提高结果可靠性。

图2 界面剂EP-30分别在真石漆和乳胶漆基面上成型时抹刀不均匀施压对拉拔力的影响

3 结语

（1）根据墙体基面情况，可针对性选择不同材质、不同固含量的界面剂进行处理，对于状况良好的易粘基面，在确保粘结效果的同时应考虑经济性。

（2）界面剂粘结强度测试值与自身化学结构性质、测试用砂浆胶粘剂本体强度和成型拉拔块时抹刀施加的压力有关。界面剂选材最好根据其化学结构类型及表面张力情况、极性大小、与基面材质的化学相容性综合考虑。对于测试用砂浆胶粘剂，应充分保证它的高粘接性。此外，在砂浆胶粘剂拉拔测试块成型时，务必要求试验者手法、力度统一。