单组分聚合物水泥防水浆料的应用性能研究

单组分聚合物水泥防水浆料的应用性能研究

刘晓斌,熊卫锋,段文锋,彭俊
(北京东方雨虹防水技术股份有限公司技术中心,北京101309)

近年来,聚合物水泥类防水涂料以其优异的防水性能、优良的环保特性和对潮湿基面的适应性等特点,在家装领域防水工程中的应用比例逐年上升[1]。目前,聚合物水泥类防水涂料普遍采用液料和粉料双组分的包装形式,使用时两种组分混合搅拌,再进行涂刮施工。随着可再分散乳胶粉的出现,及其在干粉砂浆材料中的广泛应用,聚合物水泥类防水涂料从液料、粉料的双组分形式转换为单一粉料形式成为现实。该类单组分聚合物水泥类防水涂料具有与传统的双组分聚合物水泥类防水涂料相似的防水功能,除此之外,其使用时在现场加水搅拌、采用单一的粉料包装形式这些特点,使产品的运输、贮存和使用都具备优势:如运输过程中不易破损、可低温储存、对储存环境要求较低等。本文研究了可再分散乳胶粉与水泥的质量比(聚灰比)对单组分聚合物水泥防水浆料(下称防水浆料)拉伸粘结强度、柔韧性、抗渗压力等性能的影响。由于家装防水一般采用涂料-瓷砖系统,因此,保证该系统的安全和稳定是防水材料必须具备的功能,本文就防水浆料-瓷砖系统的稳定性进行了讨论。

1 试验原料
普通硅酸盐水泥(45%):P.O 42.5,唐山冀东水泥;石英砂:0.12~0.18 mm,河北灵寿;纤维素醚(0.1%):华洛赛MKX15000PP20,陶氏化学;可再分散乳胶粉(13.5%~27%):5044N,德国瓦克。防水浆料的实验室制备方法为各粉料组分按照比例混合均匀。

2 试验方法和仪器
防水浆料涂膜的拉伸粘结强度、柔韧性试验方法依据GB/T 23445—2009《聚合物水泥防水涂料》进行,拉伸粘结强度测试试样的面积为40 mm×40 mm,厚度为(1.5±0.2)mm;柔韧性试验采用两道涂膜,试样裁切尺寸符合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。涂膜的抗渗压力试验方法依据GB 23440—2009《无机防水堵漏材料》进行,其中涂膜厚度约为(1.5±0.2)mm。瓷砖粘结砂浆的粘结强度试验方法参照JC/T547—2005《陶瓷墙地砖胶粘剂》进行。拉伸粘结强度和柔韧性试验采用的仪器为美特斯工业系统(中国)有限公司生产的CMT6104 型微机控制电子万能试验机及其相应的软件和夹具,最大力为10 kN;抗渗压力测试采用的仪器为天津建筑仪器设备厂生产的SS-15 型砂浆渗透仪。

3 试验结果与讨论
3.1 聚灰比对拉伸粘结强度的影响
聚灰比对防水浆料拉伸粘结强度的影响见图1。

从图1 中可观察到聚灰比对防水浆料7 d 拉伸粘结强度的影响规律:随着聚灰比从0.30 增大到0.50,防水浆料与基层的拉伸粘结强度也随之增大;当聚灰比达到0.40 以后,拉伸粘结强度的变化趋于平稳,即随着聚灰比的增大,拉伸粘结强度增加的幅度不大或略有下降。上述试验结果表明,随着可再分散乳胶粉相对用量的提高,防水浆料的拉伸粘结强度随之提高,当达到极限值后趋于平稳。
3.2 聚灰比对涂膜柔韧性的影响
建筑物在投入使用后会产生一定程度的沉降和振动,因此,防水材料应该具有一定的柔韧性以抵御建筑物的变形。本文采用了聚合物水泥类防水材料常用的断裂伸长率对防水浆料的柔韧性进行表征,测试方法和结果分别如图2、图3 所示。

从图3 可以看出,当聚灰比小于0.35 时,防水浆料涂膜没有延伸,显刚性特征;当聚灰比达到0.40时,涂膜的断裂伸长率为8%,开始显现柔性特征;随着聚灰比的增大,涂膜的断裂伸长率逐渐增大。从上述现象分析,防水浆料涂膜的刚性-柔性转变大概发生在聚灰比为0.30~0.35 之间,这与聚合物乳液改性水泥基材料刚性-柔性变化点约为0.20 有明显的差别[2],这可能与可再分散乳胶粉在生产过程中加入的保护胶体和其他添加剂有关。因此,如果要使防水浆料具有延伸性能,就要保证可再分散乳胶粉的用量达到聚灰比0.35 以上。
3.3 聚灰比对抗渗压力的影响
在家装领域的防水工程中,一般为防水层的迎水面承受水的作用。本文考察了聚灰比对防水浆料迎水面抗渗压力的影响,试验结果如图4 所示。

从图4 可以看出,随着聚灰比的增大,防水浆料的抗渗压力也增大。这是由于随着可再分散乳胶粉用量的增加,水泥、填料等形成的互穿网络结构愈发致密,抵御水压的能力随之增强;同时表明防水浆料与水泥砂浆基层形成了具有良好防水性能的系统。
3.4 防水浆料-瓷砖系统的稳定性研究
在家装领域,一般情况下是防水工程完成之后要与面层的瓷砖体系相结合,形成“防水层-瓷砖层”系统。为了保证整个系统的使用性能,防水层外要做一道保护层或对界面进行处理以保证瓷砖层的附着力,这样无形中增加了工程成本。为了考察瓷砖粘结砂浆直接与防水浆料的结合情况,本文对防水浆料防水层与瓷砖层的拉伸粘结强度进行了测试,测试采用的瓷砖粘结砂浆的配比为水泥∶砂(40~120 目)∶水=1∶1.5∶0.36,瓷砖采用常用的玻化砖和陶制釉面砖,制样方法为背粘法;防水浆料基层养护龄期为7 d。试验结果见表1。
表1 瓷砖粘结砂浆与不同基层的拉伸粘结强度MPa


图5 显示了防水浆料-瓷砖系统稳定性的测试情况(聚灰比为0.30 和0.50)。从表1 可以看出,随着聚灰比从0.30 增大到0.50,瓷砖粘结砂浆与防水浆料层的拉伸粘结强度也增大;当聚灰比达到0.40 以后,拉伸粘结强度的变化趋于平稳,即随着聚灰比的增大,拉伸粘结强度增加的幅度不大或略有下降。此外,瓷砖粘结砂浆与防水浆料层的拉伸粘结强度均大于瓷砖粘结砂浆与普通水泥砂浆的拉伸粘结强度。上述结果表明,防水浆料-瓷砖系统的稳定性和安全性是有较高保证的。

4 结论
通过本文的试验研究和结果讨论,可得出以下结论:1) 单组分聚合物水泥防水浆料在聚灰比为0.30、0.35、0.40、0.50、0.60 时,与基层均有较好的结合强度,并有良好的抗渗性能。若需一定的延伸性能,聚灰比应达到0.35 以上;2) 单组分聚合物水泥防水浆料在聚灰比为0.30、0.35、0.40、0.50、0.60 时,与瓷砖共同组成的系统具有较高的稳定性和安全性。

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