北京环益美高分子聚合物研究所总工程师 周广德
摘要 生态多功能树脂型可分散胶粉，作为新型聚合物，不仅有非常稳定的技术性能、而且与水泥砂浆等材料，有极佳的和易性，较强的保水能力，在外墙抗裂腻子粉、干混砂浆、颗粒类保温浆料等产品中的应用，比建筑乳液、可再分散乳胶粉及羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）更经济实用。本文就干混砂浆的特性和该胶粉的性能进行探讨。
关键词 干混砂浆 可分散胶粉 胶粉技术
前言
干混砂浆产业和建筑节能事业正在稳步发展，干混砂浆添加剂，从依赖进口原材料到完全国产化，标志着我国在相关基础的材料研究与应用技术上取得了进步。干混砂浆是所有建筑保温系统和建筑装饰工程上，都要使用的重要材料，笔者认为，聚合物添加剂是除水泥以外的另一种重要的干混砂浆原材料，其中水泥是主要的胶凝材料，干混砂浆中也只有水泥才能达到几十年、上百年稳定的粘结性能，聚合物添加剂是不可能达到的；而水泥砂浆能否发挥出良好的、持久的粘结性能，要靠聚合物添加剂提供的帮助，就是促进水泥砂浆更充分的水化反应、增强保水能力和自然养护能力。因些，掌握水泥科学知识，正确认识和理解水泥砂浆与聚合物添加剂的作用机理与相互间的关系，处理好干混砂浆系列技术性问题，是很重要的。
一、 干混砂浆的性质和作用
干混砂浆是以无机胶凝材料、一定目数的骨料、添加剂等按一定比例组成的，经干混均匀的一种颗粒和粉状混合物，其品质优良、性能稳定，不仅粘结强度高，还可减少裂纹裂缝现象。
从水泥是水硬性无机胶凝材料这一特性上，已经十分清楚地表明水泥就是粘结材料，水泥就是人造石，水泥良好的粘结力、强度和硬度就是水化反应、水气持续养护的结果，只要有良好的水的条件和作用，水泥不存在粘结不良的问题。
1、 水泥与水
水泥的粘结强度主要是靠水的作用，约三百多年前，人类发明水泥，到普遍学会水泥的生产和使用技术，人们便熟知了这一点。干混砂浆配方中，常用的水泥品种是普通硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥是应用最广泛、性能最稳定的水泥品种，其它水泥还无法取代它的地位和作用，从上百年的应用实践上，普通硅酸盐水泥的强度形成和性能的稳定，是一个由弱到强的过程，而这个过程绐终是离不开水的条件和作用，凡是早强的水泥或违背水泥水化原理、忽视水泥水硬性的材料性质、采用不科学的早强方法提高水泥的早期强度，就会严重阻碍水泥砂浆性能的正常发挥，其水泥砂浆的稳定性及后期强度都会很差。
干混砂浆的技术原理上，其添加剂的作用除增粘增稠、防流挂、增加初粘强度外，最重要的是保水和保持水分的能力，这也是砂浆能否稳定地发挥性能的关键。在干混砂浆的材料与应用上，就有不少违背水泥水化原理的事例，认为：砂浆早期强度越高、形成强度越快就越好，工期越短、越省工越好，不求质量、成本越低越好，这些极端错误的思想，在业界普遍存在，有些工程项目，还未到交工验收，就出现质量问题，还有更多的工程项目，投入使用还没多长时间就出现很多质量问题，这说明在建筑工程管理上还存在一些问题。研究与实践表明，水泥砂浆强度的稳定期至少可能需要6－12个月（一个自然冷热循环），或更长时间。建筑工程质量乃百年大计，体现一个国家与民族的文明程度、文化和科学技术水平，需要我们加强专业技术的推广与普及工作和职业教育与培训工作，提高研究与设计、材料应用和施工科学技术水平。
2、 水泥强度形成的过程与其它因素
水泥的水化与凝结硬化是一个连续过程，先水化反应，后凝结，凝结硬化效果如何，要取决于水化反应的条件（必须有水的作用），水化的越充分、水养护的越好、持续的时间越长，强度相应会越高。在长期的研究和实践中，我们有以下几点体会：
（1）水泥的水化与凝结硬化速度受环境温度、湿度的影响也是明显的。即环境温度越高，水化与凝结硬化速度就越快；环境温度越低时，水泥的水化与凝结硬化的速度相应就越慢。
