聚合物水泥防水砂浆

聚合物水泥防水砂浆（精选9篇）

聚合物水泥防水砂浆 篇1

0 引言

随着人们对建筑防水要求的提高,聚合物水泥防水砂浆这种刚性防水材料使用越来越普遍[1,2]。相比柔性防水材料,聚合物水泥防水砂浆不仅同样具有高抗渗性、高粘结力、无害环保等特点,还具有耐高温、耐久、耐穿刺、高密实性、可承受压力、可以在潮湿基面施工、可长期作用于水下等优点,能应用于地下工程施工[3]。聚合物水泥防水砂浆一般分为乳液型和干粉型,干粉改性方法是指在砂浆中掺入可再分散性乳胶粉,相比乳液改性,干粉聚合物砂浆产品一般为单组份,使用简便,性能稳定[4]。

通过添加可再分散性乳胶粉和其他外加剂制备了高性能聚合物水泥防水材料,并根据JC/T 984-2011《聚合物水泥防水砂浆》对产品进行检测,研究了添加剂对产品强度、柔韧性和吸水率的影响,得出了聚合物水泥防水砂浆的最佳配方。

1 实验

1.1 实验原材料

P.O 42.5 水泥;40~70 目河砂;聚羧酸高性能减水剂(福建建工建材);消泡剂P803(德国明凌化工);可再分散性乳胶粉(山西三维);硅灰(含硅粉86%,福州鑫联福);纤维素醚(粘度10W,河北科维精化)。

1.2 实验方法

实验用灰砂比定为1∶2,为保证砂浆的工作性能,所有实验在砂浆稠度为70±5cm的条件进行。

实验按照JC/T 984-2011 进行。

2 结果与讨论

2.1 硅灰对产品性能的影响

硅灰作为活性填料取代水泥,水化热低、干缩小,有助于提高砂浆和易性。采用硅灰取代水泥掺入干粉砂浆中,其对砂浆性能影响如图1 所示。随着硅灰量增加,产品3d、7d抗折强度逐渐下降,28d抗折强度先升后降,在掺量为5%时达到最大值,提高了21%,产品3d抗压强度逐渐下降,7d抗压强度基本不变,28d抗压强度逐渐上升。可见硅灰早期强度不如水泥,但硅灰掺量在一定范围内有助于提高砂浆的后期强度。这主要是由于硅灰中的活性成分水化消耗体系中的氢氧化钙,能促进水化进程,同时得到的高强度的水化硅酸钙强度能填充在砂浆内微孔道中,能增加砂浆块密实度,硅灰的低水化热也能减少微裂纹,使抗压强度更强。体系密实后减少吸水率更低(图1d),当硅灰掺量过多时,砂浆干缩值增加,需水量提高,影响砂浆抗折强度。同时硅灰是一种胶凝材料,能增加体系刚性,使砂浆28d压折比增高(图1c)。选取5%作为硅灰最佳掺量,该掺量下砂浆压折比和吸水率最低。

2.2 聚合物掺量对产品性能的影响

根据Ohama模型[5],聚合物掺入后在水泥水化过程中沉积在水泥凝胶或骨料表面,发生絮凝作用并填充在水泥石孔隙中,最后形成连续的网状膜。聚合物能改善水泥石结构,提高水泥砂浆的粘结性能、改善柔性、降低压折比、提高密实度、提高耐水性、改善水泥干缩性能。如图2 所示,随着聚灰比从2%增加至10%,砂浆3d、7d和28d的抗压强度分别下降21%、29%、25%,其中28d抗压强度先降低后升高,砂浆抗折强度总体变化不大,28d抗折强度也先降低后升高。可再分散性乳胶粉对砂浆强度影响主要和其引气和减水效果有关,乳胶粉引入的微小气孔使砂浆强度降低,而减水作用能使砂浆密实度上升,两者作用同时存在影响砂浆强度。添加聚合物能提高水泥砂浆柔性,使砂浆压折比下降,聚灰比用量为2%时,28d压折比为3.74,聚灰比用量为8%时,28d压折比为3.14,但随后压折比又略有上升,可见聚灰比过高也不利于砂浆的柔性。随着聚灰比上升,砂浆吸水率也明显下降,说明聚合物掺入能有效提高防水性能,这和砂浆开口孔隙减少有关。乳胶粉还能提高水泥砂浆粘结强度,如图2d,砂浆粘结强度随乳胶粉增加而提高,主要源于乳胶粉形成的柔性薄膜和其对砂浆微裂纹的改善。综合考虑成本,聚灰比在6%~8%之间为宜。

2.3 其他外加剂对产品性能的影响

减水剂能降低水灰比,提高砂浆密实度,增加砂浆抗压强度、抗折强度、提高砂浆抗渗性能、降低砂浆吸水率,提高压折比。如表1,随着减水剂掺量增加,砂浆抗压、抗折强度都有明显上升,对比不加减水剂的产品,减水剂用量0.05%和0.1%时,28d抗压强度分别上升13%和38%,28d抗折强度分别上升9%和9%,吸水率下降38%和80%。考虑到掺入过多减水剂后砂浆压折比增大(如图2c),柔韧性下降,减水剂掺量不宜过多,选取0.05%为最佳掺量。

掺入纤维素醚能提高水泥砂浆的保水性,延长水化时间,增加砂浆拌合料粘稠度,纤维素醚掺量宜为1.5%-2.5%,过量会影响砂浆的工作性能,过少砂浆粘结强度不够。如表2所示,纤维素醚加入会降低砂浆力学强度,这是由于纤维素醚具有引气作用,增加砂浆内气孔含量,影响砂浆密实度所致。引气效果同样引起砂浆吸水率上升(如表2),纤维素醚用量为0.25%的砂浆吸水率比0.2%和0.15%分别高30%和38%。纤维素醚用量增加,产品28d粘结强度也大幅上升。由于纤维素醚加入会降低砂浆力学强度,提高砂浆吸水率,因此在能达到粘结强度要求的情况下尽量少用纤维素醚,选取0.15%为最佳掺量。

砂浆拌合过程中会产生大量气泡,加上减水剂、纤维素醚和乳胶粉都具有引气效果,因此在聚合物水泥防水砂浆中应加入一定量的消泡剂。消泡剂P803 具有良好的抑泡效果,有利于提高砂浆密实度,使砂浆强度上升,吸水率下降。如图3, 当消泡剂掺量为0.05% 时, 砂浆28d抗压强度为29.77MPa,吸水率为4.47%,是最佳掺量。

3.4 产品性能指标

经实验,确定了所有添加剂的掺量,按最佳配方依据JC/T 984-2011的要求进行检验,得到的实验数据如表3所示,产品各项指标能达到标准。

3 结论

经实验,得到了满足JC/T 984-2011标准要求的聚合物水泥防水砂浆,并得出如下结论:

(1)硅灰能提高砂浆后期强度,其掺量为5%时砂浆柔韧性最佳,吸水率最低。

(2)乳胶粉能改善砂浆柔性,提高防水性能、增强粘结强度,其掺量为6%~8%最佳。

(3)减水剂能提高砂浆强度,降低吸水率;纤维素醚有助于提高砂浆粘结强度;消泡剂能降低砂浆吸水率。其最佳配比分别为减水剂(0.05%)、消泡剂(0.05%)和纤维素醚(0.15%)。

参考文献

[1]潘伟,段瑜芳.聚合物改性刚性防水砂浆性能研究[J].新型建筑材料,2015,42(2):30-32.

[2]路国忠,李凯.干粉类聚合物水泥防水砂浆的研制[J].绿色建筑,2008,24(4):42-44.

[3]沈春林,聚合物水泥防水砂浆[M].化学工业出版社,2007.

[4]王培铭,张国防.干混砂浆的发展和聚合物干粉的作用[J].中国水泥,2004(1):45-48.

[5]王培铭,赵国荣,张国防.聚合物水泥混凝土的微观结构的研究进展[J].硅酸盐学报,2014,42(5):653-660.

聚合物水泥防水砂浆 篇2

二、材料准备：

1.防水材料包装、贮存、保管应符合规定要求；

2.防水材料必须具备出厂合格证及相关资料说明，且主要材料施工前进行见证送检。

三、人工准备：

1． 为确保质量，防水工程必有由专业防水队伍进行施工； 2． 防水施工一般以3-4人为小组较为适宜。

细腻，不含团粒状的混合物。

3）对阴阳角，后浇带等薄弱部位立面及平面各300mm范围内应作防水加强层，采用增加该处涂料防水层厚度。

4）加强部增加的防水层，同层相邻的搭接宽度应大于100mm，上下层接缝应错开1/3 幅宽。

5）涂刷

11）三次防水层后，立即施工页岩实心砖保护层，避免风沙及工作面交错损坏防水层。

12）未取出用完的涂料应存放在容器中并密封严实，存放于阴凉通风 处，严禁烟火。

13）场地上工具及材料收放整理，并要求甲方对施工部位进行验收.3、聚合物水泥基防水层施工应注意的质量问题：

1）气孔、气泡；材料搅拌方式及搅拌时间未使材料拌合均匀；施工时应采用功率、转速较高(100-500r/min)的搅拌器。另一个原因是基层处理不洁净，做涂膜前应仔细清理基层，不得有浮砂和灰尘，基层上更不应有孔隙，涂膜各层出现的气孔应按工艺要求(倒入聚合物水泥基涂料，用橡胶刮板用力刮)处理，防止涂膜破坏造成渗漏。

2）起鼓：基层有起皮、起砂。开裂、不干燥，使涂膜粘结不良；基层施工应认真操作、养护、待基层干燥后，先涂底层涂料，固化后，再按防水层施工工艺逐层涂刷。

3）涂膜翘边；防水层的边沿、分次刷的搭接处，出现同基层剥离翘边现象。主要原因是基层不洁净或不干燥，收头操作不细致，密封不好，底层涂料粘结力不强等造成翘边。故基层要保证洁净、干燥，操作要细致。

