水性聚氨酯水泥砂漿地坪行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)分析

摘 要 本文回顧了水性聚氨酯水泥砂漿地坪的發(fā)展歷史、技術(shù)機(jī)理、目前行業(yè)發(fā)展水平和主要的技術(shù)路線(xiàn)，針對(duì)聚氨酯水泥砂漿地坪的性能特點(diǎn)，除食品行業(yè)以外，分析其在停車(chē)庫(kù)地坪行業(yè)、冷鏈行業(yè)、化工行業(yè)、和基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)等行業(yè)的前景。

關(guān)鍵詞 水性聚氨酯;水泥;砂漿;地坪

前言

1969年，水性聚氨酯水泥砂漿由英國(guó)帝國(guó)化工（ICI）發(fā)明，并取得發(fā)明專(zhuān)利。發(fā)明該新材料的原因是位于其英國(guó)的自有廠(chǎng)房經(jīng)常受到化學(xué)腐蝕和長(zhǎng)期處于潮濕狀態(tài)，且工作時(shí)只能使用安裝硬質(zhì)車(chē)輪的運(yùn)輸工具。水性聚氨酯水泥砂漿地坪的發(fā)明，成功解決了上述問(wèn)題。在亞太地區(qū)，英國(guó)帝國(guó)化工ICI公司于1991年開(kāi)始在日本的食品、化學(xué)藥品、醫(yī)藥品、飲料、啤酒等行業(yè)有針對(duì)性的銷(xiāo)售水性聚氨酯砂漿地坪產(chǎn)品[1]。

水性聚氨酯水泥砂漿類(lèi)地坪產(chǎn)品在我國(guó)起步較晚，基礎(chǔ)理論方面，王若梅等在1994年就聚氨酯砂漿的聚灰比與強(qiáng)度、水灰比與強(qiáng)度的關(guān)系、各種性能的測(cè)試方法進(jìn)行了論述[2]。1995年位于黑龍江雙城的雀巢奶粉項(xiàng)目，第一次使用了麥斯特的水性聚氨酯水泥砂漿地坪，從此開(kāi)啟了水性聚氨酯水泥砂漿地坪在我國(guó)的推廣和應(yīng)用。水性聚氨酯水泥砂漿地坪從發(fā)明至今，全球數(shù)百萬(wàn)平方米的案例證明其具有獨(dú)特的高性能[3]。

在水性聚氨酯水泥砂漿地坪發(fā)明之前，食品行業(yè)主要使用傳統(tǒng)的地面裝飾材料如環(huán)氧樹(shù)脂、瓷磚、石材、水泥水磨石等。但由于食品加工區(qū)域的地坪都要暴露在高溫、高濕、高磨損、 高沖擊、高消毒化學(xué)品等惡劣環(huán)境下，這些材料經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)地坪空鼓、開(kāi)裂、脫層、防滑性能差、衛(wèi)生狀況堪憂(yōu)等現(xiàn)象[4-5]。水性聚氨酯砂漿的使用溫度極為寬泛，與環(huán)氧樹(shù)脂地坪在60～70℃就會(huì)軟化不同，聚氨酯水泥砂漿的維卡軟化點(diǎn)一般都高于150℃，使用溫度范圍可以達(dá)到-35℃到130℃，不但能應(yīng)用在熱水清洗地面，更能耐受高溫蒸汽清洗的熱沖擊;聚氨酯水泥砂漿地坪的抗沖擊性能優(yōu)異，可以抵御20焦耳以上的沖擊力;可耐受大多數(shù)酸、堿、化學(xué)品的腐蝕;同時(shí)具有耐磨性好、易清潔等特性。以上的優(yōu)異性能，使聚氨酯水泥砂漿地坪被廣泛應(yīng)用在食品生產(chǎn)加工環(huán)境中。

