JS复合防水涂料及施工应用

1 前言
利用水泥与丙烯酸酯等水乳型聚合物乳液通过合理配比,复合而成的双组分防水涂料。该涂料弥补了水泥基材料柔性不足以及聚合物乳液的再溶胀、防水性差的缺陷,提高了聚合物涂料的拉伸强度(刚性),既有有机材料高韧高弹性能,又有无机材料耐久性好等优点,达到了二者性能上的优势互补。涂覆后形成高强坚韧的防水涂膜。这类防水材料简称为JS复合防水涂料(也称聚合物-水泥基复合防水涂料)。由于其具有优良的产品性能,突出的防水效果,已成为我国近几年来发展较快的的一类防水涂料。JS 复合防水涂料可在潮湿或干燥的砖石、砂浆、混凝土、金属、木材、各种保温层、各种防水层如沥青、橡胶、SBS、APP、聚氨酯等基面直接施工,因而广泛适用于屋面、厨卫间、地下室、水池、隧道、水库和其它建筑工程。苏州非矿院防水材料设计研究所对该产品进行了研究与开发并获得成功。下面就有关JS复合防水涂料复合机理及对材料性能影响因素、主要技术特点和主要技术指标、应用及施工注意事项进行叙述。

2 JS复合防水涂料复合机理及对材料性能影响因素
JS 复合防水涂料为柔性防水材料,双组分型,包括液料和粉料。液料采用丙烯酸酯乳液或苯乙烯-丙烯酸酯乳液等聚合物乳液,具有无毒、无臭、无大气污染等优点,因其含有大量的极性基团,大大提高了涂料对多种基面的粘结强度,使其拉伸强度、断裂延伸率、变形适应性有显著增强;粉料以水泥基材料为主,再加入石英粉、滑石粉等其它填充料,其粉料可明显增加涂膜不透水性、抗渗性、抗紫外线和耐久性。当液料和粉料按其一定比例混合时,粉料中的水泥与水发生水化反应与水性乳液交联固化而形成高强高韧防水涂膜。其两者复合机理也即聚合物胶乳对水泥材料改性机理前人已论述。主要有:当聚灰比(聚合物干量与水泥量之比)达到一定量时(通常为1.5~2.0),聚合物微粒完全包裹在水泥凝胶和骨料颗粒表面并形成完整的柔性链胶膜网络。此时水泥胶体链已不完整。聚合物的柔性链起抵抗外界应力的主导作用,当体系受外界小于某一极限应力作用时,以伸长而不是断裂来抵抗外界的应力作用。这样聚合物胶膜的胶接能力及柔性明显改善了水泥机械性能。体系中物理性能表现为延伸率明显提高,即为柔性材料。而水泥作为一种胶结材成分加入,一方面增加了体系的抗拉强度,另一方面水泥水化时吸收了大量的水溶性聚合成膜时需挥发掉的水分,缩短了涂膜的干燥时间。同时聚合物胶膜还有延缓水汽蒸发,有利于对水泥进一步养护。

影响JS复合防水涂料的柔性、强度等物理性能的因素很多,如聚合物本身及掺量、水泥和骨料性质、加量以及砂灰比、水灰比、环境温湿度、各类添加剂等。就JS 复合防水涂料产品而言,影响其拉伸性能有下列因素:
2.1 粉料与液料比对JS复合防水涂料拉伸性能的影响
粉料与液料比对JS复合防水涂料来说,起到了关键作用。试验表明:在一定聚灰比范围内,粉料/液料比对拉伸强度影响较小,对延伸率影响较大。液料中随着粉料的加入,粉料中发生水化反应的水泥不能充分水化,增强了拉伸强度,而除水泥外的填料仅仅作为填充料充满于液料之间,限制了高分子材料链间的自由延伸,故JS防水涂料的断裂延伸率随粉料/液料比的增大而减少。此外,作为粉料中的骨料本身性质对涂膜也影响很大,对易分散、增稠少、粒度细、混合过程中产生的气泡少的骨料则更有利于形成密实、气孔少、无颗料小团涂膜。否则,影响涂膜性能。

