砂浆造福千家万户 - Wacker Chemie AG


砂浆造福千家万户

我们建设高楼大厦,塑造着未来的世界。不过,只有借助高性能的建筑材料,我们先进的建筑技术才有可能得以实现。瓦克聚合物改性干混砂浆在世界各地被广泛用于以下领域:外墙外保温系统、柔性瓷砖铺设、自流平地坪砂浆等。

这一国际大都市圈拥有约2500万居民,是中国最大的城市群,也是建设热潮的中心。目前,全球的新建建筑中,有三分之一在中国建造。

河岸球场是南美洲最著名的足球场之一。该球场位于巴西南部城市阿雷格里港,承办过2014年世界杯的部分小组赛。多支球队曾经在此角逐,力争小组出线。现在,这一规模宏大的体育赛事已然谢幕,但给我们留下了一座座雄伟壮观的体育场馆。这些场馆有的是新建的,有的则是进行了现代化改造,比如河岸球场就是在1969年正式投入使用的,而在2014年巴西世界杯前夕进行了扩建。这座体育场被当地人自豪地称为“贝拉利奥球场”,除了承办世界杯赛事,这里还是巴西足球甲级联赛一支著名球队的主场。如今,这座球场能够容纳50,000多名观众,其最新设计的看台简直就是一个梦幻建筑。

在2014年世界杯筹备阶段,位于巴西阿雷格里港市(Porto Alegre)建于20世纪60年代的河岸球场(Estádio Beira-Rio)进行了翻新,其中包括安装覆盖整个体育场的顶棚。

如此大规模地应用装饰混凝土,需要相当高质量的建筑施工,乃至不得放过每一个细节,而采用合适的化学品——更确切地说是建筑化学品——则至关重要。“河岸球场的翻新目标是给裸露的看台混凝土地面铺上一层快凝、光滑的高耐磨表面,”瓦克巴西公司建筑聚合物销售与市场经理Cristiane Fagundes说。“通过与客户合作,我们利用VINNAPAS®威耐实®改性自流平砂浆实现了这一目标。”

“目前,全球市场大约80%的干混砂浆尚未进行改性——我们在该领域看到了巨大的增长潜力。”

Christoph Riemer博士 建筑聚合物业务部门主管

快凝地坪砂浆

为了给看台的混凝土地面铺上一层快凝、光滑的高耐磨地板,施工方使用了VINNAPAS®威耐实®改性自流平砂浆。

这种采用可再分散乳胶粉改性的自流平砂浆极大简化了各类地面工程:只需一次作业,即可消除不规则表面,并形成耐磨地基。“这样不仅提高了地板表面的质量,而且增强了地板层的弹性及其对地基的附着性,”瓦克经理Fagundes解释道。此外,地板施工所需要的材料更少,干燥时间更短。这样,砂浆层变得更薄,硬化速度更快,因此很快就可在上面行走。

先进的建筑技术可以通过多种方式促进建筑施工,提升建筑质量——河岸球场光滑的混凝土装饰看台仅仅是其中一例。随着世界各大经济体不断迈向全球化,越来越多的高楼大厦如雨后春笋般拔地而起。预计到2025年,全球年度建筑活动支出将增加到15万亿美元,涨幅超过70%。尤其是东欧、拉丁美洲和亚洲的新兴经济体,对优质建筑化学品的需求正在飙升——正是这些产品使现代建筑技术成为可能,其中一个例子就是采用聚合物粘结剂对干混砂浆进行改性。

因此,瓦克的VINNAPAS®威耐实®产品线在全球市场的应用潜力非常巨大:“目前,全球市场大约80%的干混砂浆尚未进行改性,”瓦克建筑聚合物业务部门主管Christoph Riemer博士说。“在许多地区,特别是在成长性市场,建筑专家才刚刚开始熟悉聚合物改性干混砂浆。因此,我们针对这种情况对全球产品组合进行了优化。”

因地制宜的水泥配方

为了拓展创新型建筑化学品市场,瓦克在全球建立了一个技术中心网络,其中包括南美洲的技术中心。瓦克聚合物巴西市场经理Cristiane Fagundes与她的十二人强大团队为客户提供有关砂浆的咨询服务,同时针对砂浆成分因地而异的情况,帮助客户改进现有配方。

