聚合物水泥防水涂料性能关键影响因素分析

      聚合物水泥基复合防水涂料, 又称Js防水涂料,它由高分子聚合物乳液与无机粉料构成,两个组份混合后形成高强坚韧的防水涂膜。这种涂料具有有机材料弹性高、无机材料耐久性好的双重优点, 防水效果突出。根据工程需要还可配制彩色涂料,增加建筑物的装饰效果 复合防水涂料被公认是一种新型高效环保型的防水材料,已经在防水工程领域中得到了广泛应用。为了进一步提高施工质量,本文对影响聚合物水泥防水涂料性能的关键因素进行了研究。

1 原材料组成及涂膜模板
1.1 基料
用于聚合物水泥防水涂料的乳液有很多,但主要集中在聚醋酸乙烯一乙烯共聚乳液(EVA)、丁苯乳液(SBR)和丙烯酸酯乳液(PAA)三大类。EVA乳液是由醋酸乙烯酯与乙烯单体共聚形成的乳液。与聚醋酸乙烯乳液(PVAc)相比,由于乙烯单体的引入,大大降低了该乳液的玻璃化转变温度(T),但EVA乳液采用水溶性的聚乙烯醇作为保护胶体,作为防水涂料的基料其长期耐水性并不理想。丁苯胶乳由丁二烯与苯乙烯单体共聚而成.其柔韧性、耐水性具佳。但聚合物分子链中含有C=C不饱和键,因此,分子易受外界热能、紫外线、臭氧干扰而断裂降解,使得该类材料的耐老化性能不佳。丙烯酸酯乳液在这3类乳液中是综合性能最好的。调节软(丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯)、硬(苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等)单体的比例而得到的特殊开发的丙烯酸酯乳液具有优异的低温性能、耐水性和耐候性,是制备聚合物水泥防水涂料的首选。试验中我们采用丙烯酸酯乳液,其固含量为55%。

1.2 水泥
水泥是聚合物水泥防水涂料的另一个重要组成部分。不同种类、不同标号的水泥物理、化学性能不相同,如细度、稠度、凝结时间、安定性、强度、水化热等,不同的水泥品种与高分子乳液的配伍性也不相同。因此,采用何种水泥必须通过大量反复的实验来确定。通过对比白水泥、硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥对聚合物水泥防水涂料性能的影响,实验结果表明,采用适宜的自水泥其综合性能最佳。

1.3 助剂
作为防水涂料的原材料之一,助剂的用量通常很少(一般为配方总量的1%左右),但作用却很大。它的加入不仅可以避免产生许多涂料的缺陷及涂膜弊病,同时又可以使防水涂料的生产和施工过程易于控制。而且,某些助剂的添加可以赋予防水涂料一些特殊的功能。所以,助剂是水基防水涂料的重要组成部分。常用的助剂有成膜助剂、增稠剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、增塑剂、防霉杀菌剂等。

1.4 涂膜模板
涂膜模板采用健筑防水涂料试验方法》中要求的,但尺寸由350ram×320ram改为350ram×350mm, 以便用同一刮板将表面刮平。刮板是为涂膜模板专门设计的,用于将涂层表面刮平,其活动刮片能在O~2mm之间任意调整。如果分2层涂覆,活动刮片调整到距离玻璃板约0.75ram和1.5mm;如果分3层涂覆,则活动刮片调整到距离玻璃板0.5mm、1.Omm、1.5mm。在第1层涂膜实干后,可用刮板测定其厚度变化程度; 在下道涂覆时, 活动刮片可以适当调整。

2 实验方法
2.1 聚灰比试验
将不同聚灰比的聚合物水泥防水涂料分别分三次涂刷,制成I.5±0.2mm厚涂膜。在标准条件下(温度T:23~C±2"C;相对湿度l{l{:45%~7o%)养护l周后,将试样放入5O±2℃干燥箱中处理24h,取出后置于干燥器中;在标准条件下放置2h,用切片机将试样切成试件进行检测。按GB/TI6777—1997中8.2.2的规定进行试验,拉伸速度为200mm/min。

2.2 试样涂膜试验
用相同的两套模具同时涂覆,一套分2次涂覆,另一套分3次涂覆。每次使用同锅搅拌的聚合物水泥防水涂料。在第3次涂覆时,距离第2次涂覆后16h, 目的是尽量缩短两次涂覆的间隔时间。在按标准条件放置后,一起在干燥箱中处理,使试验能够同时进行。制备过程按下面步骤进行:
(1)将涂膜模板及刮板表面涂抹一薄层硅油,涂膜模板调至水平状态,刮板的活动刮片分别调整到第1层涂覆的距离:
(2)将在标准条件下放置后的样品充分拌匀,按生产厂家指定的比例分别称取适量的液体和固体组分,混合后机械搅拌5min;
(3)在不混入气泡的的情况下,将拌合好的涂料倒入涂膜模板中涂覆,然后用刮板将表面刮平;
(4)第1层涂覆后24h涂第2层,方向与第1层垂直;
(5)第2层涂覆后16h开始涂覆第3层,涂覆方向与第1层相同;
(6)第3层涂覆24h后两套模具同时开始脱模,在试验条件下放置168h。然后在52±2℃干燥箱中处理24h, 取出后置于干燥器中。