（2）湿度对水泥的水化凝结速度和水泥砂浆后期强度的作用也是很明显的。即砂浆中水分、湿度越大，水分保持时间越长，水泥的水化反应越充分，凝结速度越慢，干缩性越小，水泥的凝结效果越好，后期强度越高。以普通硅酸盐水泥为例，通过实验分析，正常情况下，水泥水化后，会逐渐干燥收缩和变硬，喷水养护一次，水泥砂浆的强度就会有一次上升，从水与水泥水化、硬化过程与强度、收缩性的关系上看问题，笔者认为水泥水化后，只要干燥收缩的越快，水泥变硬的速度就越快，干缩性也就越大，后期强度都会很差，较容易导致龟裂、空鼓、脱落；水泥水化后，在长时间连续性自保水养护下，水泥的硬度和干缩过程呈由弱到强（渐进式），直到最佳强度，可以避免因水泥干缩过快产生强力收缩产生应力、破坏结构，导致龟裂、空鼓、脱落等质量通病问题。
（3）水泥砂浆养护问题。水泥水化反应到初凝、终凝后，再到强度的不断提高，都与水气的不断作用有关。即：从水化、初凝到终凝，主要靠拌和砂浆时掺入的水分，而粘结性能的稳定与后期强度的不断提高所需要的保水与水气养护（就是常说的“养生”），则就要依靠聚合物的作用与自然环境条件。
（4）水泥砂浆与生态环境的关系及相互影响。水泥砂浆属于生态材料，是可以循环利用的材料，具有很好的生态功能，对环境不仅无害，而且对环境有益。它的生态功能有三点：一是作为“人造石”，它能够适应不同的地理条件和不同的气候环境。长期处于水中的水泥钢筋混凝土桥墩、埋于地下的水泥桩、架设于空中的桥梁，在北方干燥冰冷和南方潮湿闷热气候环境等，都可不同程度地正常发挥作用；二是可以充分利用自然环境条件。水泥砂浆的微细孔，具有自动吸收、利用和释放墙体中的湿气、环境空气中的水气进行自我水气养护的能力，能将墙体材料中含有的对墙体结构有腐蚀作用的盐碱类物质水解后析出来，使墙体更结实耐用；三是水泥砂浆，特别是生态性水泥砂浆，对城市自然生态环境系统是有益的，它可以平衡墙体与环境水气，即空气湿度大时，有水气条件时，它可以自动吸附一定水气，当环境气候干燥时，它可以向空气中释放水气，能有效改善和调节城市空气的干湿度，减少因空气过于干燥而产生大量浮尘和可吸入性颗粒物。
水泥的微细孔是其生态特征，如果水泥砂浆微细孔被外墙乳胶漆、封底胶、乳胶粉、聚乙烯醇胶水等，人为地全部封闭后，这不仅对建筑结构、墙体材料的性能稳定、建筑物的使用寿命等均有不良后果，且对于生态环境的不利影响也是很大。因此，重视干混砂浆微细孔的作用，加强对干混砂浆功能、适应能力及应用技术研究，又特别是既能提高干混砂浆的粘结强度、防止产生裂纹和裂缝，又有益于生态环境保护的新型聚合物产品开发研究，以推动我国干混砂浆事业科学、稳步发展。
二、 生态多功能树脂型可分散胶粉的性能
生态多功能树脂型可分散胶粉是北京环益美高分子聚合物研究所的研究人员，针对水泥砂浆的特性，历经八年的理论研究和应用实践，选用多种具有生态功能的高分子材料和独创先进的生产工艺，研发出七个胶粉系列产品，其中水泥胶粉、多聚胶粉（粘结砂浆专用）、多聚胶粉（抹面砂浆专用）等三种胶粉，可供生产普通外墙腻子粉、外墙防裂腻子粉、外墙生态彩色腻子粉、外墙生态粉状彩涂、聚合物粘结砂浆、聚合物抹面抗裂砂浆、瓷砖粘结剂、瓷砖勾缝剂、堵漏剂、胶粉聚苯颗粒保温浆料、闭孔珍珠岩保温浆料、无机复合类保温材料、自流平砂浆、人造石、文化石和氟碳树脂漆、环氧树脂地坪等专用防裂砂浆等数十个新型生态高效建材产品，被国内外工程项目广泛应用。产品综合性能、生态效益和企业的科技实力、商业信誉等，具有一定的影响力，在业界广受好评。
1、 生态多功能树脂型可分散胶粉的性能及特点
生态多功能树脂型可分散胶粉是在高温条件下聚合，经过干燥、粉末化等多种工艺过程制成的品质优良、性能稳定、用途广泛、对人居和生态环境有益、科学合理的新型聚合物，它的主要性能与特点有：
（1）生态环保无污染。在产品的制造、运输、使用过程中和使用后，对人体和环境不仅无毒害，还对人居环境、环境保护、生态环境的良性循环大有益处。