4）破损：涂膜防水层分层施工过程中或全部涂膜施工完，未等涂膜固化就上人操作活动，或放置工具材料等，将涂膜碰坏、划伤。施工中应保护涂膜的完整。

(GBS0300—2001)及国家有关生产规定的要求，确保工程质量验收达到合格。

二、公司质量保证体系

质量体系以项目经理为

处理。

11、所有参加本项目防水施工人员必须经过技术培训，操作人员应持证上岗，无证人员不得进行本次防水施工。

12、防水工程验收，应按国家有关防水技术规范进行验收，其中“一般项目、主控项目”必须严格按技术规程要求进行验收。

四、落实岗位责任制

认真落实各种责任制，使各级管理人员及全体施工人员职责分明，做好工序交接工作，上道工序要对下道工序负责，下道工序要对上道工序进行复核，上道工序不合格，下道工序不施工，使工程质量始终保持在优良状态。

理部每周定期检查：项目经理和安全员坚持每日安全巡视，对检查发现的事故隐患，定人、定时间、定措施进行整改、不留事故隐患。

4、要求各工种作业人员持证上岗，无证人员一律不准上岗操作。

5、积极开展班前安全活动，广泛开展安全生产宣传、推广安全生产先进经验：促进施上安全管理，保障施工安全。

6、强化安全教育，加强人员管理。严格执行三级安全教育和安全交底制度，未经教育和交底人员不准上岗作业。

7、每周星期一以班为单位进行活动井具体记录，班前班后安全自检，发现问题及时解决。

三、安全生产技术措施

1、在编制施工组织设计和分项施工方案中都要有针对性的安全技术措施: 1）严格按照临时用电施工组织设计执行，制定使用、检修规定。2）在施工中人流和物流通道的规划，仓库、物料、机具的布置都要符合消防和安全卫生规定，并落实消防和卫生急救设施。

2、施工机械安全

施工机械在使用过程中，按操作规程使用，加强对机械设备的管理，做到常检、常修、常保养，保持良好的工作状态。

3、安全用电

施工用电应符合《施工现场临时用电安全技术规范》及其他用电规范的要求，专人负责用电机具的施工，常检修用电机具，防止漏电。

4、安全标志和安全防护

1）安全标志：划分安全区域，充分和正确使用安全标志，布置适当的安全语。

2）安全防护：人员安全施工要求：现场人员坚持使用“三尘”，进入现场人员必须戴安全帽，穿胶底鞋，不得穿硬底鞋、高跟鞋、拖鞋或赤脚。

5、夜间施工

夜间操作要有足够的照明设备，坑、洞、沟槽等除做好防护外，并设红灯警示。

6、防水工程施工

1）防水材料易燃物应专库贮存在于燥、远离火源的地方，贮仓及施工现场禁止烟火。

2）施工时戴防护手套，避免防水涂料污染皮肤。

3）、油桶要平放，不得两人抬运，在运输过程中，注意平衡，精神要集中，防止不慎跌倒造成伤害。

4）、防水层在雨天、五级风(含五级)以上均不得施工(通过收听天气预报来判断)。基层干燥度不符合规定要求时，不宜施工防水层。5）、施工过程中操作工人要随作业面携带合格灭火器。

6）、对交叉作业工作面，要做临时防护，电气焊施工时要做围挡，防止火星四射到防水施工作业面。

7、其他

聚合物水泥防水砂浆的性能研究 篇3

1 试验原料及方法

1.1 试验原料

1)普通硅酸盐水泥P.O 42.5(性能指标见表1):唐山冀东水泥股份有限公司提供。

2)石英砂80~120目和石英砂200~250目:石坎世堂矿业加工厂提供。

3)羟乙基甲基纤维素醚MW 40000PFV:德国拜耳集团公司提供。

4)木质纤维PWC-500、减水剂F10及消泡剂P803:龙湖科技有限公司提供。

5)丁苯乳液SD623:德国巴斯夫集团提供。

1.2 试验方法

本文主要从7 d抗渗压力及水渗入试件的深度、28 d抗压强度、28 d抗折强度及压折比方面来考察原材料的影响规律。

1)砂浆成型及养护:按JC/T 984—2005《聚合物水泥防水砂浆》中有关规定进行。

2)7 d抗渗压力、28 d抗压强度、28 d抗折强度及压折比性能测试:按JC/T 984—2005《聚合物水泥防水砂浆》中有关规定进行。

3)水渗入试件的深度测定:在7 d抗渗压力完成之后,切开试件断面,分别测量水渗入深度10个点,计算平均值。

1.3 试验

经过探索性试验,初步确定了聚合物水泥防水砂浆中各原材料配比的大体范围。本文聚合物水泥防水砂浆配方中羟乙基甲基纤维素醚MW 40000PFV、木质纤维PWC-500、减水剂F10及消泡剂P803的用量分别固定为占整个粉料质量的0.05%、0.2%、0.2%及0.15%,只对其他原材料进行重点考察。

2 试验结果与讨论

2.1 不同液料与粉料配比对聚合物水泥防水砂浆性能的影响

聚合物水泥防水砂浆中,不同掺量的乳液对聚合物水泥防水砂浆的抗渗压力、抗压强度及抗折强度等性能影响非常大。在此,验证了乳液添加量占粉料质量的比例分别为12.5%、15%、17.5%、20%及22.5%对材料7 d抗渗压力、28 d抗折强度及抗压强度等性能的影响,见图1—4。试验中,水的总添加量占粉料质量的比例为15%。

从图1和图2中可以看出,随着乳液用量的增加,聚合物水泥防水砂浆试件的7 d抗渗压力都能达到1.5 MPa,没有差别,但水渗入的深度呈减小的趋势。这主要是由于随着乳液用量增加,高分子聚合物形成的连续聚合物膜堵塞砂浆中的空隙,砂浆中连续空隙减少,造成抗渗性能提高。

从图3和图4中可以看出,随着乳液用量增加,材料抗压强度呈现减少趋势,而抗折强度呈现增加趋势;但变化趋势都非常缓慢,抗压强度从40.0 MPa左右降至30.0 MPa左右,而抗折强度从11.0 MPa左右增至12.0 MPa左右,压折比从3.3左右降至2.3左右。这主要是由于随着乳液掺量增加,聚合物水泥防水砂浆的刚性降低、柔性增加,呈现出抗压强度降低、抗折强度增加,最终压折比小于3。

2.2 粉料中普通硅酸盐水泥不同含量对聚合物水泥防水砂浆性能的影响

水泥在砂浆中主要起到胶凝作用,对于强度及柔韧性的影响比较关键。这里考察水泥用量分别占粉料质量的35%、32.5%、30%、27.5%以及25%对7 d抗渗压力、28 d抗折强度及抗压强度等性能的影响,见图5—8。试验中,水泥减少的部分按石英砂级配补齐,乳液掺量为粉料质量的17.5%,水的总添加量占粉料质量的15%。

从图5和图6中可以看出,随着水泥用量的增加,聚合物水泥防水砂浆试件的7 d抗渗压力都能达到1.5 MPa,但水渗入试件的深度呈现减少趋势。这主要是由于随着水泥用量的增加,骨料周围填充的水泥增加,减小了骨料与骨料之间的缝隙,砂浆体系密实度增加,水分更难于进入内部。

从图7和图8中看出,随着水泥用量增加,聚合物水泥防水砂浆抗压强度及抗折强度都增加,但抗压强度增加的程度更明显(特别是水泥用量占到粉料质量的30%以上时),造成压折比明显增加。其原因是由于聚合物水泥防水砂浆的抗折强度主要与乳液用量有关,而水泥用量对其影响不是特别明显;而抗压强度除了与乳液用量有关之外,还与水泥用量有关,水泥用量越多,抗压强度越大。综合以上两方面原因,随着水泥用量增加,聚合物水泥防水砂浆刚性增加、柔性降低。

2.3 不同骨料级配对聚合物水泥防水砂浆性能的影响

石英砂在聚合物水泥防水砂浆中主要起到骨架的作用,其粗细及合理的级配对砂浆的柔韧性、抗压及抗折强度等性能都有影响。这里选择石英砂粗细区间分别为40~80目和80~120目,考察了40~80目石英砂与80~120目石英砂质量比分别为2.5、2.0、1.5、1.0及0.5对7 d抗渗压力、28 d抗折强度及抗压强度等性能的影响,见图9—12。试验中,石英砂用量占整个粉料质量的70.0%,乳液用量为粉料质量的17.5%,用水量总计占15%。

从图9和图10中可以看出,聚合物水泥防水砂浆中石英砂级配在一定范围内变化,其试件抗渗压力都能达到1.5 MPa以上,没有明显差别;但水渗入聚合物水泥防水砂浆的深度有明显差别,随着细砂所占比例增加,水渗入的深度明显减小。这可能是由于随着细砂用量增加,砂浆体系的密实度增加,从而使水更难深入到砂浆内部。

从图11和图12中可以看出,随着细砂用量增加,抗折强度及抗压强度都增加,但抗折强度增加不明显,而抗压强度增加比较明显,从而造成压折比逐渐增加。这主要是由于抗压强度与砂浆密实度的关联比较紧密,而抗折强度与砂浆密实度的关联不是特别明显。

3 结论

通过以上几方面的考察,得出以下结论:

1)在一定范围内,聚合物水泥防水砂浆试件的抗渗压力都能达到1.5 MPa以上。

2)随着聚合物水泥防水砂浆中乳液掺量的增加,在一定的水压下,水渗入试件的深度呈减小趋势。

3)随着聚合物水泥防水砂浆中乳液掺量的增加,抗折强度呈现增加趋势,抗压强度呈现减小趋势。

4)聚合物水泥防水砂浆中乳液添加量为粉料质量的17.5%以上时,压折比小于3。

5)随着聚合物水泥防水砂浆中水泥用量的增加,在一定的水压下,水渗入试件的深度呈现减小趋势。

6)随着聚合物水泥防水砂浆中水泥用量的增加,抗折强度增加不是特别明显,而抗压强度增加则非常明显。

7)聚合物水泥防水砂浆中水泥所占粉料质量的比例小于30%时,压折比小于3。

8)随着聚合物水泥防水砂浆中细砂所占比例的增加,在一定的水压下,水渗入试件的深度呈现减小趋势。

9)随着聚合物水泥防水砂浆中细砂所占比例的增加,抗折强度及抗压强度都增加,但抗压强度更明显。

10)石英砂级配会影响压折比,只有当聚合物水泥防水砂浆中40~80目石英砂与80~120目石英砂的质量比大于1.5时,压折比才小于3。

参考文献

[1]路国忠,李凯.干粉类聚合物水泥防水砂浆的研制[J].化学建材,2008,24(4):42-44.