“最大的地区差异就是水泥型号不同——西欧主要使用纯硅酸盐水泥,与南美洲不同,”Fagundes解释道。例如,南美洲使用的水泥利用高炉矿渣和火山灰添加剂进行了改性,彻底改变了瓷砖胶粘剂的性能。西欧也使用所谓的高炉水泥和粒化高炉矿渣粉,特别是在生产水泥时需要这些添加剂的改性能力的地区。例如,为了克服道路除冰盐与酸性物质的腐蚀影响,水泥必须具有高密度和耐久性,这时就需要使用上述添加剂。相比之下,生产商通常利用纯硅酸盐水泥配制高端建筑市场所用的干混水泥。因此,瓦克专家首先在实验室研究原料的化学性质和物理性质,以便能够精确定制聚合物改性干混砂浆配方,满足某一地区的特殊应用和需求。

在瓦克巴西技术中心,一位员工正在测试瓷砖胶粘剂,以检查其拉伸粘结强度。可再分散乳胶粉得到了极大改善拉伸粘结强度。

今天,瓦克已经成为醋酸乙烯酯-乙烯(VAE)聚合物粘结剂领域的全球市场与技术领导者,其VINNAPAS®威耐实®品牌早已畅销全球。“我们的粘结剂是现代建筑与瓷砖胶粘剂、外墙外保温系统、自流平砂浆和填料、抹灰与修补砂浆的主要成份之一,”瓦克聚合物下属建筑聚合物应用技术部门主管Andreas Collignon说。

如外墙外保温系统,最多只须添加4%的VINNAPAS®威耐实®,即可在保温板与基材之间形成稳固粘接。VINNAPAS®威耐实® 聚合物粘结剂提供了一种理想的长期解决方案,特别是在将难粘材料固定到难粘基材上时。

此外,通过引进所谓的薄层技术,聚合物粘结剂彻底改变了瓷砖铺设工艺。采用该技术配制的瓷砖胶粘剂能够方便、快速地大面积铺展,从而取代传统的水泥砂浆。砂浆流平之后,放下瓷砖,并滑动到位,这样形成一个厚度只有几毫米的均匀胶粘层。这样既减少了材料消耗,也大大加快了瓷砖铺设速度。类似应用在整座建筑物中可谓比比皆是,上至屋面保温,下至瓷砖地板。

瓷砖胶粘剂用新型可再分散乳胶粉

瓦克开发了一种用于水泥基和石膏基干混砂浆(尤其是瓷砖胶粘剂)改性的新型可再分散乳胶粉。VINNAPAS®威耐实® 8620 E以一种新型醋酸乙烯酯-氯乙烯-乙烯三元聚合物为基础,确保瓷砖胶粘剂可以出色地粘附到一系列不同表面上,包括诸如高密度烧制瓷砖、天然石材等难粘表面——甚至在经历高温、高湿或冻融循环后也依然如故。这种可再分散乳胶粉专为配制符合EN 12004的C2E或C2ES1与C2ES2类高级瓷砖胶粘剂而研发。这类瓷砖胶粘剂具有开发时间长和柔性高的特点,从而为用户提供了更高的配方可靠性。如果配方中含有VINNAPAS®威耐实® 8620 E,它甚至能够可靠地粘结现代大尺寸瓷砖或超薄瓷砖,以及陶瓷材料或天然石材。除卓越的产品性能和加工性能外,VINNAPAS® 威耐实® 8620 E还具有杰出的环境相容性,该产品无需增塑剂,因此可用于配制低挥发性瓷砖胶粘剂。

聚合物改性的优点

“采用瓷砖胶粘剂的薄层体系,为聚合物改性干混砂浆提供了一次大展身手的机会,”瓦克博格豪森东欧、中东与非洲业务团队主管Ole Mecker说。这种聚合物可赋予脆性砂浆一定的柔性,这种建筑材料硬化后能够承受基材与瓷砖之间的轻微应力。这样就提高了瓷砖、砂浆、基材之间的粘结水平。

聚合物改性干混砂浆还表现出更好的保水性。这一特性使其处理起来更为容易,而且不会干得太快。这种聚合物改善了砂浆硬化后的机械性能,使其能够更好地承受载荷,而且更加耐磨。最后,VINNAPAS®威耐实®可再分散乳胶粉还节约了材料:传统的铺设方法每平方米需要十公斤以上粘结砂浆,而薄层技术则只需要约三分之一的聚合物改性干混砂浆。正是这些显著的优势,促使建筑行业采用了最早推出的可再分散乳胶粉。这种可再分散乳胶粉是瓦克在20世纪60年代推出的,直至今天仍然备受越来越多的客户青睐。

仅2013年一年,瓦克可再分散乳胶粉的全球需求量就上升了6%。因此,瓦克先后扩大了在欧洲、亚洲和美国的三个生产基地的产能:2013年,美国卡尔维特市(肯塔基州)工厂突破生产瓶颈;到2014年年底,中国南京工厂的年产能翻番;到2015年上半年,德国博格豪森工厂将新建一套喷雾干燥装置,届时增加大约50,000吨可再分散乳胶粉产能。

可再分散乳胶粉的全球市场领导者

“我们无疑是全球首屈一指的可再分散乳胶粉供应商,”Christoph Riemer博士强调说。“而我们目前的扩建计划表明:我们将继续保持领先地位!”