1聚氨酯水泥砂漿技術(shù)機(jī)理

水性聚氨酯砂漿屬于復(fù)合材料，其中即包括了無(wú)機(jī)水泥膠凝材料的水化反應(yīng)，也有有機(jī)聚氨酯雙組分聚合反應(yīng)，聚氨酯組分、水及水泥成分三者之間的化學(xué)反應(yīng)[6]。

水性聚氨酯砂漿是一種互補(bǔ)的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)材料在現(xiàn)場(chǎng)攪拌，可以生成一個(gè)交聯(lián)和互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)整體材料性能。通過(guò)控制不同的基漆/固化劑比例、聚灰比、水灰比、骨料粒徑等參數(shù)，允許制備不同流動(dòng)性、厚度、觸變性、表面粗糙度等性能的產(chǎn)品。

根據(jù)產(chǎn)品組分分類(lèi)，水性聚氨酯水泥砂漿地坪主要可以分為四組分和三組分產(chǎn)品。其中四組分產(chǎn)品由A組分多元醇（醚）基漆;B組分為異氰酸酯固化劑;C組分水泥基粉料;D組分色漿構(gòu)成，典型代表產(chǎn)品為巴斯夫的Ucrete系列產(chǎn)品。三組分產(chǎn)品通常由A組分多元醇（醚）基漆;B組分為異氰酸酯固化劑;C組分水泥基粉料（色粉調(diào)色）構(gòu)成，典型代表產(chǎn)品為多樂(lè)士專(zhuān)業(yè)水性聚氨酯砂漿地坪產(chǎn)品。聚氨酯水泥砂漿按照施工性劃分，可以分為自流平型、砂漿型、涂層型等。

目前水性聚氨酯水泥砂漿地坪已經(jīng)陸續(xù)頒布了建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T 2327-2015 《水性聚氨酯地坪》[7]和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 22374-2018《地坪涂裝材料》[8]，其中JC/T 2327-2015 《水性聚氨酯地坪》在表2中把水性聚氨酯水泥復(fù)合砂漿物理性能技術(shù)指標(biāo)按照自流平型和非自流平型分類(lèi);GB/T 22374-2018《地坪涂裝材料》在表5中把聚合物水泥復(fù)合地坪涂裝材料按照有機(jī)交聯(lián)反應(yīng)型聚合物水泥復(fù)合地坪涂裝材料（JJ）和非有機(jī)交聯(lián)反應(yīng)型聚合物水泥復(fù)合地坪涂裝材料（FJ）進(jìn)行分類(lèi)，其中水性聚氨酯水泥砂漿地坪可歸類(lèi)到有機(jī)交聯(lián)反應(yīng)型聚合物水泥復(fù)合地坪涂裝材料（JJ）類(lèi)別中。

2水性聚氨酯水泥砂漿地坪潛在應(yīng)用領(lǐng)域

通過(guò)對(duì)水性聚氨酯水泥砂漿地坪的發(fā)展歷史和技術(shù)分析可以看出，水性聚氨酯水泥砂漿優(yōu)異的耐潮濕、耐高溫、耐磨、耐沖擊等優(yōu)異性能，加上高昂造價(jià)，長(zhǎng)期以來(lái)幾乎只服務(wù)特定工業(yè)行業(yè)，幾乎成為乳制品、飲料、中央廚房、肉類(lèi)加工等食品行業(yè)的定制解決方案。但同時(shí)我們也發(fā)現(xiàn)水性聚氨酯水泥砂漿地坪的諸多性能，包括可在潮濕基層施工和使用、維卡軟化點(diǎn)高、耐低溫性能、耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)等性能并沒(méi)有完全發(fā)揮出來(lái)，通過(guò)配方架構(gòu)調(diào)整，剔除部分過(guò)剩性能，增強(qiáng)和改進(jìn)部分被忽視的性能，水性聚氨酯水泥砂漿的應(yīng)用范圍會(huì)有更大增長(zhǎng)空間。