[2]李豪,陈建波,闫娟娟,等.低环境负荷聚合物改性防水砂浆的开发[J].新型建筑材料,2010(3):60-80.

聚合物水泥防水砂浆 篇4

再好的防水涂料也得有一定的涂层厚度作为质量保证，但仅有涂层厚度还不够，还必须要保证一定的涂覆遍数，涂覆遍数越多，成膜的密实度越好。史红光在从事聚合物水泥防水涂料试验时，将不同生产厂家的低温柔性及不透水性均合格的聚合物水泥防水涂料用两种涂覆方法制作试样，并进行对比试验。试验结果表明，同一聚合物水泥防水涂料，分3次涂覆制备的试样其断裂伸长率要比分2次涂覆制备的试样高。文翠琴研究表明，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可能不符合要求。褚建军等研究表明，试件在相同厚度和养护龄期下，所测的拉伸强度、延伸率随涂覆次数增加而有所增大;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不同，并影响到产品合格性的评定。然而，对于涂覆遍数的要求，使得一些施工单位在实际施工中只注意施工遍数而忽略涂膜的厚度，现场管理也只关心涂刷了几遍，一些施工队就利用这一点，将涂料加水稀释后，比设计要求多涂一到两遍，但厚度没有达到要求，造成聚合物水泥防水涂料的性能变差，达不到研制该涂料的专家们所说的性能，使得聚合物水泥防水涂料在市场上的信誉度下滑。因此要严格按照国标规定并规范建材市场杜绝偷工减料问题。

新型绿色聚合物防水砂浆的研制 篇5

建筑工程的渗漏问题是长期困扰建筑行业的一个难题, 防水技术和防水材料的研究一直是科研人员着力研究解决的重要课题。聚合物改性水泥防水砂浆是在传统的刚性水泥砂浆的基础上, 通过加入聚合物成分, 利用无机、有机材料的合理复合, 调整水化硬化体的内部结构, 达到提高材料力学性能、防水与粘接性能的目的[1,2]。常见的改性用聚合物有聚醋酸乙烯-乙烯酯类 (EVA) 、聚丙烯酸酯类 (PAE) 、苯丙类 (SAE) 等。其中, 传统苯丙乳液可以改善砂浆的粘接、抗折等性能, 价格低廉、污染小;然而, 传统苯丙乳液以小分子表面活性剂为乳化剂, 对水泥有较强的缓凝作用, 影响固结体的强度和抗渗性能, 限制了其应用[3,4,5]。近年来, 对苯丙乳液进行改性研究成为热点。

传统砂浆采用天然砂作为骨料, 消耗大量的资源, 对生态环境造成破坏。利用工矿企业排放的低品质铁尾矿、钢渣、粉煤灰等代替河砂作骨料制备砂浆, 不仅可以明显改善砂浆的力学性能、施工性能、耐水性, 降低砂浆的成本, 并且大大降低固体废弃物堆积存放造成的环境危害, 实现变废为宝与资源的合理利用[6,7,8,9]。采用无皂乳液聚合技术合成核壳结构的功能性苯丙聚合物, 工艺绿色, 有利于兼顾聚合物的低成本与高功能性。因此, 本课题用无皂乳液聚合方法制备的核壳结构交联苯丙聚合物乳液作为改性剂与胶凝材料、骨料、外加剂共混均匀制备绿色聚合物防水砂浆, 具有实现区域循环经济的特征, 开发的产品具有较好的环境效益、社会效益和可观的经济效益。

1 实验

1.1 原材料

水泥:鹿泉金隅鼎鑫水泥有限公司产42.5 级普通硅酸盐水泥。

河砂:细度模数为2.73 的中砂。

铁尾矿:承德铜兴矿业有限公司, 参照GB/T 14684—2001《建筑用砂》测得其细度模数为0.81。

钢渣:过0.3 mm筛, 遵化市中环固体废弃物综合利用有限公司。

粉煤灰:石家庄华能上安电厂。

苯乙烯 (St) 、二乙烯苯 (DVB) 、甲基丙烯酸羟乙酯 (HEMA) 、过硫酸钾 (KSP) 、Na OH、Na HCO3、磷酸三丁酯、萘磺酸盐、传统苯丙乳液、聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液 (EVA) 等, 市售。

1.2 核壳结构交联苯丙聚合物乳液 (PS-DVB-HEMA) 的合成

在带有冷凝管、温度计、机械搅拌器的1000 ml夹套玻璃反应釜中预先通氮气15 min, 然后投入27 g苯乙烯、315 g去离子水、0.72 g/l的Na OH溶液75 ml, 0.72 g/l的Na HCO3溶液75 ml。氮气保护, 待体系温度达到75 ℃后, 添加0.5 g引发剂KSP和75 ml去离子水的混合液, 体系出现乳状物时, 向其中加入交联剂DVB 1.3 g, 反应5 h。之后向其中加入HEMA 2.6g, 反应3 h, 得到核壳结构的交联苯丙聚合物乳液。

1.3 砂浆制备及测试方法

(1) 骨料配制:采用 Φ500 mm×500 mm试验磨, 将钢渣、粉煤灰等粉磨至要求的细度。

(2) 水泥和砂浆胶砂强度测试按GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法 (ISO法) 》, 其它指标按GB/T 1346—2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》。

(3) 砂浆成型和养护:执行JC/T 984—2011《聚合物水泥防水砂浆》。

(4) 稠度测试:参照JGJ 70—90《建筑砂浆基本性能试验方法》, 控制在 (70±5) mm。

(5) 抗渗性测试:参照DL/T 5126─2001《聚合物改性水泥砂浆试验规程》。

(6) SEM分析:通过扫描电镜观察聚合物及砂浆产品的微观结构。

2 结果与讨论

2.1 不同骨料配比对砂浆力学性能的影响

采用铁尾矿、钢渣和粉煤灰等替代河砂配制具有合理级配的骨料, 并用其配制砂浆。固定水泥的使用量[m (水泥) ∶m (骨料) =1∶3], 减水剂 (萘磺酸盐) 掺量0.5% (按水泥质量计) , 控制稠度为 (70±5) mm条件下, 探索了不同骨料配比对砂浆力学性能的影响, 试验结果见表1。

由表1 可以看出, 保持铁尾矿掺量不变, 随着钢渣掺量的掺加, 砂浆的抗折、抗压强度均增大, 说明钢渣可以很好地提高砂浆的力学性能;但当钢渣完全取代河砂时 (配方4) , 砂浆的抗折、抗压强度又急剧下降, 而且砂浆中的钢渣达到60%时会出现安定性的问题, 经过在高压釜中高温蒸压7 h左右, 砂浆试样出现开裂现象。综合考虑能大量利用固体废渣同时保证砂浆的安定性, 又能提高砂浆性能, 选用配方5 配制骨料。后续试验中均按铁尾矿40%、钢渣40%、粉煤灰20%为骨料配制聚合物防水砂浆。

2.2 灰砂比对聚合物防水砂浆性能的影响

水泥和骨料的不同配比 (灰砂比) 对砂浆性能有较大影响。试验用聚合物为自制的PS-DVB-HEMA乳液, 控制其掺量为10%, 消泡剂 (磷酸三丁酯) 掺量0.2%, 减水剂掺量0.5%, 需水量通过控制稠度为 (70±5) mm确定。不同灰砂比的砂浆在28 d时的抗压、抗折和抗渗强度变化如图1 所示。

由图1 (a) 可知, 砂浆的抗压强度随灰砂比的减小而降低, 灰砂比小于1∶2.5 时抗压强度降低程度变缓;由图1 (b) 可知, 砂浆的抗折强度随灰砂比的减小而提高, 改变灰砂比对改性砂浆的力学性能影响较大;由图1 (c) 可知, 聚合物改性砂浆的抗渗强度先随灰砂比的减小先提高后降低;灰砂比从1∶2.5 降到1∶3.0 时, 抗渗强度基本无变化;当灰砂比继续减小, 聚合物改性砂浆的抗渗强度急剧下降。灰砂比较小和较大都会降低砂浆的抗渗性能, 当灰砂比较大时由于水泥掺量大, 改性砂浆的后期干收缩性较大, 导致浆体内部和表面会产生大量细小裂纹, 水分通过时阻力下降, 所以较容易渗水;当灰砂比较小时, 水泥掺量较少, 不足以将所有的骨料颗粒包裹起来, 水化产物不能将全部骨料粘接形成一个整体, 裸露和松散堆积的骨料间存在的缝隙成为水分通过的无阻力通道。适宜的灰砂比为1∶2.5~1∶3.0。

2.3 聚灰比对聚合物防水砂浆性能的影响

聚合物可以有效地改善砂浆的性能, 如力学强度和抗渗性等, 但从生产成本考虑, 在保证改性砂浆性能的前提下应尽量减小聚合物的掺量。试验控制灰砂比1∶3, 消泡剂掺量0.2%, 减水剂掺量0.5%, 需水量通过控制稠度为 (70±5) mm确定, PS-DVB-HEMA乳液掺量 (聚灰比) 分别为8%、10%、12%和14%, 试验结果如图2 所示。

