水泥基瓷砖填缝剂广泛应用于室内厨卫等潮湿 环境,并长期暴露在污水、酱渍等各类污渍中,耐污性 和耐久性欠缺,已无法满足消费者的生活需求。如何 提高填缝剂自身的防水抗污性已成为业内亟待解决 的技术难题。 填缝剂主要由水泥、填料、聚合物和少量添加剂 等组成。为保证较好的耐磨损性和抗压抗折强度,填 缝剂原料中水泥比重通常较高。水泥的亲水性较强、 憎水性差,表面易被浸润;同时,水泥在水化过程中, 会产生微裂纹、各种大孔和毛细孔等缺陷,这种由孔 隙构成的多相非均匀体系,具有较高的吸水率,很容 易受各类污渍所形成的水溶液的渗入,从而造成污染。 大量研究表明,选择疏水性可再分散乳胶粉 等方法可有效提高干粉砂浆的防水性能,使砂浆产生 并长期维持良好的憎水性。本文在借鉴已有科研成果 的基础上,主要比较不同类型的聚合物和憎水性添加 剂对填缝剂性能的影响,以提升水泥基填缝剂的防水 抗污性。
1 实验部分
1.1 主要原料
白水泥:P.O.52.5 级硅酸盐水泥,阿尔博波特兰 (安庆)有限公司;重钙粉:325 目;羟乙基甲基纤维素 醚,白色粉末;可再分散乳胶粉 P1,为醋酸乙烯酯/乙 烯共聚物,白色粉末;可再分散乳胶粉 P2,为憎水性 三元共聚胶粉,浅米色粉末;憎水性添加剂 W1,为憎 水性阴离子表面活性剂,略带黄色粉末;憎水性添加 剂 W2,为高活性可分散硅烷基憎水剂,白色粉末;憎水性添加剂 W3,为脂肪酸衍生物,白色粉末;酱油, 海天特级草菇老抽,佛山市海天调味食品股份有限公 司。
1.2 试验方法
抗压强度:在标准试验条件下养护 28 d,按 GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO 法)》测 试。 吸水率与表面硬度:为模拟填缝剂的实际应用, 参照 DL/T 5126—2001《聚合物水泥砂浆试验规程》 中的方法制备尺寸为 40 mm×40 mm×10 mm 的试件, 养护 28 d,测定吸水率与表面硬度。 滴水测试:参照 JG/T 298—2010《建筑室内用腻 子》试件制样方法,将填缝剂成型至 155 mm×85 mm 的马口铁板上,厚度为 3 mm,在标准试验条件下养护 1 d 后,滴管滴加 3 滴清水至试件表面,5 min 后观察 试件的水珠效果。滴水测试分两种方法:一种直接将 清水滴加在试件表面;一种在试件表面用灰刀轻轻刻 一道 0.5 mm 深的划痕,将清水滴加在有划痕的试件 表面。 耐污性测试:试件成型方法与滴水测试试件相 同,标准试验条件下养护 28 d,滴加 3 滴 1∶1 稀释的 酱油至试件表面,保留 30 min,用清水和纸巾进行擦 拭清洗,目测耐污性。耐污性等级共分四级: 0 级表示 无污染; 1 级表示表面轻微的污渍; 2 级表示表面中等 的污渍; 3 级表示比较严重的污渍,并渗入内部。
2 结果与讨论
2.1 不同胶粉对填缝剂性能的影响
可再分散乳胶粉与无机胶凝材料混合后,两者之 间形成了互穿网络的理想胶凝体系,从而明显改善纯 无机胶凝材料的微观结构;但在实际应用中发现,并 不是所有类型的胶粉和水泥砂浆互配后,均可有效提 高体系的耐水性能。表 1—2 分别为填缝剂 F0、F1、F2 (不掺胶粉和掺入两种不同类型的胶粉 P1、P2)的试 验配方以及 28 d 吸水率、表面硬度、抗压强度和 1 d 滴水测试的试验结果。
