仿夯土干粉裂纹涂料的制备

胡道盼，姜 俊，查纯喜 （亚士漆（上海）有限公司，上海 201700）

0 引言

在人类历史上，夯土建筑是使用最广泛的建筑技术，几千年来遍布世界各国，一般民居乃至宫殿、寺庙都可由夯土结构建造，这些结构经合理设计、选材施工具有很好的耐久性，使夯土建筑保存完好至今［1］。夯土墙作为生土建筑的重要形式之一，具有保温隔热、透气、防火、低能耗、无污染、可再生的优点，是目前仍为广大乡村居民大量使用的居住建筑。然而，长期以来，我国在夯土建筑的材料和建造技术方面，一直沿用古老的夯实技术和方法，对材料的性质缺乏应有的科学认知，使得夯土建筑存在诸多缺点，如强度低、变形大、不耐水等，无法满足现代化建筑外墙的性能要求。正因为如此，改进和提高传统夯土墙的性能，并且保持夯土墙原有的舒适、环保特点是至关重要的。

目前市场上的裂纹漆以溶剂型和水性裂纹漆为主，其基本原理是利用底漆和面漆在后期干燥过程中收缩程度不同所产生的应力差对表干面漆的拉扯而形成裂纹，其关键在于施工工艺的时机把握［2-4］。在底漆未干透时喷涂面漆，随着底漆的进一步干燥固化会产生收缩应力，面漆表干所形成的涂膜最终难以承受底漆收缩应力的持续增大而产生断裂，裂块跟随底漆而收缩，从而形成粗细不同的裂纹。影响裂纹效果的因素包括面漆收缩产生的拉力大小、面漆涂膜的拉伸强度和底漆的流动性能3 方面。

干粉裂纹涂料具有天生的开裂性特点，并且裂纹自然可控，无需像水性或者溶剂型涂料那样需要底漆和面漆同时配合才能产生裂纹效果，所以用干粉制备仿夯土干粉裂纹涂料具有明显的优势。然而干粉状的裂纹涂料市面上还较少。

本研究以偏高岭土地聚物为胶凝材料［5］，利用干粉硅酸钠为碱激发剂，将偏高岭土、干粉硅酸钠、可分散乳胶粉、膨润土、矿砂、色粉混合，制备出一种仿夯土效果的干粉裂纹涂料。该裂纹涂料制备方法简单，施工方便，裂纹效果细腻优雅、错落有致而极具美感，同时具有附着力好、耐久性好等优点。

1 试验部分

1.1 主要原料

1 250 目（10 μm）偏高岭土，内蒙古超牌新材料股份有限公司；干粉硅酸钠，湖北兴恒业科技有限公司；乳胶粉，江苏兆佳建材科技有限公司；膨润土，浙江华特化工有限公司；矿砂，十堰市安丰利源石材股份有限公司。

1.2 主要仪器和设备

BL-5000F 精密电子天平、BGD740/1 高速分散机、无石棉纤维水泥平板，标格达精密仪器（广州）有限公司；SHH-IV 全自动振动式混匀机，郑州三华科技实业有限公司；HG-1692C 万能拉力机，江苏恒广精密仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 试验配方仿夯土干粉裂纹涂料的配方见表1。

表1 仿夯土干粉裂纹涂料的配方Table1 The formula of imitated rammed earth dry powder crack coatings

1.3.2 性能测试

粘结强度：按照JG/T 157—2009《建筑外墙用腻子》规定的方法进行测试。

2 结果与讨论

2.1 偏高岭土的添加量对裂纹效果的影响

高岭土也称瓷土、中国黏土，是一种呈层状结构的含水硅铝酸盐，通常为白色粉末，质地松软、吸水量大、干燥收缩严重，适合用于制备裂纹涂料［6］。高岭土在煅烧过程中，会发生物理化学反应，其原子间发生较大的位错，形成了结晶度很差的过渡相，这时的高岭土就转化为偏高岭土，偏高岭土中原子呈不规则排列，具有较高的化学活性，处于介稳状态，能够在碱激发下形成地聚物，由于地聚物具有良好的强度和硬度，能够形成均匀的裂纹效果。

如图1 所示，相对于水泥和石膏基胶凝材料，用偏高岭土地聚物作为胶凝材料制得的涂料具有很好的裂纹效果。水泥基胶凝材料虽然水化收缩比大，但是由于初期强度较低，不能形成较大的内聚力，并且后期的收缩应力会在水化过程中慢慢释放，不能自然形成纹路均匀的裂纹效果。而石膏基胶凝材料，虽然早期强度较高，但其在水化过程中体积会轻微膨胀，会将内聚力引起的裂纹抵消掉，也不会产生裂纹效果。

2.2 乳胶粉的用量对涂层粘结强度及裂纹效果的影响

可再分散乳胶粉在硬化砂浆中的作用是提高砂浆拉伸强度（水泥体系中的附加粘接剂）、增强抗折强度、减小弹性模量、提高可变形性、增进耐磨强度、提高内聚强度、降低碳化深度、减少材料吸水性和使材料具有憎水性（加入憎水性胶粉）等特性［7］。裂纹涂料在干燥过程中收缩程度不同所产生的应力差对表干面漆形成较强的拉扯力，由于基层为刚性，面漆干燥固化产生的收缩应力会对基层产生咬底现象，导致基层与面层的附着力难以承受面层收缩应力与基层的排斥力，从而产生脱落、翘边现象。因此需通过乳胶粉提高基层的附着力，表2 为不同胶粉用量对涂层粘结强度的影响。

表2 不同乳胶粉用量下涂层的粘结强度Table 2 Bond strength of coating with different amount of latex powder

从表2 中可看出，随着乳胶粉用量的增加，涂层的粘结强度有明显改善，然而，乳胶粉用量过高会增加体系的塑性，当涂膜的拉伸强度大于体系产生的收缩应力时，导致收缩趋势变小，涂层裂纹程度降低，图2 为乳胶粉含量对涂层裂纹程度的影响。

图2 不同乳胶粉含量下的裂纹效果Figure 2 Crack effect under different latex powder content

从图2 中可以看出，随着乳胶粉用量的增加，涂层裂纹程度逐渐减弱，综合考虑，乳胶粉质量分数以5 %为宜。

2.3 温度对裂纹效果的影响

干粉裂纹涂料的开裂过程是一个物理和化学作用同时发生的过程，裂纹的效果与环境的湿度、温度和涂膜厚度有一定的关系。图3 为不同养护温度下产生的裂纹效果。

图3 不同养护温度下的裂纹效果Figure 3 Crack effects at different curing temperatures

由图3 可以看出，温度越高裂纹程度越明显，这主要是由于温度越高，涂料面层水化反应速率越高，同时水分挥发速度加快，而涂料底层受温度影响较小，造成面层干燥速度快于底层，从而使面层的表面应力大于底层，导致裂纹程度明显［8］。但是总体而言，裂纹程度变化不是很明显，这是因为对于干粉裂纹涂料而言，干燥固化不仅靠物理挥发，而且也有化学反应，即使在标准条件下也可得到较好的裂纹效果。

3 结语

仿夯土裂纹涂料是近年来新兴的涂料品种，该建筑效果具有历史悠久、分布广泛、造型各异、风格独特等特点。本研究通过碱激发偏高岭土作为胶凝材料，制备了一款仿真效果极高的仿夯土裂纹涂料，其具有优异的力学性能和施工性能，裂纹效果细腻优雅、错落有致，原料来源广泛、制备简单，是一种绿色环保的新型建筑材料，具有广阔的应用前景。