0 引言
瓷砖饰面外墙外保温工程施工一段时间后，瓷砖饰面尤其是砖缝处常常出现白色沉淀物，即泛碱现象。泛碱不仅影响建筑物外观，还不利于外墙外保温系统的长期稳定。一些处治方法往往只能暂时清除白色沉淀物，一段时间后常再次出现，因此，最好的办法是预防泛碱。泛碱通常为硅酸盐水泥的主要成分硅酸钙水化后生成的Ca2+和OH-在毛细孔压力下渗透到表面，并与空气中的CO2生成不溶于水的白色碳酸钙晶体。所以，不仅要选好填缝剂，配制瓷砖粘结剂时，应控制水作为碱性物质载体的引入，降低粘结剂中Ca2+、Na+、K+等可溶性离子的含量与析出量，减少离子由内向外渗透的通道，即毛细孔和空隙，同时增强毛细孔内壁憎水能力，以提高抗泛碱能力。
1 试验
1.1 原材料
水泥：吉林亚泰水泥有限公司生产的42.5 硅酸盐水泥；石英砂：50～100 目；粉煤灰：Ⅰ级；聚合物干粉：（1）羟乙基甲基纤维素醚，MKX45000PF20L（简称聚合物M），白色粉状，易溶于水，（2）乙烯-醋酸乙烯共聚胶粉，VINNAPAS 5044N（简称聚合物V），白色粉状，易溶于水，成膜后有一定柔韧性；木质纤维：有优良的柔韧性、分散性和化学惰性；减水剂：萘系高效减水剂。
1.2 试验方法
（1）砂浆14 d 抗压、抗折强度按GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO 法）》进行测试。依照JG 158—2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》进行养护：成型后用聚乙烯薄膜覆盖，在实验室标准条件下养护2 d 后脱膜，继续用聚乙烯膜覆盖养护5 d 后，去掉覆盖物在实验室标准条件下养护7 d。
（2）14 d 拉伸粘结强度试件依照JG 158—2004 进行养护：成型后用聚乙烯薄膜覆盖，在试验室标准条件下养护7 d 后去掉覆盖物，继续在试验室标准条件下养护7 d。至龄期后沿试件表面垂直方向以5 mm/min 的拉伸速度进行测试。
（3）泛碱测试：养护24 h 后进行21 次露天淋水→自然干燥→淋水循环处理，检查试样表面是否出现颜色不均匀变浅或显现出水迹，并与实验室标准条件下的试块对比（试验时，外界温度15～23 ℃，相对湿度35%～60%），放大试样照片，计算泛碱面积。
1.3 正交试验设计
据有关文献及初步试验，粉煤灰掺量为20%～35%等量取代水泥用量，聚合物M 掺量占干拌料的0～0.6%，聚合物V 掺量占干拌料的0～3%，木质纤维掺量占干拌料的0～0.6%，拌合水用量根据新拌砂浆流动度确定。安排4 水平、4 因素正交试验L16 （ 44）（见表1），研究各因素对瓷砖粘结剂抑制泛碱及力学性能的影响。
2 结果与讨论
正交试验具体配合比及试验结果见表2。
2.1 各因素掺量对瓷砖粘结剂抑制泛碱作用分析
各因素掺量与泛碱面积的关系见图1。
由表2 和图1 可见：
（1）随着粉煤灰掺量的增加，泛碱面积下降，说明其抑制泛碱作用强。这主要是由于：①粉煤灰中可溶性的SiO2、Al2O3等活性成分在有水存在时，可与Ca（OH）2 反应生成水化硅酸钙（C-S-H）和水化铝酸钙（C-A-H），消耗Ca2+，降低Ca2+析出表面概率。早期粉煤灰活性较低，但粉煤灰等量替代水泥使砂浆中单位质量水泥含量降低，水泥水化产生的Ca（OH）2 减少，有效地减少了Ca2+析出。②粉煤灰形态效应改善了砂浆的和易性、均匀性，同时增强了流动性、保水性，使拌和需水量降低，减少了水作为碱类物质载体的引入。③粉煤灰的微集料效应使集料的匹配更加合理、水泥的分散更均匀，水化更充分，同时粉煤灰火山灰反应活性使其形成一种粉煤灰水化凝胶，填补水泥骨架空隙，砂浆密实度提高，减少离子由内向外渗透的通道，有效地抑制了泛碱。
