陳周鵬

（科之杰新材料集團(tuán)有限公司）

0 引言

在國內(nèi)外，剛性防水砂漿作為一類環(huán)保型綠色建材，因其具有原材料來源廣泛、粘結(jié)性強(qiáng)、防水抗?jié)B抗開裂性能優(yōu)異、良好的耐候性、耐久性、密實(shí)性、施工方便快捷等諸多優(yōu)點(diǎn)而備受市場(chǎng)青睞[1-3]。已有的工程成功案例表明，防水砂漿還具有出色的耐純堿生產(chǎn)介質(zhì)、尿素、硝銨、海水、鹽酸及酸堿性鹽腐蝕能力，適用于地下室、建筑物屋面及內(nèi)外墻面、各類水池、人防、隧道、糧倉、廠房和家裝等工程的防水防滲及滲漏修復(fù)[4-6]。目前用于剛性防水砂漿中的砂源多為機(jī)制砂，但市場(chǎng)上的機(jī)制砂仍存在質(zhì)量波動(dòng)、絮凝劑含量超標(biāo)等問題，因此調(diào)節(jié)劑應(yīng)運(yùn)而生。本實(shí)驗(yàn)采用KZJ-T 型防水砂漿調(diào)節(jié)劑，探討了在不同的調(diào)節(jié)劑和防水劑摻量、溫度、膠砂比下其對(duì)防水砂漿性能的影響情況。

1 試驗(yàn)原材料及試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)原材料

⑴水泥

采用42.5 級(jí)“建?！迸破胀ü杷猁}水泥（代號(hào)C）作為砂漿的膠凝材料，其性能指標(biāo)如表1。

表1 建福水泥性能指標(biāo)

⑵細(xì)集料

采用325 目碳酸鈣粉(代號(hào)S1)和70～140 目機(jī)制砂(代號(hào)S2)作為砂漿的細(xì)集料，其性能指標(biāo)如表2、表3。

表2 碳酸鈣粉性能指標(biāo)

表3 機(jī)制砂性能指標(biāo)

⑶可再分散乳膠粉

采用可再分散乳膠粉作為防水砂漿的關(guān)鍵改性組分（代號(hào)JF），為白色粉末，固體含量99.23%，灰分9.73%，堆積密度412g/L，pH 值7.5。

⑷添加劑

采用KZJ-M600 型砂漿防水劑（主要成分為聚陰離子纖維素型流變調(diào)節(jié)劑、高級(jí)脂肪酸和環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷共聚物，為白色粉末）與KZJ-T 型防水砂漿調(diào)節(jié)劑（主要成分為亞硝酸-硫鋁酸鹽復(fù)合型早強(qiáng)活性劑、多元醇類改性磷酸酯及晶核納米增強(qiáng)劑，為透明液體），其性能指標(biāo)如表4、表5。

表4 KZJ-M600 型砂漿防水劑性能參數(shù)

表5 KZJ-T 型防水砂漿調(diào)節(jié)劑性能參數(shù)

1.2 試驗(yàn)方法

⑴保持防水劑摻量不變的情況下，于砂漿中依次加入膠凝材料總量1.0%～2.5%的調(diào)節(jié)劑，測(cè)試砂漿的工作性能，其配合比如表6。

表6 不同摻量調(diào)節(jié)劑下防水砂漿配合比（㎏/m3）

⑵保持調(diào)節(jié)劑摻量不變的情況下，于砂漿中依次加入膠凝材料總量1.5%～3.0%的防水劑，測(cè)試砂漿的工作性能，其配合比如表7。

表7 不同防水劑摻量下防水砂漿配合比（㎏/m3）

⑶保證砂漿初始稠度不變，往砂漿中加入膠凝材料總量的1.9%的調(diào)節(jié)劑，測(cè)試其在-5～35℃下對(duì)砂漿的影響，配合比同表6。

⑷保持砂漿初始稠度不變、調(diào)節(jié)劑和防水劑摻量分別為膠凝材料總量1.9%和2.4%的情況下，調(diào)整砂漿膠砂比，測(cè)試砂漿的工作性能，配合比如表8。

表8 不同膠砂比下防水砂漿配合比（㎏/m3）

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 不同調(diào)節(jié)劑摻量對(duì)砂漿性能的影響

從表9 可以看出，調(diào)節(jié)劑摻量與防水砂漿工作性能的聯(lián)系呈現(xiàn)出正相關(guān)態(tài)勢(shì)：調(diào)節(jié)劑摻量在0～1.9%的范圍內(nèi)時(shí)，防水砂漿的各項(xiàng)指標(biāo)也隨之增加；摻量超過1.9%后，剩余的調(diào)節(jié)劑不再對(duì)水泥顆粒進(jìn)行激發(fā)，砂漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)則趨于平穩(wěn)。究其原因，調(diào)節(jié)劑中所含的晶核納米增強(qiáng)組分[7-8]通過堿激發(fā)作用促進(jìn)水泥水化進(jìn)程，有助于后者形成致密的水化硅酸鈣凝膠和氫氧化鈣晶體以增加砂漿的體系密實(shí)度，提高砂漿的強(qiáng)度和滲透壓力。同時(shí)，調(diào)節(jié)劑通過其原子基團(tuán)與水泥顆粒間的重構(gòu)作用，改變水泥顆粒表面的電荷分布狀態(tài)，增大后者間的靜電斥力，提高游離水的比例以增加砂漿稠度，減小其經(jīng)時(shí)損失。

