賀行銳（安徽省宿松建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站，安徽 宿松246501）

1 概述

聚合物水泥防水涂料（簡稱JS涂料）是以丙烯酸酯等聚合物乳液和水泥為主要原料，加入其它外加劑制得的雙組份水性建筑防水涂料。這種涂料有“剛?cè)嵯酀?jì)”的特性，既有聚合物涂膜的延伸性、防水性，也有水性膠凝材料強度高、易與潮濕基層粘結(jié)的優(yōu)點。JS涂料可以廣泛用于廁浴和廚房間、外墻、屋面天溝和女兒墻、地下工程、儲液池工程等部位的防水。由于聚合物乳液和水泥的比例不同，聚合物水泥涂膜會表現(xiàn)出不同的物理力學(xué)性能。根據(jù)其物理力學(xué)性能，聚合物水泥防水涂料主要分為2種：I型和 II型。I型產(chǎn)品屬高伸長率產(chǎn)品，其伸長率在 200%以上，主要適于底材較干燥及位移較大部位的防水；II型產(chǎn)品屬低伸長率產(chǎn)品，其伸長率在 80%以上，主要適于潮濕底材和底材位移較小部位的防水[1-4]。

雖然聚合物水泥防水涂料具有良好的綜合性能，但在實際的使用過程中還存在一些問題。涂膜本身力學(xué)性能不夠理想，抗拉強度比較低，容易出現(xiàn)開裂的情況。有些涂料吸水率比較高，耐水性差，降低了物理力學(xué)性能。涂料耐久性差是普遍存在的問題，在適用三、四年以后變硬發(fā)脆，延伸性能降低，影響長期防水功能。按國家屋面防水的標(biāo)準(zhǔn)，該產(chǎn)品一般只能用于Ⅲ類和Ⅳ類建筑物防水，對Ⅲ類以上的防水工程不能使用，嚴(yán)重限制了該類涂料的推廣和應(yīng)用。本文通過對JS(I)型、JS（Ⅱ）型聚合物水泥防水涂料配合比的研究，分析聚合物水泥防水涂膜的作用機(jī)理，為聚合物水泥防水涂料應(yīng)用提供指導(dǎo)。

2 原材料與實驗

2.1 原材料

液料：BA-310TS丙烯酸酯共聚乳液（乳白色液體，固含量為57%±1，PH值5-7，粘度為1000-3000cps，Tg值-20℃，最低成膜溫度<0℃）、DF-01高效消泡劑、防腐劑。

粉料：普通硅酸鹽水泥（PO32.5）、石英粉（80-120目）、石英粉（200目）、方解石粉（200目）、方解石粉（400目）、重鈣（400目）、普通高效減水劑。

2.2 涂膜制備及配合比設(shè)計

先將助劑按照各配方中的配比加入到丙烯酸酯共聚乳液中，使用電動攪拌器進(jìn)行緩慢攪拌，同時將粉料漸漸加入到液料中，勻速攪拌5分鐘左右。用玻璃棒蘸取涂料，觀察是否含有顆粒，如果仍含有少許顆粒則應(yīng)繼續(xù)攪拌1-2分鐘直至顆粒全部溶解為止。靜置幾分鐘，待涂料中不再有氣泡冒出時便可經(jīng)行涂膜。涂膜在玻璃板上進(jìn)行，為防止涂膜與玻璃板粘接不易脫模，涂膜前在玻璃板上涂一層薄薄的石蠟。涂膜分3次進(jìn)行，每次涂膜時間間隔24小時，涂膜厚度為1.5mm。

將涂膜好的膜層置于溫度（23±2）℃，相對濕度45%-70%的養(yǎng)護(hù)室內(nèi)，養(yǎng)護(hù)7天。然后將涂膜放入烘箱中（50±2℃）處理24小時，取出置于干燥器中，在標(biāo)準(zhǔn)條件下至少放置2小時，用切片機(jī)和刀具將涂膜沖切成實驗所需規(guī)格。實驗所需試件規(guī)格及數(shù)量見表1，涂料的配合比設(shè)計如表2所示。

表1 試驗試件數(shù)量

表2 JS涂料配合比設(shè)計

3.實驗結(jié)果及分析

3.1 涂膜物理力學(xué)性能

按照建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《聚合物水泥防水涂料》JC/T 894-2001制備涂膜并進(jìn)行物理力學(xué)性能測試，測試結(jié)果見表3。

由表3可以看出，配方一要優(yōu)于配方二，配方三要優(yōu)于配方四。配方一聚灰比=1，配方二聚灰比=0.9；配方三聚灰比=1.65，配方四聚灰比=1.47，可見聚灰比對涂膜物理性能有著重要的影響，填料的種類和細(xì)度也影響著涂膜的物理力學(xué)性能。

表3 涂膜物理力學(xué)性能

3.2 JS(I)型、JS(Ⅱ)型涂料性能比較

涂膜物理性能測定結(jié)果顯示，JS(I)型涂膜相對JS(Ⅱ)型具有較高的斷裂延伸率，其主要原因是(I)型涂料液料比較充足，可以對粉料充分包裹，聚合物形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而具有較好的延伸性能。JS(Ⅱ)具有較高的拉伸強度，充分體現(xiàn)了粉料作為無機(jī)填料對涂膜物理性能的改善作用。

