0 引 言
《建筑外墙用腻子》JG/T 157—2004行业标准的颁布,结束了我国建筑外墙腻子产品无标准可依的状况,许多腻子生产单位依照标准修改、完善配方。自2004年6月1日起标准正式实施以来,我中心先后检测了全国各地送检的各类外墙腻子产品共200多个,这证明了标准的实施在业内产生了积极的影响,有助于腻子产品质量的提高。在外墙腻子的各项技术指标中,动态抗开裂性是一项全新的指标,其配套的检测仪器也是标准编制组自主开发的专利产品,虽然在标准颁布前期,我们曾举办过一期试验方法操作培训班,但参加人员及涉及范围有限,标准的宣贯工作没有跟上。这就造成有的生产厂家对该项指标理解不透,认为指标定位太高,特别是粉状外墙腻子难以达到;同时一些检测机构也表示在检测过程中较难把握,该项指标的测试通过率较低。作为标准的主编单位,针对这些反映以及标准执行近一年以来我们在腻子动态抗开裂性测试中不断摸索、完善,总结出的一些经验,现归纳总结如下,供测试时参考。
1 动态抗开裂性指标的设定背景及目的
随着我国建筑业的迅猛发展,建筑涂料在内外墙墙体装饰中成为主要的装饰材料之一,它以优异的装饰性、耐久性、施工简便性及好的性能价格比越来越受到市场的欢迎。在全国大中城市,特别是京津、珠江三角洲、长江三角洲等经济发达的地区使用建筑涂料进行内外墙装饰,特别是外墙涂饰工程逐年增加,但是随着工程量的增多,出现了一些较为普遍的工程质量问题,其中最为严重的是涂装完成经过一段时间(大多1年)后,墙体出现龟裂等现象,这不但给建筑物带来损失,造成渗水等弊病,还使涂料丧失了装饰性,严重影响了建筑涂料的声誉。这个问题如果不能很好地解决,会阻碍建筑涂料的迅速发展。建筑墙面局部开裂的原因较为复杂,有建筑结构内部存在不均匀的动态应力引发的结构裂缝,有外部温湿度变化等因素诱发的不均匀膨胀或收缩,从而产生局部应力引发的细微裂缝等,前者不是装饰材料所能解决的。普通薄质涂料层一般厚度不超过0.1 mm,抗开裂应力的能力较低,当基材裂缝扩张或产生新的开裂时,涂层可能在对应位置开裂,丧失应有的保护和装饰功能。当前解决建筑墙面细微裂缝或裂纹(不包括结构裂纹)的技术途径,除提高抹灰砂浆柔性以减少基材开裂外,赋予腻子层以柔性也是措施之一,可在涂层下批刮厚度为1～2 mm的柔性腻子,吸收开裂应力,缓冲裂纹扩展,同时填补墙体裂缝和缺陷,为涂料提供平整、光滑、稳定的涂饰表面,提高装饰效果和耐久性。为此,《建筑外墙用腻子》标准在编制之初就决定加入动态抗开裂性指标,其目的就是为了从腻子产品入手对外墙裂纹纵横交错的情况起到一定的缓解作用。
2 动态抗开裂性指标的物理含义
在建筑材料中常用与弹性相关的指标来表征材料的抗裂性能,例如用涂层断裂伸长率及抗张强度的测试值来判定。这种方法只能间接反映材料的抗裂性能,有一定的局限性,对于建筑外墙腻子这类偏刚性产品,不宜采取此种方法。考虑到建筑腻子的实际应用状况,我们认为测量基材开裂而腻子层不开裂时的基材最大裂纹宽度,即动态抗开裂性, 是一种较能模拟真实情况的试验方法。动态抗开裂性的物理意义是表层材料抵抗基材裂纹扩展的能力,单位为毫米(mm) ,它实际上是一个由动态过程获得的数据。其基本设计思路一是想寻找一种适合的方法和仪器来尽可能模拟实际墙面裂纹的动态发展过程;二是希望为生产厂家和用户提供一个具有实际参照和指导意义的量化指标。
3 动态抗开裂性试验方法
3. 1 原理
本方法通过抗开裂性测试仪产生的上顶力,使石棉水泥板在规定区域逐步产生细微裂纹并控制裂纹缓慢扩展,观察腻子层的开裂情况,以此表征腻子产品抵抗基材裂纹扩展的能力。
3. 2 试验设备与装置
动态抗开裂试验仪(见图1) ;立式读数显微镜,精度0.02 mm。
3. 3 试验方法
(1)使用专用型框, 将配制好的腻子刮涂在200 mm ×150 mm的石棉水泥板上,厚度为2 mm,保证表面平整无气泡。将刮涂好的试板在标准环境下[温度: (23 ±2) ℃;湿度( 50 ±5) % ]养护7 d,每一样品应同时制备3块试板(如图2所示) 。