表9 不同調(diào)節(jié)劑摻量對(duì)砂漿性能的影響

2.2 調(diào)節(jié)劑對(duì)不同防水劑摻量下砂漿的性能影響

表10 的結(jié)果說明，在防水劑摻量逐步上升的情況下，防水砂漿的稠度、保水率、滲透壓力、強(qiáng)度和粘度逐步提高，經(jīng)時(shí)損失減小。由于防水劑中消泡和增稠組分含量較高，一方面增稠組分作為高分子化合物，分子之間呈現(xiàn)復(fù)雜具有一定交聯(lián)度的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其親水基團(tuán)遇水解離與水分子形成氫鍵，并在網(wǎng)絡(luò)和水之間產(chǎn)生濃度差，進(jìn)而吸收水分以維持濃度平衡，使游離水變成結(jié)合水，以提高防水砂漿的粘度和保水率；增稠組分亦具有表面活性，產(chǎn)生的“滾珠”效應(yīng)增加了砂漿的可塑性和柔滑性；同時(shí)基于增稠組分對(duì)水泥水化進(jìn)程的緩凝作用，砂漿的稠度損失逐步降低。另一方面，消泡組分作用于防水砂漿時(shí)，可以破壞砂漿中有害氣泡的彈性膜，抑制有害氣泡的產(chǎn)生；若有害氣泡已經(jīng)產(chǎn)生，消泡劑微粒在接觸泡沫后會(huì)立即捕獲泡沫表面的憎水鏈端，迅速鋪展形成很薄的雙膜層，隨后進(jìn)一步擴(kuò)散并層狀侵入，取代原泡沫的膜壁，并在周圍表面張力大的膜層強(qiáng)力牽引下破壞定向膜的力學(xué)平衡而起到破泡和抑泡的效果，從而提高砂漿的表觀密度、抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B能力。雖然當(dāng)防水劑摻量升高時(shí)，砂漿強(qiáng)度也逐步提高，但需要注意的是，當(dāng)摻量超過2.4%時(shí)，砂漿的粘度過高，此時(shí)將不利于砂漿施工。

表10 調(diào)節(jié)劑對(duì)不同防水劑摻量下砂漿的性能影響

2.3 調(diào)節(jié)劑對(duì)不同膠砂比下砂漿性能的影響

不同膠砂比下調(diào)節(jié)劑對(duì)防水砂漿的影響情況如表11 所示。試驗(yàn)數(shù)據(jù)說明，隨著膠砂比下降，防水砂漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)均有所降低。由于水泥、防水劑和調(diào)節(jié)劑用量更多，在初始稠度相同的情況下，膠砂比小的砂漿的水膠比越小，此時(shí)水泥顆粒間相互連接形成骨架結(jié)構(gòu)所需時(shí)間越短，凝結(jié)硬化過程中多余水分蒸發(fā)后形成的孔隙越少，砂漿體系密實(shí)度和抗壓強(qiáng)度也越高。

表11 調(diào)節(jié)劑對(duì)不同膠砂比下砂漿性能的影響

調(diào)節(jié)劑也提升了砂漿的防水抗?jié)B能力，這主要是因?yàn)檎{(diào)節(jié)劑通過改變砂漿中水泥分子的晶形結(jié)構(gòu)與排列方式，增強(qiáng)其包裹膠結(jié)集料的能力，減少砂漿內(nèi)部不良的多相晶體結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)；其次調(diào)節(jié)劑的分散作用有助于膠粉、水泥與集料充分混合均勻，增加拌合水的有效利用，提升單位體積內(nèi)有效水泥顆粒的比例；再次，調(diào)節(jié)劑進(jìn)一步改善膠粉的成膜能力，成膜的聚合物膠粉作為增強(qiáng)材料持久分布于整個(gè)砂漿體系中，填充砂漿的孔隙，增加砂漿的內(nèi)聚力和密實(shí)度，保證砂漿在外力的作用下會(huì)產(chǎn)生松弛而不被破壞，從而有效減少砂漿內(nèi)部缺陷，抑制外界水分滲透，提高砂漿的滲透壓力。從實(shí)際使用的角度來看，當(dāng)膠砂比為1:1.5 時(shí)，該配合比的防水砂漿可以較好地兼顧工作性能和成本，具有性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。

2.4 調(diào)節(jié)劑對(duì)不同溫度下砂漿性能的影響

不同溫度下調(diào)節(jié)劑對(duì)防水砂漿性能的影響如表12所示。從中可以看出，隨著溫度上升，砂漿的各項(xiàng)指標(biāo)均有所增長，說明調(diào)節(jié)劑及防水劑的活性隨著溫度升高而增大。當(dāng)溫度較低時(shí)，調(diào)節(jié)劑活性受到抑制，水泥的水化速度有所降低；隨著溫度升高，調(diào)節(jié)劑的激發(fā)作用可以促進(jìn)碳酸鈣粉中的活性物質(zhì)溶出以提高其早期強(qiáng)度[9-11]，所以容易得到性能更為優(yōu)異的防水砂漿成品，最終通過提高水泥的水化程度，加速水泥漿體到水化物膜層、再到凝聚結(jié)構(gòu)、最終發(fā)展為致密結(jié)晶結(jié)構(gòu)的進(jìn)程。

表12 不同溫度下調(diào)節(jié)劑對(duì)砂漿性能的影響

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)采用KZJ-T 型防水砂漿調(diào)節(jié)劑、KZJ-M600型砂漿防水劑搭配可再分散乳膠粉對(duì)防水砂漿進(jìn)行改性，并研究了在不同的防水劑摻量、膠砂比和溫度下調(diào)節(jié)劑對(duì)剛性防水砂漿的性能影響。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)調(diào)節(jié)劑和防水劑摻量、膠砂比及溫度分別為1.9%、2.4%、1:1.5 和-5～35℃時(shí)，調(diào)節(jié)劑和防水劑可以發(fā)揮協(xié)同作用，激發(fā)防水砂漿的早期和后期強(qiáng)度，改善砂漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)。