2.1 停車(chē)庫(kù)地坪行業(yè)

民用和商業(yè)停車(chē)庫(kù)目前以水泥基耐磨地坪和環(huán)氧地坪為主，但是從實(shí)際使用效果來(lái)看，水泥基耐磨地坪耐油污性能，環(huán)氧地坪的胎噪、胎痕和劃痕等問(wèn)題也給業(yè)主帶來(lái)諸多困擾。而聚氨酯水泥砂漿具有胎噪小、不易產(chǎn)生胎痕、透水性好、耐油污能力強(qiáng)的特性。但由于下列原因，一直影響水性聚氨酯水泥砂漿在停車(chē)庫(kù)地坪行業(yè)的應(yīng)用。

（1）由于傳統(tǒng)水性聚氨酯水泥砂漿自流平地坪最小設(shè)計(jì)厚度為4mm，最小用量8kg/m2，材料成本過(guò)高，經(jīng)濟(jì)性上無(wú)法滿(mǎn)足地庫(kù)的需求。故提高水性聚氨酯水泥砂漿地坪流動(dòng)性，降低厚度，是水性聚氨酯水泥砂漿類(lèi)地坪在停車(chē)庫(kù)行業(yè)大規(guī)模推廣的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。

（2）比較大的設(shè)計(jì)厚度，也意味著比較大的收縮應(yīng)力，即使嚴(yán)格在停車(chē)庫(kù)混凝土基層開(kāi)槽，也容易出現(xiàn)水性聚氨酯水泥砂漿地坪和混凝土基層脫層的問(wèn)題，這種問(wèn)題往往是在工程交付前就已經(jīng)發(fā)生。能夠減小水性聚氨酯水泥砂漿地坪的整體收縮應(yīng)力，是其在停車(chē)庫(kù)行業(yè)推廣的技術(shù)基礎(chǔ)。

（3）傳統(tǒng)的水性聚氨酯水泥砂漿地坪一般僅提供6-8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)色，對(duì)于食品等工業(yè)行業(yè)的功能性地坪完全可以滿(mǎn)足要求，但對(duì)于高端停車(chē)庫(kù)地坪，業(yè)主和設(shè)計(jì)師會(huì)有比較個(gè)性化的定制顏色解決方案需求，所以可以根據(jù)客戶(hù)指定顏色調(diào)色是水性聚氨酯水泥砂漿地坪在停車(chē)庫(kù)地坪推廣的基礎(chǔ)之一。

目前諸多公司和技術(shù)人員都做了這方面的工作，默利卡于2017年研發(fā)了厚度在1.5mm的超薄水性聚氨酯砂漿地坪，并成功應(yīng)用在上海國(guó)際醫(yī)學(xué)園區(qū)生物醫(yī)藥基地地下車(chē)庫(kù)項(xiàng)目中[9]。多樂(lè)士專(zhuān)業(yè)的水性聚氨酯砂漿地坪產(chǎn)品成功應(yīng)用于昆明恒隆廣場(chǎng)等超大型商業(yè)停車(chē)庫(kù)項(xiàng)目中。其中以多樂(lè)士專(zhuān)業(yè)的薄層水性聚氨酯砂漿自流平地坪P5910為例，該產(chǎn)品不僅符合JC/T 2327-2015 《水性聚氨酯地坪》和GB/T 22374-2018《地坪涂裝材料》對(duì)應(yīng)水性聚氨酯水泥砂漿地坪相應(yīng)物理和有害物質(zhì)限量要求，而且施工厚度可以控制在1.5-3mm，可按照客戶(hù)制定顏色調(diào)色，維卡軟化點(diǎn)可以達(dá)到150℃，可有效減少車(chē)輛的胎痕。施工期間正值昆明雨季，停車(chē)庫(kù)混凝土基層濕度大，而聚氨酯水泥砂漿對(duì)基層濕度不敏感，加快了施工進(jìn)度，確保了施工質(zhì)量。