2.2 温度对JS复合防水涂料拉伸性能的影响
粉料与液料相混时,在不同的温度条件下聚合物、水泥、骨料各自发展并相互作用、相互限制,影响涂膜的物理性能。当JS复合防水涂料在较低温度时,粉料特别是水泥能有效发挥作用并起主导地位,同时抑制了有机高分子体系的作用;反之,当温度逐渐升高时,有机高分子体系逐渐起主导作用,并抑制了无机材料体系的发展。故当粉料与液料一定时,拉伸强度随温度升高而降低,而断裂延伸率随温度升高而升高。因此,在标准状态下测得的拉伸强度和延伸率的技术指标与非标准状态下测得的数据有一定差异。

2.3 养护期对JS复合防水涂料拉伸性能的影响
水泥水化随着养护龄期增加而处于完全(一般为28d),试件内部剩余水分随着养护龄期增加而蒸发贻尽使涂膜逐渐变硬。因此,JS复合防水涂料的拉伸强度随养护龄期的增加而增大,而延伸率则减少。

2.4 涂膜厚度对JS复合防水涂料拉伸性能的影响
试验表明:试样厚度的增加,所测得拉伸强度值会减少,而延伸率会增加。试样厚度增加,其测得的拉力值增加,延伸率随着拉力值增加而增大。而拉伸强度不仅仅与拉力值成正比还与试膜的截面积成反比。因此,聚合物水泥防水涂料国家行业标准(JC/T 894-2001)在测定试样的拉伸强度和断裂伸长率时其试样厚度控制在(1.5± 0.2)mm,以减少试样厚度对试样性能测试的影响。

2.5 成膜次数对JS复合防水涂料拉伸性能的影响
试验表明:液料和粉料混合成膜时,其含水率约占整个混合物的25%。水除了满足水泥水化外,大部分即为多余物理水。防水涂膜是随着多余物理水挥发而形成。试样在相同厚度和养护龄期下,所测得拉伸强度、延伸率随成膜次数增加而有所增大。一次成膜其试样表干后(涂膜表干时间在标准状态下小于4h),试件内部剩余水分需要通过涂膜表面细小孔隙来向外散发,相对经多次成膜来说,时间长且困难。试样厚度越薄多余物理水越易挥发而形成防水涂膜。此外,分次成膜混入试样涂膜内部气体概率小,水因挥发而产生孔隙也会减少,多次成膜提高了试样的密实度。因此,分次成膜其涂膜的质量好于一次成膜的质量。故在作试样时需要涂刷二至三遍,每次间隔时间以前一遍涂膜干固为准,在72h 内涂刷至规定厚度。

3 JS复合防水涂料的技术特点及主要技术指标
3.1 JS复合防水涂料的主要技术特点
⑴能在潮湿(无明水)或干燥的多种材料基面上直接施工;
⑵涂层坚韧高强、具有优异的粘接、抗渗、抗裂、耐水、耐紫外线、抗老化、耐久等性能;
⑶可加颜料,以形成彩色涂层;
⑷产品系是水性涂料,无毒、无害、无污染属环保新型防水涂料,因而使用安全,对环保和人员无任何危害;
⑸产品施工简便、便于操作、工期短,在常温下可自行干燥,方便维修,是理想的修补粘接材料;
⑹对各种各样的建筑材料具有很好的附着性,形成整体无缝、致密稳定的弹性防水层。
⑺可在立面、斜面和顶面上直接施工不流淌。
(8)Ⅰ型产品主要用于非长期浸水环境下的建筑防水工程;Ⅱ型产品适用于长期浸水环境下的建筑防水工程。

