聚合物乳液防水涂料的性能研究

聚合物乳液防水涂料的性能研究

马建阳 ,陈超

保定东方雨虹建筑材料有限公司  河北保定 071000

摘要：建筑物渗漏问题是影响建筑物结构使用寿命的关键因素，会给人们带来人身及财产上的损害。JS防水涂料具备涂膜强度搞，韧性高，耐久性，良好的抗老化性能，防水性，施工便捷及成本低等优点，能有效解决这一问题。本文使用不同聚合物乳液，粉料的种类和用量，通过测试拉伸强度和断裂延伸率来研究JS防水涂料的性能影响。

关键词：JS防水涂料；影响因素；拉伸性能；聚合物乳液

JS防水涂料是一种以聚合物乳液与各种添加物组成的有机液体，和水泥，各种添加剂与无机填料组成的无机粉料，按合理的比例复合组成的双组分水性防水涂料。JS防水涂料涂覆后，乳液中部分水分挥发，高分子粒子脱水粘连形成连续的弹性薄膜；同时粉料中的水泥发生水化反应，粉料中的无机胶凝材料与乳液水分挥发形成弹性薄膜共同组成互穿网络的防水涂膜结构。本文综合研究了聚合物乳液，添加剂以及凝胶材料对其性能的影响研究。

1 实验部分

1.1实验原材料

表1 各乳液的主要技术指标

P.O.42.5 普通硅酸盐水泥，冀东水泥；

1.2 聚合物水泥防水涂料的制备

固定水泥质量为100份，重钙质量为50份，消泡剂质量为聚合物乳液质量的4%，通过改变聚合物乳液的用量来调整聚灰比。

1.3 拉伸性能测试

采用美特斯工业系统（中国）有限公司生产的CMT6104电子万能实验机测试，将制备好的涂料，按照GB/T23445-2009中的要求进行涂覆养护，然后按照GB/T16777-2008中的要求，对其拉伸性能进行测试。

2 结果与讨论

2.1 聚合物乳液类型对JS防水涂料的拉伸性能的影响

图1 石粉XRD图谱

通过X射线衍射分析方法，分析了本文中所用石粉的矿物组成，从图1 可以看到，石粉的主要成分为CaCO3，即矿物结晶度较高的方解石，此外含有少量的石英。

2.2 石粉目数对防水涂料力学性能影响

固定乳液与粉料的质量比为1:2.5，粉料中石粉、水泥、沙子三者的质量比为1:1.5:1.5，其中石粉分别采用100目、200目、325目、400目进行实验。不同粒径的石粉对JS防水涂料性能的影响如图2所示：

图2 石粉目数对涂料力学性能的影响

从图2可以看出，JS防水涂料的拉伸强度随着石粉目数的增加不断递增，而断裂伸长率与之相反，随石粉目数的增加，防水涂料的断裂伸长率逐渐递减。这是因为，石粉的目数越大，石粉的粒径越小，其比表面积越大，此时需要更多的乳液粒子才能对填料进行包覆[6]。但乳液中的聚合物的量是一定的，当石粉目数不断增加时，就会有一部分石粉不能被均匀包覆，以杂质的形式存在于涂膜中，破坏涂膜的完整性，从而影响涂膜的性能。因此，综合考虑，石粉在JS-III型防水涂料中应用的目数在325目最为合适。

2.3 填料用量对防水涂料力学性能影响

固定乳液与粉料的质量比为1:2.5，研究了水泥、325目石粉、沙子三者的用量对聚合物水泥防水涂料力学性能的影响，结果如图3所示：

图3 填料用量对涂料力学性能的影响。a:水泥用量对涂料力学性能的影响；b:石粉用量对涂料力学性能的影响；c：沙子用量对涂料力学性能的影响

图3（a），固定石粉、沙子的比例为1:1.3，当水泥用量小于1.5份时，涂膜的拉伸强度随水泥用量的增加而增加，断裂伸长率稍有下降，但并不明显；当水泥用量大于1.5时，涂膜的拉伸强度、断裂伸长率均呈下降趋势。这是因为水泥用量较少时，水泥有较大部分参与了水化反应，使得涂膜的拉伸强度增大；当水泥用量较多时，发生水化反应部分的水泥相对较少，大部分充当了填料，而且水泥用量增加，粉料的比表面积变大，粉料不能完全被乳液包覆，所以拉伸强度和断裂伸长率均下降[7]。综合来看，水泥用量在1.5份时最为合适。

