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刮涂次数对聚合物水泥防水涂料
性能测试结果的影响
李俊1，张澜夕2，赵晓莺3
（1.山东省建筑科学研究院，山东济南250031；2.北京建筑材料科学研究总院有限公司，北京100041；3.中国环球工程公司华北规划设计院，河北涿洲072750）
0 前言
聚合物水泥基防水涂料（以下简称JS 涂料）是以聚合物乳液和水泥为主要原料，加入填料和助剂，经过水分挥发和水泥水化反应成膜的双组分水性防水涂料。在国内，JS 涂料得到了广泛的应用，在厨厕卫应用中，JS 涂料已经占到防水涂料总用量的44%[1]。在日本，新建地下内外墙防水中JS 涂料占总用量的22.6%（第2 位），地下防水维修工程中JS 涂料占总用量的16.7%（第2 位）[2]。目前， 对JS 涂料的检测主要依据为GB/T23445—2009《聚合物水泥防水涂料》。此标准设立的7 个试验项目中，有6 个项目都必须将JS 涂料经刮涂成型后进行测试，标准对刮涂次数的规定为：分2次或3 次涂覆，两遍间隔时间为12～24 h。本文分别采用2 遍刮涂和3 遍刮涂的方法，对不同厂家的JS涂料样品进行性能测试，讨论刮涂次数对测试结果的影响。
1 实验部分
1.1 主要原料
试验用JS 涂料样品来源于5 个不同厂家的Ⅰ型产品，具体见表1。
表1 试验用的5 个JS 涂料样品
1.2 实验仪器和设备
多功能无极调速搅拌器：D-8401 型，天津华兴科学仪器厂；电热鼓风干燥箱，DHG-9140A 型，上海一恒科学仪器有限公司；恒温恒湿培养箱：HWS-250型，上海森信实验仪器有限公司；桨叶式搅拌杆[3]；刮尺Ⅰ：1 mm 凸尺，如图1；刮尺Ⅱ: 0.5 mm 凸尺，如图2；刮尺Ⅲ：平尺，如图3。
1.3 防水涂料的制备
在GB/T 23445—2009《聚合物水泥防水涂料》要求的基础上，增加以下一些固定条件[3]：5 个产品同期涂覆，涂覆尺寸（涂覆模具边框厚度1.8 mm）、搅拌容器、搅拌速度、搅拌工具、搅拌时间都相同，由同一位实验员刮涂，制备好的试样在相同条件下放置相同时间后一并在烘箱中处理。粉料和液料比例按各厂家要求，分别采用2 遍刮涂和3 遍刮涂，2 遍刮涂依次用刮尺Ⅱ和Ⅲ，之间间隔24 h；3 遍刮涂依次用刮尺Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，为保证后期养护具有相同环境，3 遍刮涂提前1 d 刮涂第1 遍，每遍刮涂间隔24 h。
1.4 力学性能的测试
依据GB/T 23445—2009《聚合物水泥防水涂料》标准的规定，测定JS 涂料样品的拉伸强度和断裂延伸率。
2 结果与讨论
2.1 刮涂次数对拉伸强度和断裂延伸率的影响
分别选用2 遍刮涂和3 遍刮涂，对不同品牌的JS 样品按厂家指定配比进行了拉伸强度和断裂延伸率测试，测试结果见图4、图5。
由图4、图5 可知，5 个JS 涂料产品的拉伸强度和断裂延伸率均受刮涂次数的影响，对不同产品其影响效果及幅度略有差别。相比于2 遍刮涂，3 遍刮涂得到的JS 涂料样品拉伸强度都变化很大，分别提高了64.6%、24%、38%、22.9%和60.5%，其中，1 号样、3 号样、5 号样的变化超过30%。而断裂延伸率变化趋势不一致，相比于2遍刮涂，3 遍刮涂得到的1 号样、3 号样和5 号样延伸
