
日期:2022-04-22
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核心提示:VAE 聚合物乳液在防水材料中的应用研究杨华1,佛迎高2(1.包头师范学院化学学院,内蒙古包头014030;2.包头冶金建筑研究院,内蒙
VAE 聚合物乳液在防水材料中的应用研究
杨华1,佛迎高2
(1.包头师范学院化学学院,内蒙古包头014030;2.包头冶金建筑研究院,内蒙古包头014010)
VAE 聚合物乳液系醋酸乙烯酯和乙烯共聚乳液,由于引入的共聚单体乙烯显著地增进了其内增塑性。因此,VAE 聚合物乳液成膜性好、成膜温度低,涂膜质软而强度高、耐磨,故显著地提高了涂膜的耐水性、耐碱性、耐候性和抗污性[1]。选择较低黏度的VAE 乳液,既可容纳大量填料又能保持对各种基质有极好的粘结性,这种独特性能使它非常适应于用填料来控制粘结强度及成本的粘合剂材料。
1 配制防水涂料
根据施工部位的技术要求,在VAE 乳液中加入适当的助剂如稳定剂、分散剂、消泡剂等,同时匹配选择一些粉料如水泥、碳酸钙、石英粉等,可以设计出符合各种技术要求的多种防水涂料。
1.1 JS 防水涂料
以聚合物乳液和水泥为主要原料的双组分水性JS 防水涂料,一种是全部以水泥为填料,另一种是以水泥和其它粉料混合作为填料。这2 种JS 防水涂料的成膜机理都是主要通过水泥水化反应和聚合物粒子失水融合完成。但是由于填料的差异,其涂膜性能有所不同。如何设计出符合标准又满足工程需要的配方,一般采用聚灰比P/C 作为主要参数。经过多年的试验积累,现以铝酸盐水泥与VAE 乳液调配为例,通过数据和图表进行讨论。图1 为填料全部为水泥的涂膜断裂延伸率随P/C 变化的曲线;图2 为填料为水泥与石英粉混合的涂膜断裂延伸率随P/C 变化的数据曲线,其拉伸强度均达到JC/T 894—2001 标准要求。
按照JC/T 894—2001 要求,从图1、图2 中可以找出符合I 型和II 型JS 防水涂料性能指标要求的设计参数P/C 值的范围,归纳见表1。
对于全部采用水泥调配而言,其P/C 可以作为设计参数考虑。但是对于采用水泥和其它填料混合调配的JS 防水涂料,其设计参数除P/C 外,还应考虑聚粉比P/F(聚合物质量与所有粉料质量之比),以及灰粉比C/F(水泥质量与其它粉料质量之比)。P/F 和C/F 对部分水泥为填料的防水涂膜断裂延伸率的影响分别见图3、图4。
通过图3、图4 与图2 比较,能够明显看出P/F、C/F 对断裂延伸率的影响。提高P/F 值延伸率增大,提高C/F 值延伸率降低。而P/F、C/F、P/C 3 条曲线上的突变点基本对应。因此,在设计JS 防水涂料时,有必要对这几个参数综合考虑,以求得佳配合比。在工程应用中,以下几个方面需要注意:
(1)处理细微裂缝和加强层时,在涂膜中加1 层玻璃纤维布,可大大提高涂膜的拉伸强度。试验表明,在原料参数相同的情况下,加1 层玻璃纤维布的涂膜拉伸强度能提高471%,断裂延伸率则降低了99%。
(2)需要提高涂膜的断裂延伸率时,可以加入适量的增塑剂,但是会损失拉伸强度。例如用同一个配方,另加12%的增塑剂后,使涂膜断裂延伸率提高了93%,拉伸强度却降低了69%。
(3)采用水泥配制JS 防水涂料,用P/C 调整配方,其一般规律是随着P/C 提高,涂膜的拉伸强度降低,断裂延伸率增大。但这个规律是在一定P/C 值的范围内,而且不同品种水泥的P/C 值范围存在差异,在应用中要通过试验确定。
