慧正资讯：由于物理性质的不相容和化学反应，空鼓和脱落问题阻碍了建筑石膏和水泥基材料之间的搭配使用。界面剂是缓解上述问题的有效方法之一。然而，由于界面剂的种类繁多，明确界面剂在不同场景下的筛选策略和应用方案仍是一大难题。因此，本文研究探讨了几种市面上常见的界面剂在不同应用场景下的粘结性能。结果表明，在水泥基材/石膏自流平砂浆中，聚醋酸乙烯酯类界面剂会造成负面影响。在石膏基材/水泥砂浆中，玻璃化转变温度较低的（Tg≤0 ℃）的界面剂（苯丙类型）对粘结性能的增强效果最为明显。同时，综合吸水量和乳液含量的测试，当界面剂A为20%时，界面剂对粘结性能的增强效果最佳。在石膏基材/瓷砖胶的应用上，各类型的界面剂对粘结性能均会有一定的提升。此外，本研究进一步探讨了三种常用助剂对乳液性能的影响。结果表明，市面上常用的增稠剂250HBR和润湿剂LCN-407均会对界面剂A造成一定的负面影响，而分散剂SN-5040可以明显提升界面剂A的粘结性能。

关键词：建筑石膏、水泥、界面剂、粘结性能、应用场景

2.1界面剂在建筑石膏/水泥界面的作用及其机理

图1.石膏基材/水泥砂浆界面

建筑石膏的主要化学组成为硫酸钙的不同结晶物及其水合物。当建筑石膏与水泥作为两种基材并搭配使用时，由于物理及化学性质的不相容，会导致界面强度的下降（如图1所示）。

3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O+2CaSO4·2H2O+16H2O→

3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O                       (a）

首先，当石膏基材上涂覆水泥砂浆时，石膏中的硫酸钙会与水泥水化过程中产生的铝相（C3A、CAH、AFm）反应并生成钙矾石（3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O）。然而，单硫型盐向钙矾石转换的过程会导致固相体积的增加（从312.7mLg-1增加到714.9mLg-1）[6]。石膏与水泥砂浆接触时，会向水泥砂浆释放硫酸根离子，进而促进氢氧化钙向硫酸钙转换。该过程也会造成固相体积的增加从（33.2mLg-1增加到74.2mLg-1）[6]。因此，石膏基材/水泥砂浆界面可能发生膨胀和开裂等破坏。其次，石膏基材的高吸水量会影响界面处水泥的水化过程，使水泥的水化不完全并降低界面强度。最后，弹性模量、热膨胀系数的差异和钙矾石的热解（70℃就会出现分解现象），会对石膏/水泥界面的粘结强度造成负面影响[7]。

界面剂可以隔绝建筑石膏与水泥之间的不良接触，并提高建筑石膏/水泥界面的粘结强度。

2.2水泥基材/石膏自流平界面剂的选择及其作用机理

图2. 不同界面剂下，水泥基材/石膏自流平砂浆的粘结强度

为了探讨各类型界面剂对水泥基材/石膏自流平砂浆界面粘结性能的影响，界面剂A（Tg为27±2℃、苯丙类型）、界面剂B（无机复合类型）、界面剂C（Tg为16±2℃、苯丙类型）、市面上常用的界面剂F（苯丙类型）、界面剂G（聚醋酸乙烯酯类型）被用于提高水泥基材/石膏自流平砂浆之间的粘结性能。如图2所示，除了界面剂G，其他类型的界面剂均可以达到良好的粘结效果。显然，聚醋酸乙烯酯类界面剂用于水泥基层/石膏自流平界面时，会对界面的粘结性能造成负面影响（~0.46MPa）。Zhihui Lin的研究表明，聚醋酸乙烯酯（PVAc）在碱性条件会发生水解，并生成聚乙烯醇和醋酸钙[8]。因此，聚醋酸乙烯酯型白乳胶作为界面剂时，自流平砂浆的流动性及碱性环境，会破坏界面剂G的表面官能团并对粘结性能带来负面效果。

表1. 以无石棉水泥纤维加压板为基材，涂刷不同界面剂后的24h表面吸水量。

如表1所示，涂刷界面剂A后，基材的表面吸水量最优（仅为0.35mL）。因此，界面剂A可以有效地降低基材吸水量。综合24h吸水量和无处理粘结强度分析，水泥基材在吸水量上对石膏自流平砂浆的水化过程影响不大。

