防水涂料检测中若干问题的探讨

近几年,国家陆续出台和更新了各种防水涂料产品标准,规范了防水涂料的生产及工程应用,使防水涂料的产品质量有了大幅度提高,防水涂料的性能检测也越来越受到大家的重视。因此,准确理解和把握国家和行业标准,保证检测数据的科学、准确和公证性,是对检测人员的基本要求。本文对目前防水涂料中使用最多的聚氨酯防水涂料、聚合物水泥防水涂料和聚合物乳液建筑防水涂料的检测提出了几个应注意的问题,以供探讨。本文涉及到的防水涂料标准有:GB/T 16777—2008《建筑防水涂料试验方法》、GB/T 19250—2003《聚氨酯防水涂料》、JC/T 864—2008《聚合物乳液建筑防水涂料》和GB/T 23445—2009《聚合物水泥基防水涂料》。

1 试样成膜过程中的注意事项
防水涂料性能检测中,大部分检测项目都是通过检测试样成膜后膜片的物理力学性能来评价防水涂料质量优劣的,如拉伸强度、断裂伸长率、不透水性、低温柔性、加热伸缩率以及热老化、酸碱盐等处理后的拉伸性能等,这是防水涂料与防水卷材性能检测方法的不同之处。因此,试样的成膜质量直接影响防水涂料的最终检测结果,是防水涂料性能检测中很关键的因素。试样的成膜质量与实验室的环境条件、涂膜的涂刷次数、搅拌和养护方法都有着密不可分的关系。
1.1 实验室环境条件
实验室的温湿度对防水涂料的成膜质量起着至关重要的作用,主要是在涂膜的养护过程中。例如,对于聚合物水泥基防水涂料,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。对于单组分聚氨酯防水涂料,由于其主要靠吸收空气中的水分发生水化反应达到固化的目的,因此湿度高低直接影响其反应固化的速度。对于双组分聚氨酯涂料,温度升高,胺类化合物催化异氰酸酯和水反应的效果显著,从而释放出较多的二氧化碳,在涂膜中形成气泡,将出现拉伸试验时提前断裂、低温弯折试验时由于气泡形成裂纹等情况。另外,实验室的温度过高,所制成的涂膜常为海绵状松散结构,导致测得的拉伸强度增大,而断裂伸长率降低。对于不同的材料,拉伸强度和断裂伸长率的变化幅度不同。笔者曾在试验中发现,实验室的温度差为5 ℃时,拉伸强度最大相差28%,断裂伸长率最大相差35%,直接影响到对产品合格性的判定。可见控制实验室温度和相对湿度的重要性。前面提到的4 个标准中,分别规定了实验室的标准试验条件,包括温度和相对湿度,见表1。

从表1 中可看出,不同的标准规定的实验室标准试验条件略有差别。实际工作中,我们可选择共同的温湿度段(如(23±2)℃、45%~60%)作为实验室环境条件来控制,这样就能满足不同标准的要求。
1.2 涂膜涂刷次数
众所周知,防水涂膜在满足厚度要求的前提下,涂覆的遍数越多对成膜的密实度越好。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0.8 mm 以上)的涂膜内部气泡相对较大,有时气泡几乎贯穿整个涂层,但涂层表面却看似密实。由此可见,不同的涂覆方法会导致防水涂料产品试验结果的不同,并影响到对产品合格性的判定。同一锅搅拌的防水涂料,分别按2 遍和3 遍涂覆试样,在相同的养护制度下,无处理的拉伸强度与断裂伸长率两项试验数据差异较大。因此,建议各标准明确规定涂覆次数,如出厂检验时涂覆2 遍,型式检验或仲裁检验时涂覆3 遍,而最终厚度都控制在(1.5±0.2)mm。这样既可以缩短试验时间,又能确保标准中的技术指标,提高检测质量。
1.3 搅拌方式
搅拌方式包括搅拌机类型(尤其是搅拌叶片的类型)、搅拌速度、搅拌时间和搅拌锅的选用。
1)标准中没有明确规定搅拌机的类型。市售的搅拌机类型多种多样,主要表现在搅拌机的叶片形式不同,不同的厂家实验室与各级检测机构所用的搅拌机均有不同。
2)标准中没有明确规定搅拌速度。搅拌机的搅拌速度大都分高、中、低三档。对于聚合物水泥防水涂料来说,应采用低速搅拌,因为搅拌速度太快,涂料中易混入气泡,而且聚合物中高分子链段也可能被切断,影响成膜质量和测试结果。
3)标准中没有明确规定搅拌锅的大小、形状。现行的防水涂料标准只是简单地规定了机械搅拌的时间(5 min),而没有详细规定搅拌锅的大小、形状等。因此,笔者建议可参照JC/T 729—2005《水泥净浆搅拌机》规定的水泥净浆搅拌机及GB/T 1346—2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》7.2 中规定的“水泥净浆的拌制方法”制定防水涂料的拌合方法。
1.4 涂膜养护制度
不同防水涂料的养护制度见表2。对于聚合物水泥基防水涂料和聚合物乳液建筑防水涂料,在标准试验条件下养护96 h 后,涂料尚未得到充分固化,还会有残余水分,此时测得的数据不能真实地反映其性能。经对比试验表明,试件在标准试验条件下养护168 h 与试件在标准试验条件下养护96 h 后再在40℃干燥箱中烘干48 h,分别进行拉伸性能试验,试验数据差异较大,后者养护方法与前者相比,拉伸强度最大可提高50%左右,而断裂伸长率最大可降低100%左右。因此,检测人员在对这两类涂料进行检测时,应严格按照相应标准的要求进行涂膜养护,不能与聚氨酯防水涂料的养护方法混淆,否则会造成结果的误判。

