1 前言
建筑用聚合物乳液水泥复合防水胶泥( 以下简称防水胶泥) 是由聚合物乳液与水泥基组分复合而成, 具有防水、粘结等性能的新型材料。实质上是聚合物改性水泥基的一种普遍形式, 是基于PCM 原理上研制出的一种新型防水材料。该材料适用于屋面、地下室、厕浴厨房间、水池等的防水。由于防水胶泥具备了刚柔并济的良好性能, 因此具有优良的粘结性、防水性能、变形适应性及耐久性能, 是我国目前较为新型的建筑防水材料。

2 防水胶泥的防水机理
防水胶泥在使用前是双组份的形式, 聚合物乳液与以水泥为基料的粉体材料通过机械物理的方式复合在一起, 成型后聚合物胶乳的成型物质将发挥主要的防水作用。整个防水层形成的过程可以简述为: 以水泥为基料的组份, 利用乳液中的部分水分水化, 形成硬化晶体。聚合物乳液与水泥基料均匀拌和后, 颗粒分散在胶凝硬化体的连续相内。由于水泥水化和水分挥发造成聚合物乳液水分的渐渐失去, 形成包裹于水泥硬化体表面的聚合物连续膜, 并成为与水泥硬化体互穿基质的混合体, 使得水化产物与粉料之间相互胶接。胶体膜的形成使得水泥硬化体的硬脆性得到改善, 并有效延缓了水泥硬化体的缺陷与微裂缝的扩展速率。由于被聚合物包裹的水化产物在界面形成了连续的胶体层, 阻碍了钙矾石与氢氧化钙晶体的继续生长, 使聚合物乳液失水塑化在界面凝聚成胶体膜, 使得界面致密。因此, 防水胶泥既具有水泥类无机材料的耐久性, 又具有橡胶类材料良好的弹性和粘结性, 涂覆后可形成坚韧的防水涂膜。

3 防水胶泥的配制
3. 1 原材料
3. 1. 1 聚合物胶乳的选择
对聚合物乳液的选择应首先考虑聚合物乳液粒子电性是否与水泥基料水化产生的胶凝硬化体粒子的电性一致。若不一致则应在聚合物乳液中掺加保护性胶体作稳定剂或引入电解质, 否则带负电的聚合物乳液粒子就会受带正电的水泥粒子作用而絮凝, 以致聚合物乳液粒子难以均匀分散。其次, 所选的聚合物乳液应具有较高的内聚力与粘附力。聚合物乳液的内聚力直接影响着自身成膜的抗拉强度、延伸率等。粘附力影响着聚合物乳液与粉料的混合均匀程度及亲和性。对所选的聚合物乳液还应考虑它的最低成膜温度, 其最低成膜温度应低于水泥水化温度。如果高于水泥水化温度,聚合物乳液就不可能在水泥水化之前形成连续膜的结构并分布于水化产物之间, 而是在失水后以间断的颗粒形式存在, 这样的聚合物胶体结构在有应力时起不到架桥作用, 不能有效吸收和传递能量, 不能抑制裂缝的形成和扩展。而对用于长期处于潮湿环境的防水胶泥, 最重要的是考虑聚合物乳液失水后所成塑性胶体膜的耐水性。目前常使用的聚合物胶乳有丙烯酸、乙烯- 醋酸乙烯等胶乳, 本试验中采用的乳液是四川川维厂生产的VAE 707 和成都产的丙烯酸。
3. 1. 2 水泥基组分的选择
水泥基组分由水泥与其它辅助粉体材料均匀混合而成。辅助粉体材料的选择原则是: ( 1) 对水泥硬化后的强度影响不大; ( 2) 与乳液混合不会使乳液出现絮凝而改变乳液性能的现象, 对防水胶泥涂刷后整体成膜的延伸率、低温柔性影响不大; ( 3) 与水泥混合不改变水泥化学性质; ( 4) 能改善防水胶泥的拌和性。不同粉料均匀混合, 磨细达一定要求。选用重庆地维42. 5 级或32. 5 级的普通硅酸盐水泥, 采用不同辅助粉料的防水胶泥的性能见表1。

由表1, 选择粉体ZJS- 1 为试验所用辅助粉体材料。
3. 2 防水胶泥的性能研究
由于还未颁布有关聚合物水泥复合类防水材料的标准,我们参照JC 408- 91《水性沥青基防水涂料》及JC500- 92《聚氨酯防水涂料》标准对所配制的防水胶泥进行性能检测。试件的制备: 在试件制备前, 试样在标准条件下放置24h。乳液组分与粉料组分按一定比例称取实验所需的量, 然后在烧杯中用电动搅拌机在不混入气泡的要求下, 充分搅拌5min, 立即在不卷入气泡的要求下, 倒入规定的模型中涂覆。为了便于脱模, 在涂覆前可用硅油或硅脂对模型进行表面处理。分二次涂覆, 隔3 h 涂覆第二次, 每次涂覆样品用量为2. 0 kg /m2, 涂膜总厚度为1. 8 ∃ 0. 2 mm。然后利用刮板将表面刮平并在标准条件下养护7 d。采用不同聚合物乳液与水泥基粉料配比制备的试件的性能检测结果见表2。

从表2 可以看出, 采用不同种类的聚合物乳液对防水胶泥性能有不同影响; 随着聚合物所占比例的减少, 断裂延伸率也随之呈明显下降趋势, 而抗拉强度却随水泥所占比例的增大而不断提高。这一实验结果进一步证明了前面所述防水胶泥的防水机理--- 柔性聚合物与刚性水泥硬化体相互结合, 互补不足, 使性能得到改善, 涂膜成型后能形成完整的防水层; 同时也证明了不同的聚合物与水泥基组分的结合有不同的恰当的比例范围, 超过这一范围就会适得其反, 不是抗拉强度过低就是延伸率过低。因此, 对于不同性能的聚合物乳液在与水泥基组分复合前应通过实验得出它们之间的最佳配比范围。与目前国家对合成高分子防水涂料的技术指标相比, 防水胶泥只要聚合物与水泥基组分比列恰当, 完全能达到I 类反应固化型合成高分子涂料拉伸强度( 》1. 65 MPa) 、断裂延伸率( 》300%) 及不透水性( 》0. 3 MPa , 》30 min 不透水) 的指标要求。试验中发现,目前的防水涂料标准并不十分适合防水胶泥的性能检测,因此, 专门的聚合物水泥复合防水材料标准有必要制定颁布。

4 防水胶泥应用及前景
由于防水胶泥涂膜成型后形成由柔性聚合物与刚性水泥硬化体相互结合、互补不足的刚柔并济的完整防水层, 具有优良的化学稳定性, 不含有机挥发性物质, 属于环保型建材。该材料对施工基面要求不高, 能在潮湿基面上直接作业且施工工艺简单, 所以具有很强的实用性。由于上述特点, 防水胶泥也具有多种用途, 除了用于建筑物防水密封外, 还可作为如瓷砖等饰面材料的粘结剂, 如采用彩色水泥配制的防水胶泥还可以作为装饰材料等。正因为防水胶泥的多功能特性, 且性能优良、应用范围广、市场潜力大, 已受到了国家有关部门重视。2000 年3 月国家计委在《国家计委关于组织实施新材料高技术产业化专项的公告》中提出把聚合水泥复合防水材料作为在表面材料、涂层材料与复合材料方面的专项工作重点。