图3. （a）不同含量的界面剂A对水泥基材/石膏自流平砂浆的影响；（b）热处理下，不同含量的界面剂A对水泥基材/石膏自流平砂浆的影响

为了进一步了解界面剂对水泥基材/石膏自流平砂浆粘结性能的影响，对不同乳液含量的界面剂及热处理后的粘结性能进行了粘结强度测试。结果表明，随着乳液含量的增加，粘结强度得到了明显的提升。由于水泥和石膏之间的热膨胀系数不一致、钙矾石的分解，热处理后的粘结强度会明显下降。未涂刷界面剂的空白样品甚至会直接脱落。因此，涂刷界面剂可以有效地降低热处理带来的负面影响。总之，乳液含量的增加会提高水泥基材/石膏自流平砂浆的粘结强度，且界面剂A会有效提高界面的热稳定性。

图4. 不同界面剂下，石膏基材/水泥砂浆的粘结强度

为了表征不同类型的界面剂对石膏基材/水泥砂浆的粘结强度的作用，实验对比了界面剂A（Tg为27±2 ℃、苯丙类型）、界面剂B（无机复合类型）、界面剂D（Tg≤0 ℃、乳液粒径0.25-0.35μm、苯丙类型）、界面剂E（Tg≤0 ℃、乳液粒径0.1-0.2μm、苯丙类型）、市面上常用的界面剂F（苯丙类型）、界面剂G（聚醋酸乙烯酯类）之间的性能差异。结果表明（如图4所示），Tg≤0 ℃类型的界面剂D与界面剂E对粘结性能的提高最为明显（~1.49MPa）。界面剂的Tg主要由共聚物的组成决定。相对较低的Tg会增加聚合物的粘流性、流动性和基材间的润湿效果[9]。Tg较低类型的界面剂可以更好地嵌入石膏基材，形成有效的机械咬合并增加粘结强度。因此，界面剂D和界面剂E在粘结性能的提升上更为显著。

图5. （a）不同乳液含量的界面剂A对石膏基材/水泥砂浆粘结性能的影响；（b）不同助剂下，界面剂A对石膏基材/水泥砂浆粘结性能的影响

如图5和表2所示，当乳液含量达到20%时，粘结强度得到显著提升（从0.98Mpa增加至1.67MPa）且24h表面吸水量最佳（0.1mL）。有效成分的增加和吸水量的减少可以增加界面剂A对石膏基材/水泥砂浆的粘结性能。

此外，为了研究增稠剂、分散剂、润湿剂对粘结性能的影响，本文评估了市面上常用的增稠剂250HBR、分散剂SN-5040及润湿剂LCN-407对界面剂A粘结性能的影响。结果表明，增稠剂250HBR和润湿剂LCN-407的加入均会造成粘结性能的下降。一方面，增稠剂会降低界面剂的流动性，这会使界面剂对基材的润湿效果和机械咬合带来负面影响。此外，LCN-407（烷基聚氧乙烯醚型聚合物）分子链中的聚氧乙烯醚可以降低乳液的表面张力并提高界面剂对基材的润湿效果。但其分子中的烷基会增加乳液的稠粘性和剪切增稠性，并对界面的机械咬合能带来负面影响[10]。总体之下，LCN-407对界面剂A的粘结性能呈现出了负面影响。与此相对，聚羧酸钠盐（SN-5040）作为阴离子表面活性剂，具有卓越的润湿分散特性并改善界面剂的流动性。因此，SN-5040通过降低表面张力、静电排斥、空间位阻等方式，有效地改善界面剂的流动性和基材的润湿效果，以此提高界面剂A的粘结性能。总而言之，在石膏基材/水泥砂浆界面，乳液含量的增加和分散剂SN-5040的加入可以有效地提高界面剂的粘结性能。

表2. 以无石棉水泥纤维加压板为基材，涂刷不同含量界面剂A后的24h表面吸水量。

2.4石膏基材/瓷砖胶界面剂的选择及其作用机理

为了进一步探讨界面剂对建筑石膏/水泥界面的影响，实验研究了界面剂A、界面剂B、界面剂C和界面剂H（硅改性苯丙乳液）对石膏/水泥基瓷砖胶界面的影响（如图6所示）。结果表明，各类型的界面剂对石膏/瓷砖胶界面的粘结强度均有所提升（0.67MPa提高至0.87MPa），但粘结性能的提升不高。这可能是因为瓷砖胶中的胶粉将无机组分连接在一起并形成网络结构[11]。该过程会降低石膏基材与水泥形成钙矾石及基材吸水量大造成的影响，并提高瓷砖胶与石膏间的粘结强度。因此，界面剂的引入可以在一定程度上增加石膏/水泥基瓷砖胶的交联程度，但粘结强度的提升相对有限。总之，苯丙类型及无机复合类型界面剂均会对石膏/水泥基瓷砖胶的粘结强度有一定的提高。