由图2 (a) 、 (b) 可知, 砂浆的抗压强度随聚合物乳液掺量的增大而降低, 而抗折强度随聚合物乳液的增大而提高。聚合物掺量增加, 改性砂浆的柔性增大, 有利于砂浆抗折强度的提高。当聚合物乳液掺量为12%时, 砂浆的抗压强度降至24 MPa以下, 无法满足试验要求, 故聚合物乳液掺量不宜超过12%。加入聚合物后, 填充孔隙, 但乳胶粒在水泥砂浆中仍占有一定体积, 其抗压性能低于砂浆中的骨料, 故掺加聚合物对抗压强度产生不利影响。由图2 (c) 可知, 当聚合物乳液掺量小于10%时, 砂浆抗渗强度随聚合物乳液掺量的增加急剧提高;当聚合物乳液掺量为10%~12%时, 抗渗强度没有明显变化;当聚合物乳液掺量大于12%时, 抗渗强度增幅较缓慢。这是由于聚合物与水泥的水化产物相互交联、穿插, 形成一定的网状结构, 另外还填补了改性砂浆中的一些细小缝隙和孔洞, 故加入聚合物后砂浆抗渗性能增加。综合考虑, 聚合物乳液掺量为10%~12%时能很好地改善砂浆性能。

2.4 消泡剂掺量对聚合物防水砂浆性能的影响

砂浆改性用聚合物乳液的合成过程中往往加入大量的表面活性剂, 搅拌时会引入大量气泡, 气泡的存在会大大降低浆体的密实度, 从而影响砂浆的强度。为了减少在浆体中的气泡, 大多数情况下使用消泡剂降低引气量。试验主要研究了消泡剂磷酸三丁酯的掺量 (按水泥质量计) 对PS-DVB-HEMA乳液改性砂浆力学性能的影响。控制灰砂比为1∶3, 聚合物乳液掺量为10%, 减水剂掺量0.5%, 需水量通过控制稠度为 (70±5) mm确定, 结果如图3 所示。

从图3 可以看出, 砂浆的抗压、抗折强度基本随着消泡剂用量的增加而提高, 消泡剂掺量小于0.8%时, 砂浆的力学强度增幅较小, 掺量超过0.8%时, 砂浆的力学强度显著增大。分析原因:消泡剂的加入使浆体中的气泡发生破裂, 浆体内孔径空隙减少, 提高了砂浆的密实度, 砂浆强度提高。当消泡剂的量较少时 (0.2%) , 只能使大的气泡破裂, 浆体中较小孔径的空隙依然很多且无规则分布, 所以砂浆强度的增幅不大;当消泡剂用量足够大时 (0.8%以上) , 能使小气泡也破裂, 减少浆体中的空隙, 使浆体密度得到进一步提高, 所以强度增幅较大。综合考虑砂浆的增强效果和使用消泡剂的成本, 确定消泡剂的合理掺量为0.2%。

2.5 聚合物品种对砂浆性能的影响

将自制的PS-DVB-HEMA乳液作为防水砂浆改性剂与市售的传统苯丙乳液、EVA乳液进行比较, 对不同聚合物改性砂浆进行性能测试;同时通过电镜分析聚合物及砂浆的微观结构, 进一步探讨聚合物对防水砂浆的改性机理。

聚合物改性砂浆的配比为灰砂比1∶2.5, 聚合物掺量12%, 消泡剂掺量0.2%, 减水剂掺量0.5%, 需水量通过控制稠度为 (70±5) mm确定。测试结果见表2。EVA、传统苯丙聚合物和PS-DVB-HEMA乳液的微观结构如图4 所示。

从表2 可以看出, 传统苯丙乳液改性砂浆的抗渗性能较低, 不符合JC/T 984—2011 规定要求。自制PS-DVB-HEMA乳液改性的砂浆性能符合国家标准且最优, 其抗渗压力达到了2.2 MPa, 明显优于EVA。加入聚合物对砂浆的抗压强度和抗折强度都有改善, 而自制的PS-DVB-HEMA乳液对砂浆的改性效果明显优于传统的苯丙乳液和EVA乳液。

从图4 可以看出, 传统改性剂EVA虽多呈球形结构, 但粒径较大、且分布不均匀;苯丙乳液的粒形不均匀, 黏连较严重, 有乳化剂等杂质;而PS-DVB-HEMA乳液的粒形均匀, 单分散性良好。相对于EVA和苯丙乳液来说, PS-DVB-HEMA乳液的单分散性更好, 粒径较小, 能更好地渗透到水泥、骨料等表面的毛细孔、微裂缝中, 从而提高砂浆的防水性能。

2.6 聚合物改性砂浆的微观结构

对未掺加聚合物的普通砂浆、掺加EVA的砂浆和掺加PS-DVB-HEMA的砂浆进行了SEM分析, 2 种乳液的掺量均为12%, 试验结果见图5。

由图5 可以看出, 未掺聚合物的砂浆内部结构疏松, 充斥着针状的物质, 大孔径的孔隙非常多, 导致砂浆的抗压强度较低, 抗渗性能较差。掺EVA乳液改性砂浆与未掺聚合物的普通砂浆相比, 砂浆内部针状物质不见了, 取而代之的是一些比较粗的柱状, 浆体中大缝隙有所减少, 在一定程度上改善了砂浆力学性能及抗渗性。PS-DVB-HEMA乳液改性砂浆效果最明显, 密实度最高, 砂浆内部的缝隙几乎全部被聚合物所填充, 聚合物形成网络状结构, 提高砂浆的综合性能, 尤其是抗渗性得到很大提高。

3 结语

以无皂乳液聚合方法制备的核壳结构苯丙聚合物乳液为改性剂, 以钢渣、尾矿、粉煤灰等固体废弃物作为骨料用于制备聚合物防水砂浆, 工艺绿色, 减少了资源的消耗和废渣的排放。单因素试验得到的合理配比为:灰砂比1∶2.5~1∶3.0, 聚合物乳液掺量10%~12%, 消泡剂掺量0.2% (按水泥质量计) 。自制的PS-DVB-HEMA乳液应用到改性砂浆中, 其改性效果优于传统改性剂EVA乳液和普通苯丙乳液。聚合物形成网络状结构, 填充浆体内的空隙, 提高了砂浆的密实度, 从而提高砂浆的综合性能。研制的新型绿色聚合物防水砂浆的性能指标符合JC/T 984—2011《聚合物水泥防水砂浆》要求。通过废物资源化利用, 生产出高附加值的绿色防水粘接产品, 具有重要的环境效益、社会效益、经济效益。

参考文献

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聚合物对水泥砂浆性能的影响研究 篇6

1 聚合物的选择

本试验选择梭基丁苯胶乳和聚乙烯醇作为柔性水泥砂浆的聚合物胶乳。

(1) 试验选择的为山东齐鲁石化集团生产的水泥专用轻基丁苯胶乳 (SBR) 。在水泥砂浆中添加一定量的水泥专用丁苯胶乳有提高成型后的韧性和强度、降低吸水率和干缩性等优点, 增加水泥制品的耐久性、耐磨、耐油以及耐腐蚀性。主要用于高速公路路面铺设、土木建筑、防水工程、防腐工程以及油井、天然气井壁固井用, 也可以在井口封闭层使用。

(2) 聚乙烯醇 (PVA-polyvinyl alcohol) 。PVA能溶于含轻基的极性溶液中, 但易转变成凝胶, 不溶于几乎所有的非极性溶剂, 水是其最好的溶剂。PVA的性质主要由它的分子量和醇解度来决定, 子量越大, 水溶性越差, 水溶液粘度大, 成膜性能好。

2 聚合物对水泥砂浆性能的影响

聚合物砂浆的强度特征主要随聚合物的品种不同而不同。一般情况下, 聚合物水泥砂浆的抗拉强度、抗折强度、抗弯强度、粘结强度比普通水泥砂浆有较显著的增加, 但其抗压强度有所下降, 下降的幅度主要同聚合物的种类有关。聚合物水泥砂浆的弹性模量随着聚合物的掺量增加而降低。因此聚合物成膜后, 一般会使水泥砂浆的刚性降低, 应力一应变曲线变缓, 斜率减小, 从而提高砂浆的变形能力, 改善了砂浆的抗裂性和柔韧性。本次试验主要考查两种聚合物不同掺量对砂浆强度及柔韧性的影响。

2.1 SBR乳液改性水泥砂浆的配合比设计

试验表明聚合物含量不能过小, 过小则不能形成连续的聚合物薄膜。但当聚合物含量过高时, 聚合物水泥砂浆的性能不会进一步提高, 而成本价格却显著提高。当聚灰比大于25%时, 会有胶乳泌出并在表面形成薄壳的趋势。SBR乳液掺量单因素试验按聚灰比。、4%, 8%, 12%, 16%, 20%六个水平选取, 配合比见表1.

