道桥用聚合物水泥基防水涂料的研制

道桥用聚合物水泥基防水涂料的研制

张孟霞,张文会,王海龙,张磊(中国建筑科学研究院建材所,北京100013)

道桥防水与普通的民用建筑防水有很大的区别,两者对于防水材料的要求也不同。聚合物水泥基防水涂料(下称JS 涂料)是一种水性涂料,无毒无害,施工方便,主要用在民用建筑中。为了扩大该材料的使用范围,本研究结合实际施工使用条件,对JS 涂料配方做了相应的调整,改善了其性能,使其满足JC/T975—2005《道桥用防水涂料》标准的要求,成为一种道桥专用的防水涂料(道桥用JS 涂料与普通JS 涂料通用性能的区别见表1)。除标准指标要求外,本研究还对制备的道桥用JS 涂料的以下性能做了研究:1)1.2~2.0 mm 厚防水层抗道桥反复动荷载和沥青混凝土拌合料的碾压、硌破性;2)当混凝土出现微小裂缝时(裂缝≤2 mm),涂料适应基层变形的能力;3)防水层与沥青混凝土面层的剪切粘结强度。
表1 道桥用JS 涂料与普通JS 涂料通用性能的区别

1 道桥用JS 涂料的配方
JS 涂料的原材料主要是乳液,目前常用的是丙烯酸乳液或苯丙乳液。在此类防水涂料中,聚合物乳液对涂膜的断裂延伸率起着决定作用,乳液的含量越高,断裂延伸率越大;乳液的含量越低,断裂延伸率越小;而断裂延伸率越大,拉伸强度就会相应降低。国内生产的丙烯酸乳液或苯丙乳液大部分质量稳定性不好,会影响JS 涂料的性能。因此,本研究采用国外进口的苯丙乳液作为主料,配以醋酸乙烯酯乳液和各种化学助剂制得道桥用JS 涂料的液料。本研究采用正交试验法进行最佳配方的选择,以苯丙乳液、醋酸乙烯酯乳液和NXZ 消泡剂为主要因素,进行三水平三因素正交试验(表2),试验结果及极差分析见表3。正交试验分析后得出道桥用JS 涂料液料的最佳配方为A2B2C1。
表2 因素水平表


道桥用JS 涂料的粉料主要以水泥为基材,添加重钙、轻钙、石英粉等辅助材料制得。将乳液与粉料进行复配,随着乳液添加量的减少,制得的JS 涂料涂膜的拉伸强度增加,断裂延伸率降低。根据普通JS 涂料的经验,分别选择液料∶粉料=10∶7、10∶8、10∶9、10∶10的比例进行复配,制得的JS 涂料的拉伸强度和断裂延伸率见表4。根据JC/T 975—2005 标准对道桥用JS 涂料拉伸强度和断裂延伸率指标的要求,确定乳液与粉料的配合比为10∶10。

2 道桥用JS 涂料的生产工艺
JS 涂料的生产主要采用混合法,即通过搅拌把各种材料混合均匀,形成一个均一体,搅拌速度要控制在400~600 r/min。为保证助剂在混合过程中均匀分散,助剂应分期分批加入。JS 涂料的生产工艺流程见图1。

液料配制:加入苯丙乳液与醋酸乙烯酯乳液,以400~600 r/min 的速度搅拌约10 min 后,加入助剂,搅拌50 min 后停机,静置10 min,进行分桶包装。
粉料配制:将各种粉体按照配比加入到搅拌机内,搅拌15 min,进行分袋包装。

3 道桥用JS 涂料的性能
表5 为本研究制备的道桥用JS 涂料的主要性能指标,依据JC/T 975—2005 标准进行检测,同时还增加了与混凝土基层的剥离强度、与沥青混凝土面层的剪切粘结强度、抗硌破性、动态老化(针对车辆动态荷载变化) 等指标,使JS 涂料更能够满足道桥使用要求。

4 道桥用JS 涂料的特点
4.1 同改性沥青卷材相比
改性沥青卷材对施工基层要求较高,基层必须平整,否则在铺贴卷材时容易出现空鼓现象;而JS 涂料对于基层的不平整有一定的弥补作用,不会出现空鼓现象。道桥用卷材施工应采用满粘法,对于施工环境要求较高,温度、基层平整度均会对施工产生影响,较难控制;而JS 涂料的施工相对简单、方便,施工质量易于控制。另外,由于卷材与混凝土的粘结度不高,在施工过程中会出现在碾压时把卷材带起的情况;而JS 涂料本身含有水泥,易于与基层混凝土粘结。再者,与改性沥青卷材相比,JS 涂料更安全环保。
4.2 同改性沥青防水涂料相比
同改性沥青防水涂料相比,JS 涂料没有污染,无毒无害,其拉伸强度以及与混凝土基层的粘结强度更大,抗硌破性更好。

5 道桥用JS 涂料的施工要求
1) 为增强防水效果,JS 涂料施工时可采用无纺布做增强层;2)混凝土基层应平整,无浮浆,表面要进行拉毛处理;3)JS 涂料分3 遍涂刷,厚度至少达到1.5 mm;4)防水层施工完毕后,要待涂膜完全实干后,方可做沥青混凝土的摊铺;5)为防止沥青混凝土在铺装时对防水层的破坏,可以在防水层的最上层撒一层中砂,应注意,此时防水层的厚度应比设计厚度大一些,因为此时的防水层有一部分做了粘结层,只起到粘结作用。

6 结语
本研究制备的道桥用JS 涂料在配方设计、试验方法及性能指标方面都参照了实际使用和施工情况,能满足JC/T 975—2005 标准对该类材料的通用性能和应用性能要求,有针对性地解决了道桥防水施工时遇到的问题,能更好地发挥道桥防水层的作用,是目前道桥用防水材料比较理想的选择之一。

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