对于玻璃马赛克和高温烧制现代石质瓷砖铺设而言,VINNAPAS®威耐实® 可再分散乳胶粉的优势尤为明显。“这类瓷砖的孔隙很少,只有少量砂浆能够渗入瓷砖内部,而砂浆硬化时形成的晶体无法与瓷砖彼此联结,因而瓷砖不能被牢固地粘结,”瓦克博格豪森建筑聚合物技术服务经理Klas Sorger解释道。而瓦克的粘结剂就像砂浆基体与瓷砖之间的胶水一样。当砂浆中的水泥凝固时,聚合物颗粒融合在一起,形成所谓的树脂相区,从而提供必要的粘结性。

实用的乳胶粉

通过发明可再分散乳胶粉,瓦克改变了建筑行业的面貌。在那之前,砂浆一直是在施工现场人工拌合,偶然发生拌合失误也就有所难免。此外,还必须抹厚厚的一层砂浆,既浪费时间,又浪费材料。VINNAPAS®威耐实®可再分散乳胶粉使预拌干混砂浆的生产成为可能,这种砂浆只需在工地掺水拌合即可使用。这种醋酸乙烯酯-乙烯聚合物粘结剂通过乳液喷雾干燥工艺而制得。VINNAPAS®威耐实® 的另一大优势在于:它能够精确赋予砂浆所需要的技术性能,包括:改善加工性能、对所有基材优异的粘结性、减少材料消耗、增强柔性和改善耐候性。想要在工地现场配制这种专为现代施工技术量身定制的专用砂浆,除此之外,别无他途。

不过,粘结性增强并非其唯一的优势;它还赋予本来属于脆性材料的砂浆一定的柔性,这在薄层体系中发挥着重要作用:毕竟,温度波动、建筑变干燥以及材料内部的化学变化,都会给墙体和地面造成持续的应力——而聚合物基体有助于它们更好地应对这些影响。

消费者收入增长,需求也水涨船高

然而,客户之所以喜欢在干混砂浆中使用醋酸乙烯酯-乙烯聚合物粘结剂,并不仅仅是由于其性能出色,消费者的意愿也起着重要作用。“在巴西,人们对高品质材料的需求正在上升,部分原因是人均收入正逐渐增长,”Cristiane Fagundes说。“例如,石质瓷砖的需求上升了20%,而要妥善铺设石质瓷砖,就需要使用聚合物改性砂浆。”南美洲的另一大挑战是不同的区域气候。在智利和巴西东北部,气候十分干燥,而在美洲中部热带地区,气候则十分炎热潮湿。在南美大陆南部,气候甚至非常寒冷多风。以上因素,都会影响砂浆的干燥时间,进而影响砂浆作业的难易程度。“因此,针对不同地区,我们设计了不同的配方,从而对材料进行优化调整,使其适应当地条件,”Fagundes说。

区域气候变化也给在迪拜工作的瓦克同事Mohammed Sanaobar提出了挑战。他负责瓦克在中东和非洲地区的业务,从巴基斯坦到毛里塔尼亚,乃至整个非洲大陆——总共约25个国家。

聚合物可延长开放时间

Vinnapas®威耐实®改性干混砂浆(左)与瓷砖(右)的粘结过程显微图。

“在非洲和阿拉伯半岛的沙漠地区,温度有时能达到50°C,”Sanaobar解释道。这就使砂浆很快就干透了。采用可再分散乳胶粉明显将干混砂浆的适用期延长10至15分钟,同时降低了许多客户的配制成本。

与之相比,欧洲采用了不同的施工方法,所以侧重点也有所不同。此外,欧洲的成本压力高,工资也高,机械设备的使用也广泛。发达工业国家的建筑专家认为,降低成本的途径就是减少工序。因此,方法就是研发便于现场使用的建筑材料和添加剂。预拌聚合物改性干混砂浆不必在建筑工地拌和,所以符合上述要求。这样不仅节省时间,同时排除了拌和过程中出错的风险。建筑工地的生手或半熟练工人越多,施工风险就越大。