率降低，其中，1 号样和3 号样分别降低了39.8%、21.1%，变化超过了20%，5 号样变化较小，降低了9.3%；2 号样和4 号样的断裂延伸率有较小幅度的增加，分别增加了6.8%、6.6%。
2.2 产生影响的原因分析
不同刮涂次数对JS 涂料物理力学性能测试结果的影响主要是下述因素综合作用所致。
因素一：水。JS 涂料中水来自乳液和某些产品为满足施工要求额外加入的水，这些水一部分会与水泥发生水化反应，另一部分会在成型、养护和烘干中挥发，但会有少量的水以结晶水、吸附水和游离水等形态存在于JS 涂料干膜中。水对涂膜有增塑剂的作用，水的含量高会使其拉伸强度降低、断裂延伸率增加；相反则拉伸强度增加、断裂延伸率降低[4]。不同刮涂次数会使每次成型时涂膜的厚度不一致，2 遍刮涂时第1 遍用刮尺Ⅱ得到的片厚度大约为1.0 mm，第2遍用刮尺Ⅲ得到的片厚度大约为1.5 mm；3 遍刮涂时第1 遍用刮尺I 得到的片厚度大约为0.5 mm，第2遍用刮尺Ⅱ得到的片厚度大约为1.0 mm，第3 遍用刮尺Ⅲ得到的片厚度大约为1.5 mm。这会造成JS 涂料中水的挥发速度不一致，进而影响其性能。另一方面，3 遍刮涂比2 遍刮涂多了24 h 的成型时间，其水分挥发会更多，会使JS 涂料干膜拉伸强度增加、断裂延伸率降低。
因素二：样品成型时产生的气泡等缺陷。在JS 涂料产品中一般都会加入消泡剂，但是由于乳液中的乳化剂和高速搅拌等多种原因，JS 浆料中会有一定量的气泡，气泡的多少、大小以及比例与该产品所用的消泡剂的种类和用量、乳液的种类以及各种助剂种类和用量关系密切。JS 涂料干膜中气泡含量低、大气泡数量少，拉伸强度增加、断裂延伸率降低；反之则拉伸强度降低、断裂延伸率增加。因此气泡的存在会使测试数据存在偶然的偏差。3 遍刮涂时由于每遍成型的厚度不超过0.5 mm，JS 涂料干膜中形成大气泡的几率相对较小。JS 涂膜在满足厚度要求的前提下，涂覆的遍数越多对膜的密实度越好。用放大镜对涂膜裁片的截面进行观察，发现：涂层薄（厚度不超过0.5mm）的涂膜内部存在的气泡较小、呈封闭状态；涂层厚（厚度在0.8 mm 以上）的涂膜内部气泡相对较大，有时气泡几乎贯穿整个涂层，但涂层表面却看似密实。
相比于2 遍刮涂，5 个样品3 遍刮涂后的拉伸强度和断裂延伸率变化程度不同，这是因为乳液种类、水泥种类、JS 浆料中水的含量、成膜助剂的种类与用量等多种因素使JS 涂料中水的挥发速度不一致造成的。相比于2 遍刮涂，1 号样、3 号样、5 号样3 遍刮涂后拉伸强度都增大、断裂延伸率都降低，这说明3遍刮涂后这3 个样品的JS 涂膜相对含水量低，水的增塑作用为主导因素。相比于2 遍刮涂，2 号样和4号样3 遍刮涂后拉伸强度都增大，且断裂延伸率稍微增加，应该是水的增塑与气泡等缺陷综合作用的结果。
根据GB/T 23445—2009《聚合物水泥防水涂料》规定：拉伸强度应大于1.2 MPa，断裂伸长率应大于200%。上述5 个JS 涂料样品采用不同的刮涂次数进行测试，其成品的合格率不同：采用2 遍刮涂时，5 个样品中3 个样品不合格，不合格率达到60%；采用3遍刮涂时，5 个样品中只有1 个样品不合格，不合格率仅20%。在其他条件一致的情况下，同一样品采用不同的刮涂次数得到的性能测试结果有较大差异，直接影响到对产品合格性的判定，因此有必要对性能测试时的刮涂次数进行规定，以便得到准确的测试结果。
3 结论
1）不同的刮涂次数会影响JS 涂料性能测试结果的准确性，对测试的公平公正有一定影响。
2）3 遍刮涂较2 遍刮涂制得的JS 干膜缺陷少。