2.2 PVA乳液改性水泥砂浆配合比设计

聚乙烯醇溶解方法是:先将其与适量的水混合, 放置24 h, 待其充分溶胀后, 边搅拌边升温到95℃, 保持直到完全溶解。溶解试验结果, 当聚乙烯醇质量分数大于10%时, 升温到95℃后仍然有部分聚乙烯醇未能溶解。本试验配置聚乙烯醇乳液的固含量为10%。PVA乳液掺量单因素试验按水泥质量的0, 2%, 3.5%, 5%四个水平选取。

2.3 实验结果及分析

聚合物单因素试验主要研究SBR乳液、PVA乳液聚合物对砂浆7 d, 28 d龄期试件的抗压强度、抗折强度以及折压比的影响。

实验结果表明, SBR有一定的减水效果, 砂浆的流动性更好, 而聚乙烯醇正好相反, 砂浆流动性变差, 拌和物非常粘稠, 基体间粘结能力变强, 因此能提高砂浆的抗折强度, 增强柔韧性。

从图1可以看出, 两种聚合物均能提高砂浆的折压比, 随着聚合物掺量的增加, 折压比也相应提高。从试验结果我们得出: (1) 当SBR掺量为20%时, 聚合物砂浆7d和28 d折压比比普通砂浆分别提高61.2%和53.2%, 显著改善了砂浆的柔韧性 (2) 当PVA掺量达到5%时, 聚合物砂浆7d和28 d折压比较普通砂浆分别提高41.5%和59.3%, 对砂浆后期柔韧性的提高更明显; (3) 在SBR/C大于12%时, 随着聚灰比的增加, 砂浆的抗折强度不断提高, 在SBR/C为20%其7d和28 d抗折强度分别比普通砂浆提高52.5%和31.2%;低于8%时, 抗折强度略有下降, 可能是聚合物含量过小, 不能形成连续的聚合物薄膜; (4) 聚乙烯醇的加入同样能随着聚灰比的增加, 使砂浆的抗折强度不断提高, 在PVA/C为5%时, 其7d和28 d抗折强度分别比普通砂浆提高48.6%和44.8%; (5) 聚合物砂浆的抗压强度均低于普通砂浆, 但随着聚合物的加入, 抗压强度也有一定程度的提高, 而且在进行抗压强度试验时, 从试件的破坏截面来看, 当聚合物砂浆在达到抗压强度极限时, 并没有明显的脆性破坏, 只有部分裂纹。

由以上分析结果看出, 当SBR掺量高于12%时, SBR聚合物砂浆表现出良好的柔韧性和较好的力学性能, 这是因为聚合物在水泥浆体的拌合过程中, 有一部分会均匀的分散到水泥浆体中, 在水泥水化初期, 聚合物便附着于凝胶和未水化的水泥颗粒上。随着水泥水化的进行, 水泥浆体中水分不断消耗、水化产物增多, 聚合物就会逐渐聚积在毛细孔中, 并在凝胶表面、未水化水泥颗粒表面形成紧密堆积。这些聚积的聚合物逐渐填充毛细孔, 或者覆盖着未完全填充的毛细孔的内表面。由于水化或干燥使水分进一步减少, 在浆体和孔隙中堆积的聚合物便凝聚成膜形成聚合物网络, 这种聚合物网络的弹性模量较水泥浆体的弹性模量低, 能够使硬化水泥浆体的韧性得到提高, 这对改善砂浆的变形协调性非常有利。而SBR聚灰比小于8%时, 聚合物凝聚成膜, 零散的分布在水泥浆体中, 未能形成系统的网络结构, 颗粒间仅通过分子引力相连接, 因此, 此时形成的丁苯橡胶网络结构, 不是一个完全连续的结构, 而有许多结构缺陷存在。

PVA水泥基复合材料的水化过程主要分为如下几个阶段: (1) 水化交联阶段。当PVA在水泥胶结料搅拌过程中加入后, 通过高速剪切搅拌作用, PVA均匀地分散于体系之中。加入水剂后, 水泥颗粒开始水化, 不断消耗水, 出现多孔凝胶状态, 而PVA大分子结合水的能力较强, 导致整个体系中水的分布不平衡, 含水量从聚合物胶团到水泥颗粒出现梯度分布, 水分不断从聚合物胶团向水泥颗粒迁移。这个过程中水泥的铝盐成分会同聚合物中的活性基团起交联反应。聚乙烯醇与水泥基体的中介结构可能有多种结合方式:PVA分子中残留的梭酸与C扩+在碱性条件下产生离子键;其分子中的一CHZ-, CH3一原子团与中介结构中的无机物发生化学吸附;聚乙烯醇分子上的轻基可与硅氧四面体的氧进行氢键缔合;聚乙烯醇与水泥中硅酸盐的分子量都很大, 原子、分子的数目很多, 它们之间的某些范德华力可能比价键力还强;在聚合物胶团与水泥颗粒之间形成界面层;纤维状聚合物与胶凝孔洞相互咬合。 (2) 填充密实阶段。随着水份减少, 水泥颗粒的凝胶网络结构逐渐形成, 外部热量 (热养护和局部水化热使聚合物胶团在失水的情况下, 随水泥基体在凝胶过程中的变形而变形。水泥水化凝胶 (包括未水化水泥颗粒) 的表面形成聚合物密封层, 密封层也把骨料颗粒的表面和水泥水化凝胶与水化颗粒混合物的表面粘结起来。聚乙烯醇以轻基与水泥颗粒附着得较好, 在水化过程和水泥基体局部应力作用下, 聚合物胶团沿着水泥颗粒孔隙和界面发生变形, 使结构更加密实。这个过程降低了体系的局部应力, 促进胶凝体系的均匀密实。 (3) 固结硬化阶段。不断失水的PVA高聚物胶团最终完全联结, 与多孔的C-S-H凝胶凝固在一起, 形成PVA高聚物与C-S-H凝胶的互穿网络, 使体系达到坚硬致密并有一定韧性。

3 聚合物对水泥基复合材料的改性机理研究

3.1 网络结构的形成

普通水泥基复合材料内部孔隙率较大, 存在众多的微小裂缝与裂隙, 加上薄弱的界面区的存在, 整个体系呈现为空间不连续的结构。而水溶性聚合物的掺入, 使得其与水泥在适宜的条件下产生界面化学作用。随着水泥的水化及水泥基复合材料中水份的蒸发, 聚合物乳液主要是以空间的连续网状结构存在于水泥石中, 聚合物成膜覆盖于水泥凝胶体的表面, 阻隔了水泥浆体和混凝土内孔隙的通道, 并随着聚合物掺量的增加, 聚合物膜逐渐趋于完整连续, 聚合物膜与水泥水化产物相互交织缠绕, 并渗入水泥基材内部的微裂隙与孔壁中, 提高了水泥凝胶体的致密性。同时, 聚合物乳液中含有一定量的表面活性物质, 增加了聚合物与粗细集料及水泥水化产物的粘结作用, 形成聚合物膜牢固地吸附在集料与水泥水化结构的界面, 最终形成粗细集料一水泥水化产物一聚合物膜的空间网络结构, 而大幅度改善水泥基材内部结构的完整性。同时因聚合物膜本身具有的纤维拉力作用, 增强了水泥浆体和水泥基材的柔性及变形能力。

3.2 过渡区 (界面区) 的改善

水泥基材在水泥石与集料界面处明显存在过渡区, 虽然过渡区的主要组成为C-S-H凝胶, 但过渡区水泥水化物结构松散、多孔, 且以多害的三角孔较多, 过渡区富集针状和纤维状的AFt和AFn, 晶体, 且蜂窝状物较多, C-S-H与集料粘结面明显存在较宽的裂缝。整个过渡区结构呈松散状态且强度较低。过渡区微观结构的改善对于研究水泥基材的改性机理至关重要。当在水泥基材中掺入聚合物后, 改善了集料与基体界面及胶凝颗粒之间的粘结, 减少了界面薄弱区, 使得过渡区结构有所改善。并随着聚合物掺量的增加, 聚合物在水泥基材内部聚集成膜, 并趋于完整连续, 网状聚合物膜跨越过渡区, 覆盖并包裹过渡区针状和纤维状的AFB和AFi晶体, 并与水泥水化物结合成块状, 形成空间网络互穿结构。此时过渡区结构致密, 孔隙较少, 少量孔隙也以圆孔形式存在, 无针状和纤维状的水泥水化产物产生, 过渡区主要为C-S-H凝胶与聚合物填充, 结构致密, 强度较高。此外, 聚合物掺进水泥基材中除具有凝聚成膜, 物理吸附等物理作用外, 还可与水泥水化物间发生化学反应, 共同增加水泥浆体的致密性和粘结性。由上可知, 将聚合物掺入水泥基材后, 聚合物膜与水泥水化产物结合并形成粗细集料一水泥水化产物一聚合物膜的空间网络结构, 填充水泥基材内较大的孔隙并改善其孔结构, 材料大孔减少而小孔增多, 孔径分布向减小方向转化, 聚合物还可能与水泥发生不同程度的物理化学反应, 增强水泥水化产物之间的连接, 水泥基材的内部结构特别是过渡区结构有了大幅度的改善, 水泥基材趋于致密, 缺陷减少。总之, 水泥基材逐渐向一种连续而密实的结构转化, 材料的力学性能和耐久性能均得到改善。

参考文献

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聚合物水泥防水砂浆 篇7

1 试验

1.1 试验原料

水泥为山东金鲁城工程材料有限公司生产的42.5R硫铝酸盐水泥, 聚合物乳液为北京东联化工有限公司生产的苯丙乳液和丙烯酸乳液, 纤维为云南云维公司生产的聚乙烯醇纤维和聚丙烯纤维, 其中两种纤维的长度均为6mm, 直径均为18μm, 减水剂选用FDN高效减水剂, 消泡剂为磷酸三丁酯。各原料基本参数如表1、表2所示。

1.2 试验方案

1) 试验配比

聚合物乳液的掺量为水泥质量的0-21.0% (P/C) , 聚合物纤维的掺量为0-2.4kg/m3, 水灰比根据新拌水泥砂浆的流动度 (170±5) mm确定, 具体配比如表3所示。

2) 试样制备及测试

改性水泥砂浆试样成型、养护、抗压及抗折强度测定均参照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检测方法》与JC/T984-2005《聚合物水泥防水砂浆》进行, 水泥凝结时间测定参照GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行, 水泥砂浆黏结抗折强度的测定方法及步骤参照《混凝土与水泥制品》2010年4月第2期“苯丙乳液改性水泥砂浆的性能研究”。具体试验方法如下:将养护28d的尺寸为40mm×40mm×160mm的普通砂浆块从中间锯断, 取其中一半放入试模中与改性砂浆重新成型, 养护至规定龄期后测定试样的抗折强度, 如图1, 若试样在粘结界面处被破坏, 则试验结果即为聚合物乳液改性水泥砂浆的黏结抗折强度。