全球三分之一新建建筑在中国建造

中国是全球最具活力的建筑化学品市场之一。在大城市,建筑活动如火如荼,比世界上其他任何地方都要多。欧洲中小企业中心的一项研究表明,目前中国的新建建筑约占全球新建建筑总数的三分之一。中国大约消耗全球水泥产量的55%,仅居住面积就年均增加18亿平方米。

前景广阔的市场环境

VINNAPAS®威耐实®可再分散乳胶粉L和F系列

VINNAPAS®威耐实® L系列可再分散乳胶粉可改善建筑材料的机械性能和流动性能。与干酪素和人工合成高效减水剂一起使用,它们可产生非常光滑、完美无瑕的表面。此外,另外它们还可以减少表面泌水和离析。在自流平地坪砂浆中,VINNAPAS®威耐实® F系列可再分散乳胶粉既可作为粘结剂,又可作为高效减水剂,这样就可以利用砂浆泵经济高效地进行施工。此外,VINNAPAS®威耐实® F系列可再分散乳胶粉决定了自流平砂浆的流动性能(流变性),具体取决于应用领域和所需交货类型。适当剂量的VINNAPAS®威耐实® L与F系列产品符合各类欧洲环保标志,如“蓝色天使”(Blue Angel)和EMICODE EC1 PLUS。

Thomas Bastelberger博士是瓦克聚合物业务部门的一位化学研究人员,曾专门针对中国市场研发了一种新型干混砂浆。他结合自己的亲身经历说道:“当时在中国,首要考虑的因素就是建筑材料应当廉价。”由于劳动力成本低,施工滞后也就基本无关紧要。然而,Thomas Bastelberger博士认为,聚合物改性干混砂浆在中国拥有巨大的发展潜力——并不仅仅是因为大量的建筑活动。“瓷砖在中国备受欢迎。中国是全球最大的瓷砖生产国和消费国,可以说这里是瓦克产品最理想的市场。”

不过,在这些极其有利的市场条件转化为预期的需求之前,瓦克的专家仍然需要在一些地区开展一定的教育工作。“最大的障碍是缺乏法规。没有标准,往往就意味着没有法律压力,那么使用确保耐久性的优质产品也就无足轻重了,”瓦克迪拜技术中心主管Sanaobar说。

为了提高各地人们对砂浆的质量意识,鼓励制定建筑法规,瓦克正与多家高校和研究机构(比如迪拜中央实验室)开展合作。“我们通过努力,正在协助这些地区完善建筑法规,这样又间接促进了瓦克可再分散乳胶粉的需求,”瓦克东欧、中东、非洲业务团队主管Ole Mecker解释道。

易于加工

在莫斯科技术中心,实验室技师正在研究聚合物改性自流平地坪砂浆和抹平砂浆。

在中国,在聚合物改性干混砂浆得到广泛应用之前,还有更多的工作要做。鉴于劳动力成本低以及缺乏保修索赔机制,对于一些开发商来说,这种即用型混合砂浆的优势(比如品质稳定、加工便捷等)还不是他们主要考量的因素。“虽然中国政府正在努力制定相关标准,但在强制执行和实施检查方面仍然有所欠缺,”大中华区建筑聚合物业务团队主管Lars Nordblom说。他被瓦克借调到上海,在此推动建筑聚合物销售与应用技术部门的拓展工作。瓦克的化学应用专家运用瓦克的专有技术,积极提供咨询服务。他们与砂浆生产商保持紧密联系,向其解释各类体系及其优势。“与欧洲人不同,中国人非常热衷于实验,而他们打破常规的方式经常出乎意料地获得成功,”Lars Nordblom说。

巴西技术中心的一位实验室技师在对聚合物改性瓷砖胶粘剂做实验。

尽管存在地区差异,但建筑行业仍然存在诸多相似性,无论是在发展中国家、新兴国家还是工业化国家。竞争往往非常激烈,成本压力很高,而且本土公司建立了广泛的合作关系。“正因为如此,研发满足不同市场需求并具有出色性价比的定制解决方案,对于我们来说非常重要,”瓦克经理Christoph Riemer解释道。

干混砂浆市场仍然潜力巨大,而在提升全球建筑技术方面,瓦克团队处于相当有利的地位。

“研发满足不同市场需求的定制解决方案非常重要。”

Christoph Riemer博士 瓦克建筑聚合物业务部门主管Christoph Riemer博士