從應(yīng)用角度看，JS(I)型涂膜適應(yīng)基層變形的能力強，可以用于變形較大的部位；其潮濕基面粘結(jié)強度不高，不適用作粘接材料。JS(Ⅱ)型涂膜抗拉強度高，剛性大，可以用作修補填充材料；利用其良好的潮濕基面粘結(jié)強度，可以用于背水面防水。

傳統(tǒng)的JS(I)型涂料液料與粉料之比為1：1，涂膜干燥時間不僅長，而且拉伸性能指標(biāo)也不夠理想，乳液用量比較大，造價高。配方三和配方四的液料和粉料之比為1：1.2，通過合理調(diào)整配合比參數(shù)，所得涂膜滿足JC/T 894-2001對JS(I)型的技術(shù)要求，并且獲得了良好的拉伸性能。尤其是配方三的JS(I)涂膜，其無處理拉伸強度達(dá)到了JC/T 894-2001對JS(Ⅱ)型涂料涂膜的要求。由此可見，通過合理調(diào)整配合比，JS(I) 型涂料的液粉比可以適當(dāng)減小，而涂膜性能組合得到優(yōu)化。

3.3 涂料成膜機(jī)理

在粉料和液料以一定比例配合攪拌后，聚合物顆粒均勻的分散在水泥漿體中?；钚愿叩乃囝w粒與乳液中的一部分水發(fā)生水化反應(yīng)，形成一定量的水泥凝膠體；而聚合物乳液中另一部分水則揮發(fā)到大氣中。通過這兩種途徑，膠乳不斷失水，凝聚、吸附在未水化的水泥顆粒、水泥化產(chǎn)物和填料顆粒的表面。隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，水分不斷消耗，水化產(chǎn)物增多，聚合物顆粒逐漸聚集于毛細(xì)孔中，并在凝膠體表面、未水化水泥顆粒上形成緊密堆積層。這聚集的聚合物顆粒逐漸填充毛細(xì)孔并且覆蓋著它們不能完全填充的毛細(xì)孔的內(nèi)表面。逐漸靠攏的聚合物水泥顆粒最終凝聚、粘結(jié)成膜，形成由未水化水泥、水化水泥產(chǎn)物及其他沿填料和聚合物微粒相互咬合貫穿的具有粘結(jié)性、彈塑性的柔韌聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。聚合物顆粒在水泥水化產(chǎn)物表面的凝結(jié)覆蓋，影響了鈣礬石和粗大的氫氧化鈣晶體的生長，有效延緩了水泥固化體的缺陷和微裂紋的出現(xiàn)及擴(kuò)展，同時由于聚合物在界面過渡區(qū)的填充和膠結(jié)作用，使JS涂料的性能得到了很大的改善[5]。

在上述物理作用過程，一些聚合物分子中的活性基團(tuán)（如丙烯酸酯分子中的COO-）與水泥水化產(chǎn)物中的Ca2+、Al3+等產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)。丙烯酸酯乳液含有大量的酯基COO-，當(dāng)與Ca(OH)2接觸時。Ca(OH)2溶解出的OH-使酯基水解：

生成的羧酸根離子COO-可與Ca2+以離子鍵結(jié)合，在Ca（OH）2顆粒表面發(fā)生反應(yīng)：

這種以Ca2+橋連離子鍵大分子體系，形成以化學(xué)鍵結(jié)合的交織互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，改善了水泥砂漿硬化體的物理組織結(jié)構(gòu)，緩解內(nèi)應(yīng)力，增強了聚合物防水涂料的致密性。

4 結(jié)論

對丙烯酸酯系聚合物水泥防水涂料配合比的優(yōu)化研究，以及該類型涂料主要性能及其影響因素的分析，得出如下結(jié)論：Ⅰ型、Ⅱ型JS涂料各有特點，應(yīng)用范圍不同；通過選擇適宜組分、合理調(diào)整配合比，JS(I) 型涂料的液粉比可以適當(dāng)減小，涂膜性組合在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求下得到優(yōu)化；聚合物在水泥水化過程中不僅存在物理行為，還存在化學(xué)行為，形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；JS涂料中各組分種類及其配比對涂膜物理性能都有影響，其中聚灰比是影響涂膜物理性能的關(guān)鍵因素。

[1]徐益超.上海地區(qū)高層住宅外墻滲水情況及對策[J]. 建筑技術(shù),1997,(6):18-20.

[2]黃從運,付冰,陳超.聚合物砂漿的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].混凝土與水泥制品,2008,(4):61-64.

[3]鄭高峰,鄭水蓉,南博華.聚合物水泥基復(fù)合防水涂料的研究進(jìn)展[J].涂料工業(yè),2005,(12):31-34.

[4]陳立軍,陳煥欽.聚合物水泥防水涂料的應(yīng)用及其乳液的選擇[J].新型建筑材料,2004,(12):32-34.

[5]李祝龍,梁乃興.丁苯類聚合物乳液對水泥水化硬化的影響[J].建筑材料學(xué)報,1999,(1):6-10.