2 成膜后试片的拉伸性能试验中的注意事项
拉伸性能是指在标准试验条件下和经热、碱、紫外线处理后材料的拉伸强度与断裂伸长率。该项目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。拉伸性能试验时应注意以下几个方面。
2.1 拉伸速度
不同标准规定的拉伸速度见表3。拉伸速度的大小直接影响防水涂料拉伸性能的测试结果:拉伸速度增加,拉伸强度增大,断裂伸长率降低;反之,拉伸速度减小,拉伸强度降低,断裂伸长率增加。因此,检测人员在检测时应根据不同的产品,严格按照该产品标准规定的拉伸速度进行拉伸试验,不能混淆,否则会造成结果的误判。

2.2 厚度的测量
GB/T 16777—2008 中规定:用厚度计测量试件标线中间和两端三点的厚度值,取其算术平均值作为试件厚度,而不能只测一个点的厚度值用来计算拉伸强度;另外,不同的涂料标准对厚度计的规定也不同(表4),这些都是检测人员在检测时应特别注意的。

2.3 试件处理顺序
GB/T 16777—2008 中规定:热、酸、碱、盐、水、紫外线、人工气候老化处理前,试件的尺寸和形状为120 mm×25 mm 的矩形试件,处理后再裁成符合GB/T 528—1998《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》规定的哑铃I 型试件。原因是涂膜裁切后断面为开放的泡孔状,处理前试件的宽度为25mm,而哑铃型试件有效宽度仅为6 mm,先处理后裁切可以减少液体自断面泡孔向内部渗透,因为实际应用中涂膜是一个闭合的整体结构,这样可以更接近实际情况。另外,处理后试件会略有膨胀,故应将试样裁成长条形试片先处理,然后再裁成哑铃型试件,以保持试件尺寸的准确性与稳定性。另外,对于聚合物水泥基防水涂料和聚合物乳液建筑防水涂料,水溶液处理后试件仍要吸收一定量的水分,故试件从溶液中取出,经清洗擦干后,聚合物水泥基防水涂料还须在(60±2)℃的干燥箱中干燥18h,以排除残留水分,取出后置于干燥器中冷却至室温,然后再裁切成哑铃型试件;聚合物乳液建筑防水涂料须在(60±2)℃的干燥箱中干燥6 h,取出后在标准试验条件下养护(18±2)h 后再裁切成哑铃型试件,以保证试验数据的准确性与真实性。

3 结语
本文分析了防水涂料性能检测中应注意的几个问题,包括成膜过程中的实验室环境条件、涂膜涂刷次数、搅拌和养护方法,以及拉伸性能试验中拉伸速度、厚度测量和试件处理顺序等。为了便于实验室操作,并使检测数据具有公正性和可比性,标准制修订时应相对统一实验室环境条件,明确规定涂膜分次涂刷的次数、搅拌制度和养护制度等细节。而作为检测工作者,在工作中应严格执行、正确理解与运用相应标准规定的试验方法,并采用严谨科学的检测态度,使测试结果数据公正、可靠。

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