图3（b），固定水泥、沙子的比例为1.5:1.3，研究了石粉用量对防水涂料力学性能的影响。从图中可以看出，涂料的拉伸强度随石粉用量的增加而增大，涂料的断裂伸长率随石粉用量的增加而呈下降趋势。这是因为适量石粉的加入会促进水泥水化作用，同时石粉中的CaCO3参与C3A的水化反应生成水化碳铝酸钙[8]，从而提高涂膜的拉伸强度；但当石粉过量时，粉料比表面积变大，粉料不能完全被乳液包覆，涂膜的连续性和完整性被破坏，涂料的力学性能呈下降趋势。因此，石粉的最佳用量在1份时涂膜的力学性能较好。

图3（c），固定石粉、水泥比例为1:1.5，探索了沙子用量对涂料力学性能的影响。从图中可以看出，随着沙子用量的增加，涂膜拉伸强度先增加后降低，断裂伸长率不断增加。这是因为，沙子粒径较大，用量较小时，粉料比表面积较大，较大部分水泥、石粉不能被乳液包覆，因此涂膜的强度与断裂伸长率均较低；当沙子用量较大时，粉料的比表面积变小，乳液可以对料进行包覆，因此，拉伸强度有所下降而断裂伸长率增加。综合考虑，沙子的用量在2份时，涂膜力学性能较好。

综上，当325目石粉、水泥、沙子三者的用量在1:1.5:2时，聚合物水泥防水涂料的综合力学性能较好。

2.4防水涂料耐久性研究

固定乳液与粉料的质量比为1:2.5，石粉、水泥、沙子三者的比例为1:1.5:2。研究了防水涂料的耐久性，包括涂膜的热处理、浸水处理、碱处理拉伸性能，以及防水涂层的粘结耐久性，结果如图4所示：

图4 防水涂料耐久性研究  a：拉伸强度；b：断裂伸长率；c：粘结强度

图4（a）、图4（b）可以看出，经过热处理、碱处理、浸水处理后的试件，其拉伸强度均有提升，断裂伸长率呈下降趋势，这是因为热处理会使涂膜的结构变得更紧密，而浸水处理和碱处理会继续水泥的水化反应，从而使强度提高的同时，断裂伸长率降低。

从图4（c）可以看出，潮湿基层的粘结强度最好且远大于无处理基层，这是因为防水涂料在潮湿基层上的润湿性更好，与基层结合的更紧密，因此粘结强度较好；浸水处理、碱处理粘结强度虽然有所降低，但仍满足标准要求。

综上，加入石粉后的防水涂料具有较好的耐久性能，均满足标准GB/T 23445-2009中III型的技术要求。

3 结论

本文通过研究，将废弃石粉应用在III型聚合物水泥防水涂料中，既扩大了石粉有效利用的途径有保护了环境，节约自然资源，其中：

（1）通过X射线衍射分析发现，本文中所研究的石粉主要成分为CaCO3，此外含有少量的SiO2；

（2）石粉目数影响聚合物水泥防水涂料的力学性能，石粉目数在325目时，防水涂料具有较好的力学性能；

（3）石粉的用量影响聚合物水泥防水涂料的力学性能，通过探究发现，当石粉、水泥、沙子三者的比例在1:1.5:2时，防水涂料具有较好的力学性能；

（4）加入石粉后的聚合物水泥防水涂料具有较好的耐久性，所测性能均满足标准GB/T 23445-2009中III型的技术要求。

参考文献

[1] 沈丽欢，钱琨，陈凯，等．石粉废弃物综合利用技术研究现状[J]．石材，2011,(6):28-30．

[2] 霍曼琳，王娅丽，肖瑜，等．采石场废弃石粉对混凝土基本性能影响的试验研究[J]．兰州交通大学学报，2015,(4):57-61．

[3] 朱建新．利用石粉生产彩色路面砖和墙体砖的技术及效益分析[J]．新型建筑材料，2009,36(8):42-43．

[4] 黄绍龙，罗宵，卢吉，等．碱激发花岗岩石粉泡沫混凝土性能研究[J]．新型建筑材料，2018,45(1):1-4．

[5] 黄斌，龚明子，袁忠标．废弃石粉对普通混凝土耐久性能的影响[J]．福州大学学报，2018,46(5):705-711．

[6] 沈春林．聚合物水泥防水涂料[M]．北京：化学工业出版社，2010．

[7] 罗雷，杨奇玮，李明霞．聚合物水泥防水涂料拉伸性能影响因素的探讨[J]．研究与应用，2015, (21): 6-9,28．

[8] 蔡基伟．石粉对机制砂混凝土性能的影响及机理研究[D]．武汉：武汉理工大学，2006：1-149．

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