2 结果与讨论

2.1 聚合物乳液的掺加对水泥砂浆性能的影响

(1) 强度

图2为两种聚合物乳液单独掺加对水泥砂浆强度的影响, 如图所示, 水泥砂浆的抗折强度随聚灰比的增加呈现先增加后减小的趋势, 当掺量为12%时达到峰值。由于聚合物乳液的成膜作用且具有很好的粘性, 掺入后贯穿与水泥浆体中, 与水泥水化产物一起形成一种致密的网络结构, 起到了桥接的作用, 从而提高了水泥砂浆的抗折强度, 然而, 当掺量过多时 (大于12%) , 抗压抗折强度下降明显。主要原因有以下两点:一, 由于乳液的引气作用, 使得水泥砂浆孔隙率增大, 结构疏松, 密实性降低。二, 乳液在水泥水化过程中成为水泥砂浆的组成相, 该相在水泥砂浆中占有一定体积, 其弹性模量远低于水泥浆体和骨料的弹性模量, 几乎不能承受力的作用, 从而使强度下降。另外, 丙烯酸乳液的改性效果好于苯丙乳液, 这是由于丙烯酸乳液属于酸性乳液, 在改性砂浆过程中, 不仅有成膜作用, 还与水泥水化产物Ca (OH) 2发生反应, 生成以离子键结合的网络结构大分子, 使得水泥砂浆结构更加致密, 从而使改性水泥砂浆的力学性能进一步提高。

(2) 压折比

改性水泥砂浆的压折比可以在一定程度上反映水泥砂浆的韧性, 在一定范围内, 压折比越低说明砂浆的韧性越好。图3为两种聚合物乳液改性砂浆的28d压折比随聚灰比的变化曲线, 由图可知, 聚合物乳液的掺加有助于改善水泥砂浆的韧性。

(3) 黏结抗折强度

图4为聚合物乳液的掺加对水泥砂浆黏结抗折强度的影响, 由图可知, 两种聚合物的掺入可使砂浆的黏结抗折强度提高40-50%, 这是因为聚合物乳液具有极好的黏性且分子扩散能力强, 能够渗透到基层材料表面的裂缝与毛细孔中, 乳液凝聚时产生的细丝, 会在机体与砂浆之间产生架桥, 形成机械黏结;另外, 聚合物膜与骨料、水泥水化产物牢固地黏结成大的整体网络, 进一步提高了聚合物砂浆的黏结抗折强度, 阻止了材料的开裂。

(4) 孔隙率

为研究聚合物乳液的掺入对水泥砂浆孔隙率的影响, 利用Poremaster-60型压汞仪分别测定普通硫铝酸盐水泥砂浆 (1#) 与掺加9%丙烯酸乳液的改性砂浆 (2#) 的28d孔隙率。图5为丙烯酸乳液掺入对砂浆孔隙率的影响, 由于乳液的填充作用及减水作用, 水灰比降低, 使得改性砂浆的内部结构更加紧密, 孔隙率明显低于普通硫铝酸盐水泥砂浆。从而, 增强了水泥砂浆的力学性能。

(5) 水化进程

SEM照片

图6为掺加9%丙烯酸乳液的改性砂浆与普通水泥砂浆的SEM (扫描电镜) 照片对比。与b图相比, a图中存在大量Ca (OH) 2, 且结构疏松, 致密性差, 水化程度低, 说明丙烯酸乳液的掺入延缓了硫铝酸盐水泥早期的水化进程, 而从28d的SEM照片可以看出, 改性砂浆与普通砂浆的水化均比较完全, 结构致密。

XRD图谱

快硬硫铝酸盐水泥砂浆水化反应式如下:

在石膏含量充足的条件下, 接着水化生成物之间还会发生如下反应:

利用D8-ADVANCE型X射线衍射仪 (X-ray diffractometer, XRD) 测试硬化浆体物相组成, 对比图7中改性水泥砂浆与普通水泥砂浆1d的XRD图谱, 可以看出, 掺加9%丙烯酸乳液的改性水泥砂浆1d水化试样中存在更多未水化的石膏和Ca (OH) 2, 从而, 进一步证明了丙烯酸乳液的掺入延缓了水泥浆体的水化进程。这主要是因为乳液的加入包裹或部分覆盖了水泥颗粒, 使得水泥颗粒不能与水充分接触, 影响了水泥浆体的水化。

(6) 养护制度

水泥的水化需要有充足的水分参与, 而聚合物乳液在砂浆试块中成膜则要求在干燥环境下进行, 两者相互矛盾, 这就需要一种合适的养护制度来提高砂浆性能。表4为丙烯酸乳液改性砂浆在不同养护制度下的28d强度, 其中, 1#～5#养护制度分别为标准箱养护28d、标准箱养护1d+水养27d、标准箱养护1d+自然养护27d、标准箱养护3d+自然养护25d、标准箱养护1d+水养2d+自然养护25d。由表4可以看出最佳养护制度为5#, 这主要是因为前期湿养后期干养的养护制度能促进水泥水化和聚合物乳液的填孔、成膜等作用, 因而强度最大。因此, 在实际工程应用中, 给予合适的养护制度可以进一步增加砂浆的性能。

2.2 聚合物纤维的掺加对水泥砂浆性能的影响

纤维的掺加也可以很好的增强砂浆的性能, 由图8 (a) 、 (b) 可以看出, 在0-1.6 kg/m3范围内, 随纤维掺量的增加, 水泥砂浆的抗折和抗压强度明显提高, 这是由于纤维贯穿在水泥砂浆中, 当水泥砂浆受到外力作用时, 有助于分散和转移基体内的应力, 此外, 纤维还具有延缓和阻止基体中微裂纹的扩展的作用, 从而使水泥砂浆的强度提高。而当纤维掺量超过1.6kg/m3时, 过量的纤维由于团聚作用不能均匀分散于水泥浆体中, 且未分散的纤维之间存在过多的空隙, 增加了水泥砂浆的孔隙率, 从而降低了水泥砂浆的强度。

PVA纤维的增强效果好于PP纤维, 这与纤维的表面特性有关, PVA纤维表面分子带有羟基, 而PP纤维则带有甲基, 因此, 与PP纤维相比, PVA纤维表面的的极性基团极性较强, 与水泥砂浆相容性更好。由图8 (c) 可知, 纤维同样可以降低砂浆的压折比, 改善砂浆韧性。

2.3聚合物乳液与聚合物纤维复掺对砂浆强度的影响

由试验2.2与2.3, 选取改性效果较好的丙烯酸乳液与PVA纤维复合掺加到水泥砂浆中, 由表5得, 乳液与纤维复合掺加的效果好于其各自掺加的效果, 复合的最佳配比为丙烯酸乳液12%+PVA纤维1.6 kg/m3。纤维的掺加可以有效地阻止裂缝的扩展和转移, 而乳液具有很好的黏性, 可以增加纤维与水泥基体的黏结性。通过纤维与乳液的共同作用, 砂浆的性能得到进一步增强。

3 结论

(1) 苯丙乳液与丙烯酸乳液的掺加均能提高硫铝酸盐水泥砂浆的抗折强度, 改善其柔韧性能, 降低砂浆孔隙率, 增强水泥砂浆的黏结性能;乳液的掺入可以延缓水泥早期的水化进程;两种乳液在水泥砂浆中的最佳掺量均为12%, 而前期湿养后期干养的养护制度可以进一步增强砂浆性能。

(2) PP纤维与PVA纤维均有助于增强水泥砂浆的力学强度, 改善其柔韧性能, 两种纤维在水泥砂浆中的最佳掺量均为1.6 kg/m3。

(3) 丙烯酸乳液对水泥砂浆的改性效果好于苯丙乳液;PVA纤维的增强效果好于PP纤维;乳液与纤维复合掺加的效果好于其单独掺加的效果, 复合的最佳配比为丙烯酸乳液12%+PVA纤维1.6 kg/m3。

摘要：研究了两种乳液和两种纤维单独掺加与复合掺加对硫铝酸盐水泥强度、柔韧性、黏结性、孔隙率、水化进程等性能的影响, 并通过SEM、XRD等微观手段初步分析其改性机理。实验表明:乳液与纤维的掺加均能提高水泥砂浆的抗折强度, 增强砂浆的柔韧性。而乳液还有助于提高水泥砂浆黏结抗折强度, 降低砂浆孔隙率, 延缓浆体水化进程, 而前期湿养后期干养的养护制度可以进一步增强乳液改性水泥砂浆的性能。另外, 乳液与纤维复合掺加的效果要好于其各自掺加的效果, 复合掺加的最佳配比为:丙烯酸乳液 (ACE) 12%+聚乙烯醇纤维 (PVA) 1.6kg/m3。

关键词：乳液改性水泥砂浆,纤维增强水泥砂浆,复合掺加,物理性能,水化进程

参考文献

[1]何娟, 杨长辉.聚合物改性混凝土的研究[J].混凝土, 2009, 5:65-67.

[2]赵志国, 朱宏.水性环氧乳液改性水泥砂浆性能的研究[J].混凝土, 2008, 9:88-90.