（2）技术过硬、性能稳定性好。在密封状态下，将其处于40℃和－25℃的气候环境中，胶粉品质不会发生改变。
（3）粘稠度好，可改善砂浆的批刮容易性、打磨容易性，有效提高砂浆的初粘力、后期强度、使用寿命及稳定性。
（4）可促使水泥砂浆充分水化，向水泥砂浆提供良好的、可持续性的自养护帮助，有效控制和降低水泥砂浆的干缩性，防止产生龟裂纹。
（5）不会改变水泥的水硬性的特性，不封闭水泥砂浆的微细孔，充分利用和发挥水泥砂浆微细孔对于砂浆本身和生态环境体系的重要作用。
（6）生态多功能树脂型可分散胶粉的应用范围很广泛，除用于外墙腻子、干混砂浆等产品的生产外，还可用于生产内墙普通腻子粉、仿瓷涂料、内墙乳胶漆、建筑用胶水、耐水腻子粉、膏状耐水腻子、高级生态瓷粉涂料、高级生态内墙彩色瓷粉涂料、粉刷石膏、石膏粘结剂等一系列产品。
2、生态多功能树脂型可分散胶粉与可再分散乳胶粉、聚乙烯醇粉末的性价比
生态多功能树脂型可分散胶粉与可再分散乳胶粉、聚乙烯醇粉末是目前干混砂浆中主要使用的聚合物品种（其它有复配型产品，如母料类混合型产品，因其选用的材质较复杂多变、材料的品质上的差异、配制上的随意性等等，品质难有保障，所以厂家要慎用）。其性能对比如下：
（1）乳胶类和聚乙烯醇粉末的成膜较快、膜质密实，具有很强的封闭性，当砂浆中乳胶粉的添加量在1.8%以下时，砂浆的粘结力会明显减弱，如添加量在3%以上时，砂浆的微细孔会被封闭，会阻碍砂浆的水化和自养护，影响砂浆的后期强度；而生态多功能树脂型可分散胶粉的成膜很快，其膜呈网状结构，它在遇水成膜12小时左右，可使砂浆的微细孔处于全封闭状态，以保持砂浆中的水分含量，促进砂浆水化的连续性，其保持水分和保水能力是乳胶类和聚乙烯醇粉末加羟丙基甲基纤维素醚的五倍以上，在砂浆凝固至表干后，其网状结构的膜会自然张开，胶粉中的有效成分会帮助水泥砂浆利用墙体内和环境中的水气条件，自动调节与平衡水气，使砂浆得到良好的养护，确保砂浆后期强度和稳定性。其添加量仅为1.5－2.5%。
（2）乳胶类和聚乙烯醇粉末由于膜的作用，在膜的干燥收缩过程中会促使砂浆迅速早强，较快地提升砂浆的初粘强度、表面硬度，使打磨平整较为困难，随着膜的逐渐自然老化，砂浆的粘结力反而会有所下降，从十多年前聚乙烯醇缩甲醛胶水在水泥砂浆中的实践经验可以证明这一点；而生态多功能树脂型可分散胶粉在早强方面，比乳胶类和聚乙烯醇粉末略有差异，但比较容易打磨平整。以粘聚苯板为例，一般约在36－120小时，可粘住或全破坏聚苯板，几年后随着膜的作用逐步减弱、直至完全降解前，由于胶粉所产生的有效作用，会使水泥砂浆的稳定性增强，后期强度有明显提高。
（3）乳胶类和聚乙烯醇粉末的水溶速度、性能发挥受气候和水温的影响比较明显，即气候和水温越低，其水溶速度越慢、性能发挥越差，当环境温度低于5℃时，乳胶类和聚乙烯醇粉末的性能发挥就会受到明显的影响，可以直接影响到砂浆的性能；生态多功能树脂型可分散胶粉在水溶速度、低水温条件、低环境气候条件下，明显优于乳胶粉，可以通过实验来说明，将生态多功能树脂型可分散胶粉按粉：水＝1：10－12的比例，在0－5℃的温度环境中对水溶性进行试验，该胶粉可以完全快速溶解于水中，再将该胶粉水溶液置于－25℃的温度环境中冷冻48小时后，再放置于25℃的温度环境中8小时自然解冻后，胶液外观、粘性、流动性无异常变化。用生态多功能树脂型可分散胶粉生产的干混砂浆，在不添加任何防冻剂情况下，经过试验，按技术要求，可在0至－5℃的天气状况下，进行有效施工。