2.2 冷鏈行業(yè)

冷庫(kù)地面一般不會(huì)選用環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)地坪，主要原因是環(huán)氧地坪在-20到-35℃的溫度區(qū)間內(nèi)，環(huán)氧樹(shù)脂脆化嚴(yán)重，在很小沖擊力作用下，就很容易破損而失去對(duì)地面的保護(hù)作用。所以目前的冷庫(kù)項(xiàng)目混凝土地面保護(hù)一般是水泥基耐磨骨料+固化劑工藝，但在實(shí)際使用過(guò)程中，水泥基硬化地面也經(jīng)常出現(xiàn)起塵、破損、開(kāi)裂病害。一旦地面損壞，會(huì)嚴(yán)重影響冷庫(kù)內(nèi)食品儲(chǔ)存衛(wèi)生狀況和叉車(chē)的正常行駛。問(wèn)題更嚴(yán)重的是后期維修難度大，冷庫(kù)制冷一旦開(kāi)啟，基本不會(huì)專(zhuān)門(mén)為維修地面而停止制冷進(jìn)行維修，制冷設(shè)備停機(jī)和開(kāi)機(jī)所耗費(fèi)的能源費(fèi)用是極為巨大的，損失的冷鏈倉(cāng)儲(chǔ)費(fèi)用和轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用也是難以承擔(dān)的。在低溫下進(jìn)行地面修補(bǔ)，普通的水泥基材料和樹(shù)脂類(lèi)材料沒(méi)有辦法正常固化和水化反應(yīng)，使用PMMA等低溫修補(bǔ)材料，有害物質(zhì)限量往往超標(biāo)，不適宜在冷庫(kù)這種食品儲(chǔ)存區(qū)域使用。

聚氨酯水泥砂漿地坪不但在高溫下有比較出色的耐久性，在低溫使用環(huán)境也同樣表現(xiàn)出色，根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，一般4-6mm厚的聚氨酯水泥砂漿可以在-20℃的冷庫(kù)中使用，6-9mm厚的聚氨酯水泥砂漿就可以在-35℃的冷庫(kù)環(huán)境中使用。

目前聚氨酯水泥砂漿地坪在冷鏈行業(yè)已經(jīng)有了眾多成功案例，進(jìn)一步推廣聚氨酯水泥砂漿地坪在冷鏈行業(yè)使用建議如下：

（1）從初始投資來(lái)看，使用耐磨骨料地坪+液體固化劑解決方案和聚氨酯水泥砂漿地坪之間的投資有一個(gè)數(shù)量級(jí)的差別，即使業(yè)主和設(shè)計(jì)院已經(jīng)意識(shí)到聚氨酯水泥砂漿地坪的優(yōu)勢(shì)，但由于成本的巨大差異，聚氨酯水泥砂漿也很難作為首選方案。

（2）需要增強(qiáng)業(yè)主和設(shè)計(jì)師對(duì)于冷鏈地坪全壽命周期成本的意識(shí)，聚氨酯水泥砂漿雖然初期投資成本高，一旦使用，幾乎不需要維修，可大幅度提高整個(gè)冷庫(kù)的運(yùn)營(yíng)效率，為業(yè)主增值。

（3）聚氨酯水泥砂漿地坪供應(yīng)商也可考慮持續(xù)優(yōu)化配方架構(gòu)，增強(qiáng)產(chǎn)品低溫下使用耐磨、耐沖擊和耐久性，同時(shí)可適當(dāng)降低其耐化學(xué)腐蝕等性能，有針對(duì)性的提高聚氨酯水泥砂漿地坪在冷鏈行業(yè)的經(jīng)濟(jì)性。

2.3 化工行業(yè)