聚合物水泥防水砂浆 篇8

随着对现代都市道路美观和功能性要求的不断提高, 彩色路面作为一种新兴的结构路面, 其选料、施工、铺装等研究日益增长[1,2,3,4,5,6]。与传统路面相比, 彩色路面具有三大优点: (1) 有效、直观地区分道路区间, 相较标识牌更具标识和警示作用, 从而提高道路交通安全性能; (2) 美化道路景观, 特别是应用于广场、游乐园等场所; (3) 减少路面对太阳光的能量吸收从而降低夏季路面温度, 在我国南方应用, 可增强路面的耐高温能力[1,2]。

目前普遍采用的彩色路面有沥青型和陶粒型, 彩色沥青型路面需热法施工, 存在强度低、保色性差、散热慢等问题[1,7];而彩色陶粒面需要胶黏剂来粘接骨料和待铺设基层, 目前市面产品多为溶剂型, 水性产品性能并不完善:环氧聚合物韧性低, 耐温变性、耐强碱性差[8], 因反应机理决定了固化时不能和水泥直接拌合使用;采用聚氨酯作为粘结材料虽然能够提高韧性, 但其粘结强度与耐候性较差[9], 在夏日高温暴晒后出现老化降解, 致使路面开裂, 严重影响其使用性能和美观程度。聚合物改性水泥砂浆是使用聚合物作为改性成分的水泥砂浆, 由于聚合物具有较高的韧性及对有机基层如沥青[10]等较强的粘结强度, 相较于普通水泥砂浆更适宜作为路面铺装或修补材料;同时聚合物的引入也改善了原有水泥砂浆的微观结构, 可使砂浆的密实度增强, 其抗渗、抗氯离子侵蚀能力提高[11,12]。近年来, 乙烯—醋酸乙烯共聚物 (VAE) 被广泛采用于聚合物改性水泥基防水材料, 但其同样存在耐候性差、易老化降解等问题[13], 可导致此类路面在两三年内性能下滑。故使用性价比高, 粘接力强, 耐候性好的聚合物胶乳用于路面砂浆的改性变成为亟需解决的问题。本文自制了苯乙烯—丙烯酸酯共聚物胶乳用于改性砂浆, 从聚灰比和纤维素醚用量等方面综合考虑, 探讨了聚合物对砂浆物理性能的影响, 并尝试使用冷颜料钛铬棕对其进行着色, 测试其对路面砂浆的抑温效果, 以期其能够满足工程运用需求。

1 实验及样品测试方法

1.1 主要实验材料

1.2 主要测试设备及测试方法

1.2.1 测试设备

电液式抗压抗折试验机, TZA-300型, 无锡新路达仪器设备有限公司;水泥稠度凝结时间测定仪, 天津建筑仪器材料机械厂;水泥胶砂搅拌机、水泥净浆搅拌机, 无锡建仪仪器机械有限公司;微机控制电子万能试验机, WDW-30型, 长春科新试验仪器有限公司。

1.2.2 路面用聚合物改性水泥砂浆测试方法

试件按福建省工程建设地方标准DBJ/T13-182-2013彩色路面应用技术规程, 对彩色砂浆面拌合物的技术要求及相应国标进行样件制备并养护。养护龄期后, 按照相关标准对样品的凝结时间、抗压强度、弯曲强度和粘结强度进行测试。

2 实验结果及讨论

2.1 苯丙聚合物胶乳用量对水泥净浆凝结时间的影响

水泥为砂浆的主要胶结物质, 对砂浆的强度有至关重要的影响, 而其水化时间往往受到诸多因素的影响。在拌合水泥净浆时加入适量的聚合物乳液测试其初凝时间, 结果如图1所示。可见水泥净浆初凝时间随聚合物胶乳的添加量增加而延长, 说明该聚合物胶乳对水泥的水化具有明显的缓凝作用。这是由于聚合物胶乳在其含有的乳化剂体系作用下, 在分散过程中覆盖在细微的水泥颗粒表面, 形成的溶剂化膜, 阻滞水化作用的进行;而丙烯酸中的羧基和水泥中的高价离子在失水成膜过程中也会产生反应, 形成不溶、非渗透性的沉淀层, 二者阻碍了水泥水化过程[9]。表1所示, 随着聚合物的用量增加, 水泥缓凝现象愈发严重, 不利于施工应用, 故用量不宜过高, 应控制在水泥用量的20wt%以内。

2.2 苯丙聚合物胶乳用量对砂浆抗压、弯曲强度的影响

使用砂浆总质量的0.1wt%的消泡剂, 水泥总质量的0.1wt%的减水剂作为外加剂, 设定水泥—砂质量比1∶2.5, 水—灰比0.45∶1, 改变聚合物胶乳加入量 (按聚合物胶乳和水泥的质量比计算) 进行实验。制备砂浆抗压、抗折强度经测试结果如表2及图1所示。

由表2数据可知, 聚合物胶乳的加入使砂浆的抗压强度呈骤降趋势, 加入量仅在水泥的4wt%时, 就可使砂浆的抗压强度降低30%;随着聚合物用量增加, 砂浆的抗压强度逐渐下降, 当掺量为 (4~10) wt%时, 强度下降趋势趋于缓和。抗压强度下降的主要原因:聚合物材料弹性模量较小, 不具有足够的抗压能力, 又以橡胶态分散于砂浆连续相间, 无法起到刚性支撑作用;再者, 胶乳中含有的聚合物和非离子表面活性剂, 能包覆阻隔水和水泥颗粒, 延缓水化过程中水合晶体的成长、桥接, 其所含的有机物与体系之间形成的氢键和离子键等结合方式要弱于体系内原本存在的离子键, 导致砂浆抗压强度降低。相比抗压强度, 砂浆的弯曲强度下降较小, 压折比明显降低, 可见虽然聚合物的加入会导致强度下降, 但由于聚合物在水泥空间网络中起到桥接作用, 填补水泥内部空隙, 使水泥的弯曲强度不像抗压强度下降的那样快, 而较低的压折比使水泥更具韧性[14]。

2.3 苯丙聚合物胶乳用量对砂浆拉伸粘结强度的影响

聚合物胶乳的使用改变了水泥砂浆的内部结构, 同时给水泥的稠度、和易性等施工性能带来影响, 势必改变试件的粘结强度, 故有必要对试样进行粘结强度的测试。改变聚合物胶乳用量的同时测试其制备样件对混凝土试块的粘结强度, 结果列于图2。

由图可见, 砂浆粘结强度随聚合物用量的变化总体呈现下降的结果:先在用量为水泥质量的4wt%达到峰值, 继续加入聚合物胶乳, 试样的粘结强度反倒呈现出明显的下降。这是因为聚合物少量加入时, 其链段上携有的酰胺官能团通过吸附作用使水泥颗粒更充分地与水接触, 加强吸附分散和化学分散效应, 加速C3A的水化反应并在C3A—Ca SO4体系中能加速钙矾石的生成, 对水泥凝固起催化作用[14], 酰胺官能团 (-NH-CO-) 具有质子供—受体, 可在两官能团间形成氢键缔合;同时, 聚合物链段上的羧基官能团可与水泥中钙、铝等高价离子络合, 进一步形成体型结构, 增加水泥的粘结强度。但酰胺具有较强的絮凝作用, 大量加入会使水泥絮凝, 稠度下降从而失去施工性能;粘结层和基层的不完全粘接, 会使粘结面不能完全贴合, 从而使粘结强度急剧下降;而聚合物胶乳的过量加入如前文所述, 会导致缓凝作用的进一步加强, 使水泥的水化受到影响, 影响砂浆试样的早期强度, 从而使砂浆的粘接强度降低。结合考虑聚合物胶乳加入对压折比的影响, (4~6) wt%为聚合物胶乳加入水泥的较适宜用量。

2.4 纤维素醚对砂浆拉伸粘结强度的影响

在路面的实际铺设中, 砂浆和路面基材的粘结影响路面的耐久性, 同时, 高粘结强度能避免砂浆与基材间开裂、脱落等质量问题。为进一步提高产品粘结性能, 本文在优化基础上将羟甲基丙基纤维素分散入砂浆体系, 改变其在砂浆中的用量并测试砂浆的粘结强度, 结果列于图2。可见, 少量加入纤维素醚可显著提高砂浆的粘结能力, 这归因于羟甲基丙基纤维素的保水性:链段上羟基的氢键作用使得砂浆内部能长期保持足够水分, 从而确保水泥的充分水化, 同时可以使柔韧性和可塑性能得到提高, 是砂浆能够适应因基材收缩所产生的内应力, 使样品的粘结强度得到较大提高[15,16], 在单因素实验组中, 添加0.4wt%的纤维素醚, 可使样品的粘结强度较空白组提高20.7%;但进一步增加其用量, 试样的粘结强度反而呈现出较大的下降趋势, 是因为纤维素其链段上荷有的大量羟基使其具有水合增稠效果, 大量添加会使砂浆体系的粘度过高, 施工性能严重下降, 与基材的贴合程度变差, 故0.4wt%为羟甲基丙基纤维素在聚合物改性砂浆中较适宜掺量。

2.5 彩色水泥砂浆面辐照温度实验情况

对比于一般水泥砂浆路面, 彩色路面除了美观、易于交通标识之外, 对降低城市热岛效应也有十分重要的意义。本研究使用白水泥作为粘结材料, 1wt%钛铬棕作为着色颜料及以上优化参数调配聚合物改性砂浆, 同时制备普通混凝土砂浆, 分别以厚度5mm, 面积1m2涂布于试件台上, 将试件置于太阳光下辐照, 20min后开始测试其表面温度, 同时记录草坪温度作为对比, 得到3条温度—时间曲线, 列于图3所示。可见, 黄色砂浆路面的温度要比一般沥青路面的表面温度低4~6℃, 正午期间, 二者温度差最多可达6℃。彩色路面采用的颜料能够有效地反射太阳光, 以达到降低路面温度, 减缓热岛效应的作用。

3 结论

通过使用苯乙烯—丙烯酸酯共聚物胶乳及羟甲基丙基纤维素对水泥砂浆进行改性, 优化其用量, 可提高聚合物改性水泥砂浆的抗压、抗折强度和粘结强度等一系列物理性能, 使其能够满足彩色路面的技术规程要求, 拓展了其运用范围;新型“冷颜料”的加入, 在赋予砂浆路面色彩的同时, 具有一定的反射抑热效果, 为新型路面用砂浆材料的功能化、装饰化提供了新的发展方向。