（4）可再分散性乳胶粉是乙烯、醋酸乙烯酯的共聚物，聚乙烯醇粉末是醋酸乙烯经聚合反应生成聚醋酸乙烯，聚醋酸乙烯在不同碱量作用下，皂化得醇解度不同的聚乙烯醇，采用常温或超低温粉碎技术制成，乳胶类和聚乙烯醇粉末主要使用的是不可再生的石油资源，不仅资源有限，从原油、原料到成品，需要耗费大量能源、生产过程有污染物产生，用于内外墙材制造，会对墙体材料与人居生态环境有不利影响；生态多功能树脂型可分散胶粉大部分选用的是优质、安全的可再生材料，采用的是清洁无污染的生产技术，其能耗消耗还不到乳胶粉的三分之一，对墙体材料和人居环境均无任何不良影响，用于干混砂浆中，不仅能提高砂浆的技术性能，还可以使建筑与生态环境相互作用，有利于城市生态系统的良性循环。
（5）乳胶类和聚乙烯醇粉末的功能比较单一，干混砂浆在添加乳胶粉的同时，还需要添加羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）、木质纤维素、甲酸钙、聚丙烯短纤维、氢氧化钙粉等，其保水性和防流挂主要依赖甲基纤维素醚（HPMC）、木质纤维素，而甲基纤维素醚（HPMC）、木质纤维素的保水性及保持水分的能力十分有限，基本上是一次性的；生态多功能树脂型可分散胶粉属于功能型产品，它不仅有良好的成膜性、防流挂、粘结强度，还有很强的保水能力，其保持水分的能力和保持水分的时间，是羟甲基纤维素醚（HPMC）、木质纤维素的10倍左右，而且具有自动调节砂浆与环境水气平衡的生态功能，以粘结砂浆为例，选用生态多功能树脂型可分散胶粉、优质的普通硅酸盐水泥、优质的矿砂或水洗河砂三种材料，按一定比例，经干混均匀，即可生产出优质的粘结砂浆。
（6）干混砂浆中添加了生态多功能树脂型可分散胶粉，就不需再加乳胶粉、木纤维、甲酸钙、氢氧化钙等，可节约干混砂浆产品的材料成本，提高生产企业产品的利润空间和市场竟争力。
三、 生态多功能树脂型可分散胶粉的应用情况及推广前景
我国建材业发展很快，市场竟争异常激烈，还存在能耗高、污染大、资源利用率低、效益差、管理落后等问题。目前工程承包价格不断走低，由于物价上涨，产品的原材料、运输、工人工资等各种费用也已上涨，加之材料款被拖欠问题较突出，使生产企业的利润微乎其微，甚至到了无利可图的地步。
北京环益美高分子聚合物研究所生产的系列生态多功能树脂型可分散胶粉及其下游产品，已在全国三十余个省市和多个国家的工程项目中应用，其品质已得到用户肯定，产品供不应求。该所新开发的建筑内墙装饰生态系统，适用于内墙精装修，而建筑外墙装饰生态系统则可替代外墙乳胶漆，适用于普通外墙和外墙保温层上的装饰，能有效改善人居环境的空气质量和城市生态系统的良性循环和满足用户对产品质量上的要求，为用户创造较好的经济效益和社会效益。为确保产品质量，该所谢绝了国内外多家投资商要求合办生产分厂的意向，目前该所已投入大量资金、扩大生产能力，并在研发上增加投入，以满足用户要求和保证产品供应市场。
综述
生态多功能树脂型可分散胶粉有扎实的理论研究基础和丰富的实践经验，其专业性、系统性较强，科学严谨，是一个成熟的产品，随着不断深入的研究开发和广泛的技术交流工作，其产品的品质和应用技术水平还会不断提高。随着国际社会努力节能减排、保护生态环境、确保经济持续发展，我国的生态环境保护政策将更加严格，一些高能耗、污染严重、功能单一、不能循环利用的产品将被低能耗、无污染、可以循环利用的多功能、高性能的生态型产品所替代，这是必然的选择。
2007年9月16日于北京通州
附：作者简介
周广德，男，北京环益美高分子聚合物研究所总工程师，从事科技工作二十余年，有多年的理论研究和丰富的实践经验，为上千家企业、几百个工程项目提供过上万次的技术咨询服务，在《砂浆﹠保温》、《中国建材报》、《中国建材科技》、《天津建材》、《上海建材》、《化学建材》、《建材标准化与质量管理》、《中国砂浆》等刊物上发表专业论文二十多篇，其中有四篇论文获得优秀论文奖，有两篇论文入编《中国现代化建设研究文库》，其专业技术水平受到业内人士好评。主要研究方向：高分子材料、生态建材、建筑保温节能技术、内外墙各种腻子、技术咨询服务等。
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