（2）聚合物M 对抑制泛碱作用影响较大，当掺量由0 增加到0.4%时，泛碱面积下降较明显，说明抑制泛碱作用较强；掺量为0.4%～0.6%时，抑制泛碱作用有所下降。这是由于：①当掺量在0.4%以内时，聚合物M 降低了水胶比，减少了水的用量，改善了孔结构，而且网状聚合物膜填充作用减少了界面过渡区的孔隙率，使离子由内向外渗透的通道减少；②聚合物M 在拌合时引入许多微小气泡并被聚合物膜包裹，凝结硬化后起到一定阻断毛细孔的作用，同时还可能由于聚合物M 在砂浆表面富集对水和碱性物质析出起到了一定封闭作用；③当聚合物M 掺量超过0.4%后，强烈的保水作用影响了水泥水化，硬化水泥石中自由水和吸附水增多，并通过聚合物网状薄膜向外扩散，砂浆孔隙率增加，连通孔增多，离子由内向外渗透的通道增多，抑制泛碱能力下降。
（3）随着聚合物V 掺量的增加，泛碱面积有所下降。主要由于：①除了聚合物V 引气作用，其在水泥凝结硬化后形成
一种凝聚结构的薄膜（乳胶膜）主要分布在水泥基体内，不仅填充一部分孔隙，使连通孔隙变少，而且乳胶膜较好的致密性对水的迁移有一定阻碍作用。②聚合物V 分子结构中的—CH2可与无机物发生化学吸附，分子链上的酯基水解后与盐类生成—COOCa2+型化合物，能降低Ca2+、Na+等的析出量。
（4）木质纤维对抑制泛碱作用不明显。可能由于木质纤维的保水性使水蒸发速率变缓，泛碱面积稍有下降。抑制泛碱效果最佳的配比为A4B3C4D4，即35%粉煤灰等量取代水泥、0.4%聚合物M、3%聚合物V 和0.6%木质纤维。
2.2 各因素掺量对瓷砖粘结剂力学性能的影响（见图2、图3）
由图2、图3 可见：
（1）随着粉煤灰掺量的增加，瓷砖粘结剂的拉伸粘结强度有下降趋势，但幅度很小；压折比随粉煤灰掺量增加逐渐下降。用35%粉煤灰等量取代水泥不仅有利于抑制泛碱，同时改善了瓷砖粘结剂的柔韧性，拉伸粘结强度虽有下降，但影响很小。
（2）当聚合物M 的掺量由0 增加到0.6%时，瓷砖粘结剂的拉伸粘结强度逐渐增大。聚合物M 的保水作用使砂浆有更长的开放时间改善粘结性能，而且成膜（网状结构）作用提高了砂浆界面过渡区的粘结力和与瓷砖接触面处的粘结强度；其成膜的柔性填充作用提高了粘结剂柔韧性，压折比随聚合物M 掺量增加显著下降。聚合物M 掺量为0.4%时，不仅有良好的抑制泛碱效果，而且压折比下降42%，拉伸粘结强度上升14%（掺量0.6%时抑制泛碱作用下降，不予考虑）。
（3）随着聚合物V 掺量的增加，瓷砖粘结剂的拉伸粘结强度明显提高。主要由于聚合物V 在水泥基体内形成一种薄膜（凝聚结构），其较高的抗拉强度使砂浆内聚强度增大，而且在瓷砖接触面形成了较牢固的柔性桥联；聚合物V 掺量增加，压折比呈下降趋势。聚合物V 掺量为3%时，不仅抑制泛碱作用最好，而且压折比下降了14%，拉伸粘结强度提高了1 倍以上。
（4）木质纤维掺量变化对瓷砖粘结剂的粘结强度影响不大，掺量为0～0.2%时，压折比随掺量增加呈下降趋势；掺量为0.2%～0.4%时，压折比略有上升。木质纤维掺量为0.2%时，不仅经济，提高了拉伸粘结强度，降低压折比，而且基本不影响抑制泛碱。
综上所述，抗泛碱瓷砖粘结剂的最佳配比为：A4B3C4D2，即35%粉煤灰等量取代水泥、0.4%聚合物M、3%聚合物V、0.2%木质纤维。按最佳配比配制的抗泛碱瓷砖粘结剂的综合性能见表3。
3 结论
（1）对抑制瓷砖粘结剂泛碱作用大小的次序为：粉煤灰最大，聚合物M 较大、聚合物V 其次，木质纤维不明显。
（2）I 级粉煤灰能有效抑制泛碱，降低水泥用量，改善砂浆柔韧性，虽降低了拉伸粘结强度，但幅度很小。
（3）聚合物M 掺量超过0.4%时，抑制泛碱效果下降。
（4）综合抑制泛碱效果和力学性能的影响，抗泛碱瓷砖粘结剂的最佳配比参数为：在普通水泥砂浆中以35%粉煤灰等量取代水泥，掺0.4%聚合物M、3%聚合物V、0.2%木质纤维。按该参数配制的粘结剂抑制泛碱作用明显，同时具有良好的综合性能。