3.2 JS复合防水涂料的主要技术指标
表1 JS复合防水涂料的主要技术指标

4 JS复合防水涂料的应用、施工及注意事项
4.1 JS复合防水涂料的应用
⑴屋面防水及维修。根据不同防水等级设计要求,可作为一道防水单独使用,也可作为多道复合防水设计中的一道防水。其施工极其方便,对于旧屋面维修更具优势,优良的耐候性,使其长期暴露于阳光下仍具有优异的防水效果。
⑵厕浴间及地下室防水。因其具有优异的防水和耐水性,水泥不仅自身对各类基层有良好的粘附性能,其成膜后也易与其它胶粘剂或水泥砂浆亲和,可满足厕浴间及地下室防水的要求,从而避免了与其它材料之间形成空鼓现象。由于产品无毒、无异味产生,因此JS复合防水涂料是室内涂膜防水首选产品。
⑶墙面渗漏治理及缝隙遮敞。可利用JS复合防水涂料的低温柔韧性和缝隙遮敞能力,与接缝处水泥砂浆材质具有极好的亲和相容性,产品可用于多孔材料的防水处理和墙面裂缝遮敞。

4.2 JS复合防水涂料的施工及注意事项
⑴基面:要求平整、牢固、干净、无积水、无渗漏,凹凸不平及裂缝处须用水泥砂浆找平,漏水处先进行堵漏处理。
⑵配料:先将液料根据施工要求加入适量水,用搅拌器搅匀后徐徐加入粉料,之后充分搅拌均匀直至料中不含颗粒,搅拌时间约3min 左右即可(最好不用手工搅拌)。配制彩色涂料时,应选用中性的无机颜料,建议选用氧化系铁颜料,选用其它颜料须作试验;打底涂料宜加入0.5至1.0倍液料量的水,进行稀释。
⑶涂覆:用刮板、滚子或刷子将料均匀地涂覆于地面上,按照打底层→下层→无纺布→中层→上层的次序逐层完成;各层之间的时间间隔以前一层涂膜干固不粘为准。涂覆时要多滚刷几次使涂料与基层之间不留气泡,粘结严结。施工时要多道涂覆,每层涂覆须按规定用量取料,切不能过厚或过薄。
⑷施工条件:不能在0℃以下或雨中施工,不要在特别潮湿又不通风的环境中施工,否则影响成膜。
⑸材料存放:液料须存放在5℃以上的阴凉处,粉料应存放在干燥处。保质期为六个月。
⑹涂料可用时间:在液料、粉料、水按一定比例混合,环境温度为20℃的条件下,涂料可用时间为3h。现场环境温度低,可时间较长。涂料因过时稠密硬后,不可再加水再用。
⑺表干时间:在液料、粉料、水按一定比例混合,环境温度为20℃的条件下,涂料表干时间不大于4h,现场环境温度低,通风差,表干时间较长。在特别潮湿又不通风的环境的中,表干时间会很长,甚至不干。
⑻涂层颜色与颜色选择:JS复合防水涂料的涂层本色为象牙色或乳白色,加占液料重量5%~10%的颜料,可制成各种彩色涂层。颜料可选用中性的无机颜料,建议选用氧化铁系颜料,选用其他颜料须经试验适用后方可使用。
⑼建议施工用料:地下室用料:3.5kg/m2,屋面用料:3kg/m2,墙面用料:2.5kg/m2,厨卫间用料:3kg/m2。

5 结语
JS复合防水涂料具有一定的高低温性能和柔韧性,同时具备优良的耐紫外线、耐热老化、耐水性、耐久性,能承受长期的日照、雨淋、热晒,且粘结力强,在无明水的潮湿基层可直接施工。因此JS复合防水涂料能满足各类建筑防水的要求,是一种优良的防水材料。苏州非矿院防水材料设计研究所自研制开发以来已向全国转让了四十余家单位生产技术,进行了工业化大批量生产,取得了良好的企业经济效益和社会效益。

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