摘要：将聚合物改性水泥砂浆作为彩色路面铺设材料, 研究了苯丙聚合物胶乳用量对砂浆凝结时间、抗压/抗折强度及对基材粘结强度的影响。经优选, 性能可达到抗压强度18.8 MPa (7d) 和28.92 MPa (28d) , 弯曲强度7.16 MPa (7d) , 粘结强度2.08 MPa (7d) ;在此基础上加入0.4 wt%羟甲基丙基纤维素醚进行改性, 试样粘结强度可提高至2.59MPa (7d) , 达到DBJ/T 13-182-2013关于彩色砂浆面的规范要求。使用"冷颜料"调色的聚合物改性彩色砂浆作为路面铺设材料, 可反射部分太阳光线降低地表温度。经实测, 使用"冷颜料"调色的路面表面温度较传统混凝土路面可降低46℃。

聚合物水泥防水砂浆 篇9

外墙外保温 (EIFS) 是指在建筑物垂直外墙的外表面施工保温层。中国的外墙外保温市场正在日益繁荣, 外墙外保温也正成为一项重要和基本的建筑节能措施。但是, 在重点关注外墙外保温系统节能效率的同时, 我们也应该考虑到其耐久性, 其中, 防水性能是比较关键的一项指标。随着时间的推移, 建筑物会产生不同程度的体积变形和不均匀沉降, 阳光照射和雨雪风霜等气候变化会导致温度和湿度变化, 外力作用会导致应力应变, 这些因素都可能使得建筑外墙出现开裂。在出现开裂的区域和位置, 一旦遭遇降水, 水分便会沿着裂缝渗入墙体。雨水在外墙结构中的渗透, 一方面会削弱外墙结构层与层之间的粘结强度、导致粘接效率的降低甚至丧失, 同时, 也会对整个体系的节能产生负面影响[1];另一方面, 在温度发生急剧变化时, 水会发生物相转变, 例如, 当墙体温度低于0℃时, 水会结冰产生冻胀, 使得裂缝进一步扩展、加深、变长, 有可能造成外墙的结构性破坏。此外, 由于外墙基层和保温用砂浆均以水泥为主要组成材料, 当水分由外墙结构内部向外迁移时, 可能携带水泥水化过程中产生的可溶性碱, 这些可溶性碱迁移到外墙面, 与空气中的二氧化碳发生反应, 生成微溶或难溶的碳酸盐或碳酸氢盐, 从而导致外墙表面出现返碱现象, 严重影响外墙面的装饰和美观。

广大专业人士早就意识到外墙防水的重要性, 外墙防水与屋面防水、地下防水和室内防水一起被列为建筑物的四大防水部位[2], 在新建建筑施工过程中, 外墙防水也是必须予以考虑的一项重要指标。然而, 多年来, 我国的建筑外墙防水效果却始终不能令人放心, 随着既有建筑的持续服役和新建建筑的投入使用, 建筑物外墙渗漏问题呈现出逐渐上升的趋势, 尤其是在多雨的南方和沿海地区, 外墙渗漏现象更是相当普遍, 严重影响了建筑物的正常使用, 同时也降低了建筑物的实际使用寿命。

要提高防水工程的质量, 首先需要选择合适的防水材料, 外墙防水材料既要有一定的抗渗性, 同时要具备与基层的良好粘接。但我们在选材时往往会比较关注防水材料自身的性能, 而忽视了防水材料与相邻材料的匹配性, 对防水材料粘结性能的要求也仅仅是材料与基面之间, 往往忽视了防水材料的被粘接性能。目前, 使用较多的外墙防水材料有聚合物水泥防水涂料、聚合物乳液防水涂料、聚合物水泥防水砂浆以及聚合物水泥防水浆料。

基于防水材料本身已具备一定的抗渗性或不透水性, 所以选择墙体防水材料时首先应考虑其与基层材料以及面层材料的粘接, 以保证其能粘附于基层表面, 或与被粘的表面装饰材料粘合牢固, 保证防水层及各构造层次的持续性及耐久性[3]。本文通过在混凝土板上涂抹不同类型的水泥基防水材料:单组分聚合物水泥防水砂浆和双组分聚合物水泥防水涂料, 然后在其上成型粘接砂浆, 测试两者之间的拉伸粘结强度, 即不同水泥基防水材料的被粘接性能。

1 实验部分

1.1 原材料

P.O.42.5普通硅酸盐水泥;级配砂;重质碳酸钙:325目;甲基纤维素醚 (MC) :黏度为75 000 m Pa·s;进口胶粉1;进口胶粉2;国产胶粉3;国产胶粉4;双组分聚合物水泥防水涂料 (下称双组分防水涂料) JS1、JS2和JS3:性能符合GB/T 23445—2009《聚合物水泥防水涂料》Ⅱ型要求, 市售;VINNAPAS誖4036N、VINNAPAS誖5048H:瓦克化学有限公司;单组分聚合物水泥防水砂浆[4 (]WPM, 下称单组分防水砂浆) :通过VINNAPAS誖5048H改性, 性能满足JC/T 984—2011《聚物水泥防水砂浆》标准Ⅱ型要求。

1.2 试验方法

在经过浮灰清理的40 cm×40 cm×4 cm的混凝土板上分两次满涂1.5 mm厚单组分防水砂浆或双组分防水涂料, 第1次涂抹后, 待防水材料表干后进行第2次涂抹, 待防水材料完全干透后, 在其上成型3mm厚、4 cm×4 cm的粘接砂浆。粘接砂浆位置分布如图1所示, 配方如表1所示。待粘接砂浆养护至相应龄期后, 进行拉伸粘结强度测试。

g

为了考察砂浆成型位置对拉伸粘结强度测试结果的影响, 在第1行和第4行成型了相同配方的1#粘接砂浆。

1#粘接砂浆中掺入1% (占干粉料的质量比例, 下同) 的4036N;2#和3#粘接砂浆中分别掺入1.3%的进口胶粉1和进口胶粉2;4#和5#粘接砂浆中分别掺入1.5%的国产胶粉3和国产胶粉4。

养护条件1:标准养护条件下养护14 d;养护条件2:标准养护条件下养护14 d+浸水 (25℃) 养护7d。

2 结果与讨论

图2为不同粘接砂浆与单组分防水砂浆的拉伸粘结强度测试结果。由图2可见, 以单组分防水砂浆作为基材, 相比2#—5#粘接砂浆, 1#粘接砂浆在两种养护条件下的拉伸粘结强度均要高出25%以上;全部粘接砂浆在养护条件2下的拉伸粘结强度高出养护条件1下的拉伸粘结强度1倍以上;不同位置成型的1#粘接砂浆的拉伸粘结强度无明显区别。

图3为不同粘接砂浆与双组分防水涂料JS1的拉伸粘结强度测试结果。由图3可见, 以双组分防水涂料JS1作为基材, 相比2#—5#粘接砂浆, 1#粘接砂浆在两种养护条件下均获得高出约20%以上的拉伸粘结强度;对于不同的粘接砂浆, 两种养护条件下的拉伸粘结强度值互有高低, 但总体比较接近;不同位置成型的1#粘接砂浆的拉伸粘结强度无明显区别。

图4为不同粘接砂浆与双组分防水涂料JS2的拉伸粘结强度测试结果。由图4可见, 以双组分防水涂料JS2作为基材, 相比2#—5#粘接砂浆, 1#粘接砂浆在两种养护条件下均获得了最高的拉伸粘结强度;相比养护条件1下的拉伸粘结强度, 全部粘接砂浆在养护条件2下的拉伸粘结强度要高出约50%;不同位置成型的1#粘接砂浆的拉伸粘结强度无明显区别。

图5为不同粘接砂浆与双组分防水涂料JS3的拉伸粘结强度测试结果。由图5可见, 以双组分防水涂料JS3作为基材, 相比2#—5#粘接砂浆, 1#粘接砂浆在两种养护条件下均获得了最高的拉伸粘结强度;全部粘接砂浆在养护条件2下的拉伸粘结强度低于养护条件1下的拉伸粘结强度;不同位置成型的1#粘接砂浆的拉伸粘结强度无明显区别。

将不同粘接砂浆与不同水泥基防水材料的粘接性能进行比较, 其中, 1#粘接砂浆的拉伸粘结强度值为混凝土板第1行和第4行拉伸粘结强度值的平均值, 测试结果如图6所示。由图6可见, 在两种养护条件下, 所有粘接砂浆与单组分防水砂浆的拉伸粘结强度全部明显高于与3种双组分防水涂料的拉伸粘结强度, 特别是在养护条件2下, 粘接砂浆与单组分防水砂浆的拉伸粘结强度是与双组分防水涂料的拉伸粘结强度的2倍左右。

单组分防水砂浆和双组分防水涂料的组成和性能有所区别。两者虽均以聚合物 (胶粉或乳液) 对水泥基材料进行改性, 但两者的物理力学性能要求侧重有所不同:单组分防水砂浆虽然对柔韧性 (横向变形) 也有要求, 但主要侧重于抗折和抗压强度、拉伸粘结强度、抗渗性等刚性性能;双组分防水涂料虽然也有粘结强度、抗渗性的要求, 但对于拉伸强度和断裂伸长率的要求更侧重于柔性。而刚性和柔性的不同侧重, 表现在与无机和有机材料之间的粘结力有所区别:刚性的单组分防水砂浆与无机材料间的粘结力相对较高;而偏柔性的双组分防水涂料与有机材料间的粘结力相对较高。

3 结论

1) 相对于双组分聚合物水泥防水涂料, 单组分刚性聚合物水泥防水砂浆与粘接砂浆之间的拉伸粘结强度更高。

2) 相比4种市售胶粉, 4036N所需的掺量更低, 并且能赋予粘接砂浆更高的拉伸粘结强度。

参考文献

[1]彭皓华.建筑外墙防水的重要性与防水构造设计技术[J].科技传播, 2013 (12) :84-85.

[2]陈宝贵, 王惠新, 李文伦.试论建筑防水的四大板块[J].中国建筑防水, 2006 (11) :5-8.

[3]王莹.外墙防水材料的适用性与匹配性[J].新型建筑材料, 2012, 39 (8) :74-76.