(4)采用混合粉料配制JS 防水涂料的情况比较复杂。从表2 中的数据分析:当P/F 相同时,涂膜的拉伸强度和断裂延伸率的性能相差不大;而P/C 相同,P/F 不同时,涂膜性能亦有区别。
(5)不同品种的水泥与VAE 乳液配制防水涂料时,即使配比参数相同,其涂膜性能的差异还是很大的,在工程应用中尤其应该引起重视,避免造成不必要的损失。
1.2 聚合物乳液防水涂料
以VAE 乳液为主要原料,还可以配制单组分水乳型防水涂料,若添加彩色颜料,其涂膜除了防水功能以外还兼有美化环境的作用。经过配方设计和性能试验表明,用VAE 乳液与其它乳液配合使用,能有效地提高涂膜的拉伸强度和断裂延伸率,比单一采用VAE 乳液的效果好(见表3)。
从表3 可见,在聚粉比P/F 相同的情况下,复合乳液防水涂膜的性能较优。各项指标更加趋于合理,符合JC/T 864—2000《聚合物乳液建筑防水涂料》标准要求。需要指出:在各个工程中不能只使用一种配比,而应该根据工程实际使用部位调整乳液及粉料的品种和数量,使防水涂膜性能能够满足不同工程的使用要求。
2 配制砂浆防水剂
刚性防水从5 层抹面防水法开始,到逐步应用外加剂对水泥砂浆或混凝土改性,发展至今用聚合物改性水泥砂浆。与普通水泥砂浆相比,聚合物水泥砂浆具有粘结力强、弹性大、抗冲击、防水性好和耐化学药品性能提高等多种优异性能。而VAE 乳液粘结强度高的特性,使其非常适合用于改性水泥砂浆。
以VAE 乳液为主要材料配制用于水泥砂浆的防水剂时,需注意:由于水泥中有大量的钙镁离子会从乳液中吸收水分以及混合操作的机械剪切作用都会引起聚合物乳液破乳,为了提高乳液的稳定性,应加入适量的稳定剂[1]。
试验材料:自制VAE 防水剂;水泥,P·O 42.5 级;砂,ISO标准砂。
试验配比:m(水泥)∶m(砂)∶m(VAE 防水剂)=1∶3∶(0.47~0.52)。
试验项目:按JC/T 474—1999《砂浆、混凝土防水剂》进行,重点注意48 h 吸水量的变化(见图5)。砂浆中防水剂的掺量以砂浆的聚灰比P/C 表示。
从图5 可看出,VAE 砂浆在P/C=0.15~0.19 时吸水量呈快速下降趋势,再随着P/C 值的提高,吸水量下降的幅度趋于平缓。
选择P/C 值=0.2 的VAE 砂浆进行性能测试,结果见表4。
表4 VAE 砂浆的主要性能指标
VAE 防水剂应用于水泥(砂浆)的特点:
(1)减水率可达30%以上,因而使得砂浆密实度提高,砂浆内空隙变小且分布均匀,抗压强度增大。
(2)吸水量大大降低,防水性良好,非常适宜用于构筑贮水池、地下工程、屋面等防水设施。
(3)VAE 防水剂拌和砂浆时,砂浆的和易性好,保水性提高,有效地防止泌水现象发生。
(4)用VAE 防水剂拌和的水泥(砂浆)粘结强度高,可作为各种建筑材料的粘结剂使用。
(5)在工程实践中,用VAE 防水剂改性的水泥(砂浆)体现出良好的抗渗防水性能。无论是在蓄水构筑物的迎水面或背水面作防水抹面材料,还是对已渗漏的刚性防水层进行修补,由于它适合在潮湿基层上施工而使得VAE 防水剂迅速得到推广应用。
3 结语
经过多年的研究与应用证明,VAE 乳液用于聚合物改性水泥(砂浆)系列产品其性能独特,既有较高的粘结强度和抗拉强度,又有较好的延伸率。这种性能对聚合物改性水泥(砂浆)系列产品十分重要。VAE 乳液改性水泥(砂浆)在混凝土修补、防护、防水、防腐、粘结等领域具有广泛的实用价值。