摘 要 简述了建筑用聚合物刚性防水胶泥的防水机理及其配制，并对自配的防水胶泥的试验结果进行分析，总结其优良的防水性能。
关键词 聚合物防水胶泥；性能；机理
引言
应用于立面及潮湿基层防水的刚性防水材料是近年来工程上解决地下室墙面、外墙面和厨房、卫生间墙面的渗漏问题常用的手段之一。随着刚性防水材料产品的逐步应用，广大建筑设计和施工单位已充分认识了刚性防水材料在解决墙体防水、潮湿基面防水的问题方面具有重要作用，各种刚性防水材料的应用量逐步增长，在节约能源、缩短施工周期、提高工程质量等方面发挥了巨大的作用。但是，由于各种原因，目前市场上的刚性防水材料产品质量参差不齐，对防水工程的质量影响较大，因此，我们经过研究和探索，研制开发了一种抗渗性能高、粘结性好、工程综合造价低的新型刚性防水材料。
1试验
1. 1原材料
表1 不同聚合物干粉与水泥基粉料混合的防水胶泥的性能指标试验结果
|
样品号
|
名称
|
用量/%
|
凝结时间/min
|
耐热性
|
耐碱性
|
胶泥的性能指标试验结果/MPa
|
|
挤压
强度
|
抗折
强度
|
粘结
强度
|
抗渗性
|
|
1
P1 KLA 0.75
1
P2 WK 0.75
1
P3 RMHS 0.75
|
1080
|
无开裂、起皮、脱落
|
无开裂、起皮、脱落
|
11.0
|
2.0
|
1.20
|
0.4
|
|
840
|
11.5
|
2.3
|
1.15
|
0.3
|
|
1120
|
12.6
|
3.4
|
1.51
|
1.07
|
|
860
|
13.0
|
3.8
|
1.30
|
0.8
|
|
1160
|
13.2
|
4.0
|
1.20
|
0.7
|
|
900
|
15.0
|
4.2
|
1.08
|
0.5
|
胶凝材料：海螺牌P．042．5水泥
石英砂：200～300man，60～100mm，80mm
高分子聚合物：I(IA的PVAE，WA(：KKER的Vinnapas，RoVACE的DP一88VAE
辅助粉料：SL-1，消石灰，纤维素，SL-2
1．2 测试方法
刚性防水胶泥性能测试依据厦门科之杰科技发展有限公司企业标准《刚性防水胶泥》Q／XKZJ04—2003。
2 产品研制及讨论
2．1 高分子聚合物的优选
用于高分子聚合物优选的水泥基粉料的构成为水泥：砂=1：3。将I(IA，WK，RMHS各与水泥基粉料按一定的比例混合，按《刚性防水胶泥》Q／XKZJ04—2003对几种产品进行抗压强度、抗折强度、粘结强度、抗渗性技术指标的测定，其结果如表1所示。
从试验结果可以看出，WK聚合物干粉的粘结强度、抗渗性两项指标最好，抗压强度与抗折强度也较高。试验同时测定了各个试样的其它性能指标，如凝结时间、耐热性、耐碱性等，确定采用WK作为主要聚合物进行下一步的配比试验。
2．2水泥基粉料组分的选择
水泥基组分由水泥与其它改性粉体材料均匀混合而成。改性粉体材料的选择原则是：
① 对水泥硬化后的强度影响不大；
② 能根据不同的施工要求相应调整凝结时间；
③ 能改善防水胶泥的拌和性及施工性能；
④ 与水泥拌合后不产生结块等，不同粉料均匀混合。
根据厦门地区水泥生产厂家的产品质量情况选用“海螺"42．5级的普通硅酸盐水泥，采用不同改性粉料的防水胶泥的性能见表2。
表2 采用不同改性粉料的防水胶泥的性能
|
改性粉料名称
|
胶泥的性能指标试验结果
|
|
凝结时间/min
|
抗压强度
|
粘结强度
|
抗折强度
|
抗渗性
|
涂层抗渗压力差
|
|
初凝
|
终凝
|
|
SL-L
|
200
|
300
|
21.5
|
1.6
|
4.5
|
≥1.5
|
0.1
|
|
消石灰
|
160
|
230
|
24.3
|
1.0
|
5.9
|
0.8
|
0
|
|
纤维素
|
700
|
≥840
|
12.6
|
0.78
|
3.4
|
0.5
|
0.1
|
由表2，根据产品使用情况，选择粉体SL-1为胶泥产品的改性粉体材料，与水泥}昆合形成水泥基粉料JSL-1。采用WK高分子聚合物、水泥基粉料JSL-1进行配比的确定。
2．3胶泥的配方
采用WK高分子聚合物、水泥基粉料按不同的配比制备的胶泥，按《刚性防水胶泥》Q／XKZJ04—2003标准进行性能检测，其检测结果见表3。
表3 不同的配比的防水胶泥的性能检测结果
|
配
方
号
|
原材料配比
|
胶泥的性能指标试验结果
|
|
|
凝结时间/min
|
抗压
强度
|
粘结
强度
|
抗折
强度
|
抗渗
性
|
涂层抗
渗压力差
|
耐热性、耐碱性
|
|
初凝
|
终凝
|
|
P1 WK: ≥720
JSL-1=1.5:99
P2 WK: 580 760
JSL-1=1.0:99
P3 WK: 250 385
JSL-1=0.5:99
|
11.0
|
0.45
|
3.0
|
0.2
|
0
|
|
无开裂、起皮、脱落
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12.6
|
1.20
|
3.4
|
0.8
|
0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20.5