聚氨酯水泥砂漿地坪具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性能，只有極少數(shù)酸、堿或溶劑的長(zhǎng)期浸泡，才能造成聚氨酯水泥砂漿地坪的腐蝕，但目前聚氨酯水泥砂漿地坪在化工行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，僅局限在少數(shù)精細(xì)化工的室內(nèi)防腐地坪。聚氨酯水泥砂漿地坪在石油/化工行業(yè)的進(jìn)一步推廣，還需要做如下工作：

（1）對(duì)于大多數(shù)室外區(qū)域，目前大多數(shù)聚氨酯水泥砂漿都存在變色和粉化的問(wèn)題，主要原因是多使用MDI固化劑，提高聚氨酯砂漿地坪的耐紫外線(xiàn)性能和耐老化性，需使用脂肪族固化劑HDI，同時(shí)成本也會(huì)有比較大幅度的提升。

（2）化工行業(yè)存在大量罐區(qū)和二次防護(hù)區(qū)，不但暴露在室外，需要有比較高的耐紫外線(xiàn)和耐候性，二次防護(hù)區(qū)由于存儲(chǔ)大量易燃易爆原料，也有防火和防靜電需求，最好也要具備A2級(jí)別以上防火性能和防靜電性能，目前市場(chǎng)上還沒(méi)有類(lèi)似產(chǎn)品。

（3）化工行業(yè)存在大量污水儲(chǔ)存池和污水處理池，不同于一般市政和工業(yè)污水處理環(huán)境，化工廠(chǎng)配備的污水池化學(xué)品組分相對(duì)單一，但濃度很高，對(duì)防腐襯里的要求極為苛刻。但目前可以在墻面施工的聚氨酯水泥砂漿的收縮仍然很大，雖然有一定的觸變性，大面積施工的難度極高。如何保持耐化學(xué)腐蝕性能不變的前提下，提高其施工性，減小材料本身收縮，是下一階段聚氨酯水泥砂漿研發(fā)的重點(diǎn)。

2.4 基礎(chǔ)設(shè)施修補(bǔ)行業(yè)

包括水利水電行業(yè)混凝土基礎(chǔ)設(shè)施的進(jìn)水孔、出水孔和泄洪槽等區(qū)域，經(jīng)常遭受高速水流沖擊和砂石撞擊，損害都極為嚴(yán)重，普通的修補(bǔ)砂漿很難滿(mǎn)足修補(bǔ)技術(shù)要求[10]。聚氨酯水泥砂漿本身具有硬化速度快，耐潮濕基層、耐磨性好等特性。在這類(lèi)施維修項(xiàng)目，聚氨酯水泥砂漿都有機(jī)會(huì)脫離地坪產(chǎn)品的局限，作為特種修補(bǔ)材料使用。但需要注意的是，使用聚氨酯水泥砂漿進(jìn)行混凝凝土結(jié)構(gòu)修補(bǔ)，混凝土本身需強(qiáng)度尚可，否則由于聚氨酯水泥砂漿的收縮應(yīng)力較大，很容易拉脫原混凝土。

3結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)總結(jié)水性聚氨酯水泥砂漿地坪的性能特點(diǎn)，分析停車(chē)庫(kù)地坪、冷鏈行業(yè)、化工行業(yè)以及基礎(chǔ)設(shè)施修補(bǔ)行業(yè)對(duì)材料的具體性能需求，給出現(xiàn)有產(chǎn)品體系的改進(jìn)意見(jiàn)，相信水性聚氨酯水泥砂漿地坪產(chǎn)品肯定可以突破原有食品行業(yè)應(yīng)用限制，獲得更廣闊的發(fā)展空間。

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作者簡(jiǎn)介

岳興國(guó)（1985-）;學(xué)歷：碩士研究生，職稱(chēng)：工程師，現(xiàn)就職單位：阿克蘇諾貝爾漆油（上海）有限公司，研究方向：混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)和保護(hù)、聚合物改性水泥砂漿產(chǎn)品的研發(fā)和推廣應(yīng)用、舊建筑修復(fù)的綜合解決方案等。