由上表可以看出:掺入胶粉后,填缝剂的表面硬 度和抗压强度均有所降低,这是因为可再分散乳胶粉 提高了砂浆的柔韧性,同时具有一定引气作用,导致 抗压强度降低。在低掺量下,填缝剂 F1 的吸水率比 不掺胶粉的填缝剂吸水率略有提高,而填缝剂 F2 的吸水率略有降低,差异不大。在滴水试验中,掺入胶粉 P2 的填缝剂具有明显的水珠效果,而不掺胶粉和掺 入胶粉 P1 的填缝剂表面,水很快被吸收并渗入。这 是因为胶粉 P2 为三元共聚物,含有大量的憎水性组 分,能降低填缝剂的表面张力,提高其与水的接触角, 从而使填缝剂表面表现出一定的疏水性。综上所述, 填缝剂 F2 的性能较为优异,因此选择胶粉 P2 进行 下一步试验。
2.2 不同掺量的胶粉
P2 对填缝剂性能的影响 表 3—4、图 1 分别为填缝剂 F0、F2、F3、F4、F5 (掺入 0%~4%的胶粉 P2)的试验配方以及对填缝剂 的施工性和力学性能的影响。
由以上图表可以看出:随着胶粉 P2 掺量的增加, 填缝剂的吸水率、表面硬度和抗压强度都有所降低。 当胶粉掺量高于 2%时,填缝剂的施工性变差,搅拌 费力;而胶粉掺量低于 2%时,进行有划痕试件的滴 水试验发现,水滴随着划痕处渗入填缝剂内部,这说 明填缝剂内部的憎水性能仍需加强。基于上述测试结 果,确定填缝剂中胶粉 P2 的最佳掺量为 2%,并继续提高填缝剂的憎水性。
2.3 不同憎水剂对填缝剂性能的影响
通过掺加憎水性添加剂可提升干粉砂浆的防水 性能,常用的憎水剂包括脂肪酸金属盐、有机硅类的 憎水剂和特殊的憎水性可再分散聚合物粉末等。
表 5—6 分别为填缝剂 F3、F6、F7、F8(胶粉 P2 含量 2%,不掺憎水剂和分别掺入 0.2%添加量的 3 种不同类型 憎水剂 W1、W2、W3)的试验配方以及对填缝剂的施 工性和力学性能的影响。
由上表可以看出:掺入不同憎水剂后,在保持填 缝剂施工性能的前提下,填缝剂内部的憎水性都有所 提升。掺入憎水剂 W1 的填缝剂与空白样比,吸水率 略有降低、表面硬度降低、抗压强度提高;掺入憎水剂 W2 的填缝剂,吸水率提高,表面硬度和抗压强度均 提高;掺入憎水剂 W3 的填缝剂,吸水率大幅降低,而 且表面硬度和抗压强度均提高,综合性能最佳。基于 上述测试结果,确定选用憎水剂 W3 来提高填缝剂的 憎水性,掺量为 0.2%。
2.4 填缝剂耐污性测试
取配方 F0、F3、F8 填缝剂进行滴水试验和耐污 性测试,试验结果见表 7、图 2—4,其中 F0 为未掺入 胶粉与憎水剂,F3 为掺入 2%胶粉 P2,F8 为掺入 2% 胶粉 P2、0.2%憎水剂 W3。 配方 F0 滴入酱油后,酱油很快被填缝剂吸收扩 散并渗入,导致无法清洗干净;配方 F3 滴入酱油后, 污渍污染了填缝剂的表面,且不易清洗干净;配方 F8 滴入酱油后,未在表面扩散,可以用清水清洗干净,且未留下明显痕迹,耐污性要远好于配方 F0 和 F3。 通过添加憎水性可再分散乳胶粉,可以提高砂浆 的柔韧性,减少其由于体积收缩、温湿度变化或外应 力作用而导致的开裂,减少外部水进入硬化体结构的 通道;同时复掺憎水性添加剂,可进一步降低浆体吸 水率,获得较低表面张力,使得填缝剂具有较好的防 水抗污性能,易于清洁。
3 结论
1)填缝剂中可再分散乳胶粉的加入可增加体系 柔性,降低抗压强度;选择憎水性胶粉,可使填缝剂表 面具有一定的疏水性。
2)随着憎水性胶粉掺入量的增加,填缝剂的吸水 率、表面硬度和抗压强度都有所降低;添加复配憎水 性脂肪酸衍生物,可进一步降低填缝剂的吸水率,同 时提升填缝剂的表面硬度和抗压强度。
3)当体系憎水性三元共聚胶粉的掺量为 2%,憎 水剂脂肪酸衍生物的掺量为 0.2%时,填缝剂表现出 较好的防水抗污性。