|
2.0
|
4.6
|
1.8
|
0.2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
由表3确定刚性防水胶泥如表4。
表4 刚性防水胶泥应用范围
|
配比 应用范围
|
|
WK:JSL-1=0.5:99 适用瓷砖、马赛克的粘贴以及屋面、墙面的抗裂防水抹面等工程
|
3性能指标及实测结果
厦门市科之杰科技发展有限公司结合市场上对防水材料的性能要求，根据产品的性能使用特点，制定企业标准Q／XKZJ04—2003，此标准全面反映了对刚性防水胶泥的性能要求，特别是对胶泥的粘结强度、抗渗性和涂层抗渗压力差这几项指标提出较高的要求，同时对产品室内使用时的有害物质限量进行规定，见表6。表5为该产品与国内不同地区4家胶泥企业标准的产品技术要求的对比。
表5 刚性防水胶泥标准比较
|
试验项目
|
|
科之杰
|
企业1
|
企业3
|
企业4
|
|
抗压强度（3d）/MPa
|
≥
|
8.0
|
9.0
|
20.0
|
24.0
|
|
抗折强度（3d）/MPa
|
≥
|
2.0
|
|
4.0
|
5.0
|
|
粘结强度（7d）/MPa
|
≥
|
1.5
|
1.2
|
1.5
|
|
|
抗渗性)/MPa
|
≥
|
1.0
|
0.6
|
0.5
|
1.2
|
|
凝结时间/min
|
初凝
|
≥
|
45
|
180
|
25
|
|
|
终凝
|
≤
|
480
|
600
|
300
|
|
|
耐热性(100℃沸水煮5h)
耐碱性(10%NaOH溶液浸泡48h)
|
无开裂、起皮、脱落
|
无变化
|
无开裂、起皮、脱落
|
无变化
无变化
|
由表5可以看出，几家企业制定的产品标准均未能完全体现胶泥用于防水工程时的抗渗性、粘结力和涂层抗渗压力差这几个重要的技术指标，即使涉及了相应的指标，其标准值较低，无法满足《建筑防水材料应用技术规程》DBJ13-39-2001的要求，这将影响防水工程的质量。
表6 刚性防水胶泥有害物质限量要求
|
项目
|
|
限量
|
|
挥发性有机化合物(VOL)/(g/L)
|
|
≤
|
200
|
|
游离甲醛/(g/kg)
|
|
≤
|
0.1
|
|
|
可溶性铅
|
≤
|
90
|
|
|
可溶性镉
|
≤
|
75
|
|
重金属/(mg/kg)
|
可溶性铬
|
≤
|
60
|
|
|
可溶性汞
|
≤
|
60
|
4 机理探讨
采用sEM电镜对传统的水泥一磨细砂一水体系以及粉料一磨细砂一聚合物粉末一水体系(P2配比)的7d龄期水化产物进行观察，可以发现二者有明显的差别。前者水化产物结晶粗大，孔隙较多(见图1)。后者水化产物的孔隙被聚合物包裹，形成一层具有较高抗渗能力和略有柔性的复合体(见图2)。
常温下水泥遇水即发生水化反应，在水泥-磨细砂-水体系中，由于砂的细度很高，水化反应进程快，7d的电镜照片已经看不到完整的砂粒，水化产物将砂粒基本包裹住，但由于水化产物结晶粗大，形成贯穿孔隙较多，因此，水泥-磨细砂-水体系的浆体渗透性大。
高分子聚合物干粉是可再分散的，当加水拌合时，聚合物吸水溶解而变得粘稠，极大地提高材料对基质的吸附粘结力，并渗入基层底材表面的毛细孔微裂缝之中。在水泥水化凝结硬化过程中，水泥从聚合物中吸收水分而不断水化，与基层化学反应融为一体，同时聚合物脱水而逐渐凝固，使形成的水泥石空间骨架的孔隙被聚合物柔韧的质点、网络、膜层胶结成空间网结构，形成一层具有较高抗渗能力和略有柔性的复合体。随着水化反应进行，水分不断消耗，水化产物增多，聚合物颗粒逐渐聚集在毛细孔中，并在凝胶体表面、未水化水泥颗粒上形成紧密堆积层。这聚集的聚合物颗粒逐渐填充毛细孔并且覆盖着它们不能完全填充的毛细孔的内表面。由于水化或干燥使水分进一步减少，在凝胶体上和在孔隙中紧密堆积的聚合物颗粒便凝聚形成连续的薄膜，形成与水泥浆体互穿基质的混合体，并且使水化产物之间及骨料相互胶接。由于有聚合物的水化产物在界面形成了覆盖层，可能影响了钙矾石和粗大氢氧化钙晶体的生长，也由于聚合物在界面过渡区孔隙中凝聚成膜从而使粉料一磨细砂一聚合物粉末一水体系的浆体的界面过渡区更为致密，增强了水泥砂浆固结体的整体抗拉强度，一些聚合物分子中的活性基团可能与水泥水化产物中的Ca2+、M3+等产生了交联反应，形成特殊的桥键作用，改善了水泥砂浆硬化体的物理组织结构，缓解了内应力，减少了微裂纹的产生，增强了胶泥的致密性，提高了浆体的抗渗透性能。
5结论
(1)以高分子聚合物、水泥基粉料混合而成的防水胶泥，集中体现了聚合物改性水泥基的高粘结强度、高抗渗性等优点，解决了普通水泥砂浆抹面不防水问题，克服抹灰砂浆粘结不牢、开裂、剥落等弊病。
(2)该胶泥通过聚合物和无机材料形成空间网结构成膜，使胶泥在潮湿基面的施工成为可能。
(3)该胶泥对使用时有害物质含量进行了控制，是环保型绿色产品。
(4)该产品的研制成功，必将促进防水技术的进步，减少防水工程的隐患，是新型防水材料的发展趋势。
(5)该产品施工工艺简单快捷，可降低工程的综合造价，具有显著的社会和经济效益。 |