3 结果
3.1 拉伸性能
拉伸性能是指在标准条件下和经热、碱、紫外线处理后的拉伸强度与断裂伸长率,是衡量防水涂料质量优劣的重要性能指标,也是防水涂料最重要的使用性能之一。实验表明,以延伸率为衡量指标,聚合物水泥防水涂料的柔性随聚合物加量的增加而提高。随着聚灰比的不断提高,聚合物在体系中的量增加,聚合物跃升为主要组分,水泥为次要或改性成分。从微观上看,高聚灰比的体系中,水泥胶体链己很不完整,聚合物的柔性链部分完全包裹住了水泥胶体颗粒。聚合物的柔性链可以起抵抗外界应力的主导作用。通过实验观察得出, 高聚灰比(p/c-0.52~0.97)下, 抗拉强度基本持平,此时的柔性链起主导作用。但当聚灰比降至0.39,抗拉强度有了明显提高。我们推测,此时的水泥胶体链与聚合物柔性链已胶着在一起,两者共同为抵抗外界应力做出了贡献。

3.2 涂膜方法
经实验, I型样品涂2次的平均无处理断裂伸长率为224.5%;涂3次的平均无处理断裂伸长率为254.38%;3次与2次的断裂伸长比为113.33%。II型样品涂2次的平均无处理断裂伸长率为84%;涂3次的平均无处理断裂伸长率为94.5%;3次与2次的断裂伸长比为112.75%。结果表明,同一聚合物水泥防水涂料,分3次涂覆制备的试样其试验结果符合相应的技术指标要求,而分2次涂覆制备的试样试验结果不符合要求。用放大镜对涂膜裁片的截面观察发现,涂层薄(厚度不超过0.5mm)的涂膜内部存在的气泡较小、呈封闭状态;涂层厚(厚度在0.6~O.8mm之间)的涂膜内部气泡相对较大,有时气泡几乎贯穿整个涂层,但涂层表面看似密实。由此可见,不同的涂覆方法,能导致聚合物水泥防水涂料产品试验结果的不同,并影响到对产品合格性的评定。

3.3 养护制度
实验中比较了防水涂料标准养护(温度T:23~2~C;相对湿度RIt:45%~70%)、混凝土标准养护(T:2O±3~C:RH:90%)、冬季室内自然养护(T:5~10"C,RH:65%左右)、夏季室内自然养护(T:28~C~35~C;RH:85%左右)四种不同的养护条件下涂膜的拉伸性能。处于夏季室内自然养护条件下的涂膜·3O ·拉伸性能最好,拉伸强度和断裂伸长率都最高。在防水涂料标准养护环境中的涂膜断裂伸长率较高,其次是混凝土标准养护环境中的,最差的是冬季室内养护环境中的。对拉伸强度来说,较高的是混凝土标准养护环境中的,其次是防水涂料标准养护环境中的,最差的也是冬季室内养护环境中的。
复合防水涂料中包含无机材料和有机高分子两个体系,这两体系在不同的条件下各自发展并相互作用,相互牵制。干燥环境可加速水分的蒸发,有利于涂料的成膜潮湿环境则有利于水泥的水化。较高的温度可以保证聚合物中高分子链段的自由移动,涂膜更加柔韧;温度较低时,高分子链的运动受冻结,无机材料发挥着主导作用。所以处于较高温度和相对潮湿环境中的涂膜有较理想的拉伸性能,而处于较低温度和相对干燥环境中的涂膜则拉伸性能较差。

4 施工工艺改进建议
JS防水涂料可在潮湿或干燥的砖石、砂浆、混凝土、金属、木材、各种防水层沥青、橡胶、防水卷材、防水卷材、聚氨酯涂膜等上直接施工。因而广泛使用于新旧屋面、地下室、外墙、厕浴间、隧道、桥梁、沟池等各种建筑设施的防水、密封、装饰和补漏,产品用途广泛。通过对实验的分析,提出以下施工工艺改进建议:
4.1 基层处理
基层必须平整、牢固、干净、无渗漏。先找平,渗漏处进行堵漏处理阴阳角应作成圆弧角屋面找平层应设分隔缝。
4.2 配料
按规范的比例取料,用搅拌器搅拌均匀,料中不含团粒。打底层涂料的质量配比为液料粉料水其它涂层涂料的质量配比为液料粉料水一彩色层涂料的颜料加量为液料质量的以下。加水量应在规定的范围内,在斜面顶面或立面上施工,应不加或少加水平面施工可适当加水。
4.3 涂覆
施工单位使用聚合物防水涂料在施工过程中,应严格按照生产厂家规定的比例取料,搅拌均匀。涂层涂覆要薄, 最好分2层以上涂覆,严禁厚涂。根据工程的特点,选择适用的工法, 并严格按照工法规定进行施工,涂覆时应特别注意以下事项:①选择适当的工具滚子、刮板、刷子等,涂料尤其是打底如有沉淀应随时搅拌均匀。② 每层涂覆必须按工法规定的用量取料,涂覆要均匀,不能有局部沉淀,涂料与基层间不留气泡,粘结密实各层之间的时间间隔以前一层涂膜干固不粘为准。⑨在潮湿或者不吸水的基层上使用时,不需涂覆打底层。④若防水层厚度不够尤其是立面施工,可加涂一层或数层。⑤增强层和上涂应连续施工,增加层要铺贴平直,并用刷子刷实不留空鼓。 

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