(2)将试板架放在动态抗开裂试验仪上,有腻子层的一面向上,转动螺杆使顶刀上升,当刀口与试板接触后,应减缓顶刀上升速度,注意观察石棉水泥板的空白区域,当发现裂纹出现后,应使用读数显微镜观察并随时记录裂纹宽度,显微镜应放置水平,保证焦距适宜、观测视场清晰,必要时可使用辅助照明设备以保证观测的准确性。
(3)记录腻子层开裂前,石棉水泥板开裂的最大宽度,精确到0.02 mm。3块试板中以数值较大的2块试板的测试结果的算术平均值作为最终结果。
3. 4 动态抗开裂性试验方法操作技巧及经验
当前市场上外墙腻子大体可分为膏状腻子、粉状腻子和双组分腻子3大类。通常来说,膏状腻子和双组分腻子的柔性相对较好,在检测动态抗开裂性能时,参照《建筑外墙用腻子》标准中给定的方法进行操作基本没有问题。但对于粉状腻子,由于水泥含量较多、刚性较强,如果其中的可再分散粉末添加量过少,在动态抗开裂性能的测试过程中即使小心操作,也有可能出现基材(石棉水泥板)与腻子层同时开裂的现象,给正确的读数造成困难。通过前面对动态抗开裂试验方法的描述可以看到,由于在试验过程中基材的裂纹是从无到有产生的,这个顶裂的过程实际上是基材断裂位置应力集聚的过程,因此在基材开裂的一瞬间,应力被突然释放,对于柔性相对较好的腻子产品,不会因这个应力释放而导致腻子层随之开裂,因此这种操作方法对试验的继续和结果的读取没有什么影响。而对于一部分粉状腻子产品,其腻子层会因无法承受应力开裂的影响而随之开裂,这样一方面增加了基材(石棉水泥板)不均匀性对测试结果的影响(由于板材内石棉纤维分布的不均匀性,可能造成在测试同一腻子样品时,一部分腻子层会随着基材开裂而开裂,而另一部分则不会) ,使测试的离散性增加;另一方面对于动态抗开裂性小于0.1 mm 的腻子产品,很可能无法区分等级。
通过在试验过程中的长期摸索,我们对动态抗开裂性的测试方法不断进行完善,经过几百个腻子样品的操作实践,认为其可操作性、重复性及再现性均较好,现在这里提出和大家共同探讨。
①在制备样板前,先将石棉水泥板在动态抗开裂试验仪上预顶裂;
②在顶裂后的石棉水泥板上外加重物,使其被尽量压平;
③参照标准方法刮批腻子样品并进行养护;
④在进行动态抗开裂试验之前,用尽量细的笔在试板的上下空白位置标记出测量位置,上下各做3个标记,如图3所示。
⑤用显微镜读取并记录每一交叉点的裂纹宽度;
⑥将试板架放在动态抗开裂试验仪上,选取标记好的1～6中的任一点用显微镜观测同时转动螺杆开始上顶的过程;
⑦尽量放慢螺杆转动速度,同时观察腻子层,当其一出现肉眼可见的细微裂纹(包括不连续的裂纹)时,即停止试验;
⑧用显微镜读取并记录每一交叉点的裂纹宽度;
⑨计算每一交叉点前后裂纹宽度之差为试验结果;
10.选取数值最大的4个点,取其平均值作为该块试板的动态抗开裂性试验结果。
4 实 例
以某外墙腻子样品的一块动态抗开裂试板为例,按照上述步骤, 7 d养护完成后,准备测试,先标注6个点并读取试验前的板面初始裂纹宽度,记为L0 ,然后上机试验,当腻子层出现肉眼可见裂纹时,停止试验,再次读取相应点的裂纹宽度,记为L1 ,二者之差(L1 – L0 )为最后结果,如表1所示。
注意事项:
①石棉水泥板在预顶裂和最后试验时应注意保持左右位置的一致性,确保顶刀在裂纹的正下方;
②由于完善后的方法是在腻子层刚出现细微裂纹时停止试验并观测基材裂纹宽度,与标准中的规定略有出入,因此一定要尽量放慢螺杆转动速度,降低单位时间内顶刀上升的位移,将操作调整后对测量结果的影响减至最低;
③所选取的标记点应尽量靠近中心位置;
④测试过程应保证有适于观测的室内亮度;
⑤测试过程最好不要中途停止,以防止应力缓慢释放对测试结果造成影响;
⑥测试应在标准环境下进行,因为湿度过低会对样品的动态抗开裂性产生不利影响。
5 结 语
以上是关于《建筑外墙用腻子》JG/T 157—2004动态抗开裂性测试方法的一些心得体会,在这里提出和大家共同分享,可供相关人员在测试过程中参考。至于标准是否会最终修改并采纳此方法,还需标准编制组确定。本文的目的是为了将此标准更好地贯彻实施,为规范市场、尽快提高我国建筑外墙腻子产品质量做贡献。