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0 前言
随着人们对建筑工程质量及建筑使用功能要求的提高，墙体防水、潮湿界面防水、地下室防水等问题越来越引起建筑行业的关注和重视。目前，我国防水材料的发展主要有柔性防水材料和刚性防水材料两大类。柔性防水材料的应用较为广泛，它主要是利用聚合和改性的有机高分子材料铺贴在基体表面，形成一层憎水防水层，实现防水目的，属于“治标”的外防水技术。其施工方便，但缺点是价格较高、有效期较短、变形较大、易从基体表面脱落、大多有毒等。刚性防水材料多用于大型刚性块体防水建筑中，主要由水泥、砂子和外加剂等组成，在基体表面或内部形成致密、有一定强度、弥合基体结构缺陷、增强基体防水性能的防水砂浆或防水灰浆，属于“治本”的内防水技术，其优点是价格低廉、耐久性好、与基体变形一致、便于修复等，但是其施工控制较为严格。我国对无机防水材料的研究起步较晚，一般采用丙烯酸酯乳液、醋酸乙烯乳液或丁苯乳液和各种助剂制成液料；采用普通硅酸盐水泥、石英砂、活性矿物等制成粉料[1]。按一定比例混合搅拌，经物理化学反应形成高强坚韧的防水灰浆。由于其结合了无机防水材料和有机防水材料的特性，具有如下优点：有一定韧性；弹性模量较低，有一定变形能力；耐水性、耐久性好；和水泥基面结合好；其活性矿物成分可渗入水泥基层的毛细孔或裂缝形成致密防水层，提高防水能力；施工方便，无毒、无害等特点[2]。这种防水材料的使用比例越来越大。但市场上这种防水灰浆都是双组份，相对于单组份材料在生产、包装、存储、运输等各方面成本都很高。所以开发一种单组份复合型防水灰浆势在必行。
本文采用宝辰化学公司生产的丙烯酸胶粉应用于单组份防水灰浆中，并测试其粘结强度、抗渗压力、抗压抗折强度等指标，综合评价了该防水灰浆的性能，以期能够对实际工程施工给予借鉴，便于配制出具有良好施工性、耐久性、抗渗效果好和抗开裂性的单组份防水灰浆。
1 实验
1.1 原材料
（1）可再分散乳胶粉。本研究采用宝辰化学的丙烯酸胶粉TIONES 6041A，白色粉末，堆积密度（550±50）g/L，细度150 μm 筛余≤5%，不挥发物含量≥98%，pH 值为7.0±1.0，成膜外观半透明，柔性，最低成膜温度0 ℃，玻璃化温度-5 ℃。
（2）水泥。采用河北唐山冀东生产的P·O42.5 级水泥。
（3）细集料。80～120 目石英砂及325 目石英粉。
（4）其它原材料。羟丙基甲基纤维素醚[HPMC（4W）]，黏度为40 Pa·s；聚羧酸高效减水剂；有机硅粉体消泡剂。
1.2 防水灰浆实验配方
本文主要研究了胶凝材料掺量为20%时，选用宝辰化学可再分散乳胶粉6041A，在不同掺量时对防水灰浆性能的影响，配方见表1。
表1 防水灰浆实验配方%
1.3 性能测试方法
目前防水灰浆还没有统一的行业标准，一些公司参照JC/T 894—2001《聚合物水泥防水涂料》和JC 23440—2009《无机防水堵漏材料》分别制定了符合自己企业发展企业标准。我们主要参照JC/T ×××—2010《聚合物水泥防水浆料》。
（1）抗压、抗折强度参照GB/T 17671—99《水泥胶砂强度检验方法（ISO 法）》进行测试。
（2）拉伸粘结强度参照JC/T ×××—2010《聚合物水泥防水浆料》进行测试。
（3）抗渗性能测试：本试验采用了2 种测试方法
（a）把配制好的粉料加水调到能够用刷子涂刷或滚筒滚的稠度；在平展的塑料薄膜上涂刷，每1 遍约0.8～1.0 mm，第2 遍在第1 遍干后涂刷，总厚度在1.5～2.0 mm 左右；标准条件下晾干1 d，揭下塑料膜，再晾半天至表面为干燥的灰白色；把卡斯通管底部密封于防水层的某一侧，注水至标准高度；成型48 h 后观察防水层另一侧有无深色阴水痕迹，见图1。
图1 用卡斯通管密封于防水层上面
（b）涂层抗渗压力测试：依据GB 23440—2009 中6.5 的规定进行迎水面试验。
（4）横向变形测试：依据JC/T 1004—2006《陶瓷墙地砖填缝剂》进行测试。
试件制备：将A 型模具紧密压放在聚乙烯薄膜上，将足够的防水灰浆均匀涂抹在模具内，使其完全平整地装填于模具内，用水泥跳桌试验机，振动70 次，最后小心地垂直移走模具。将B 型模具对准试样放好。在B 型模具上放置面积为290 mm×45 mm，质量为（100±0.1）N 的重块，用小刀将压出的多余防水灰浆刮除，1 h 后取下重块，48 h 后移走B 型模具。每种防水灰浆制备6 个试件。
试件养护：将B 型模具移走后的试件立即连同垫座一起放入塑料密封箱中，每个箱中放入6 个试件，并密封箱口，在（23±2）℃下养护12 d，然后将试件连同垫座从密封箱中取
出，在标准试验条件下养护14 d。
试件测试：养护完成后，将试件从聚乙烯薄膜上移走，用精度为0.01 mm 的游标卡尺在试件的中间及距试件两端（50±1）mm 处测量其厚度，如果3 个数据均在（3.0±0.1）mm 内，则为有效数据，如果有任何一个数据超出范围，该试件无效。将符合要求的试件放在试验支架上，以2 mm/min 的速度对试件施加荷载使试件变形，直至试件破坏，记录下该点的荷载。
2 实验结果与分析
2.1 拉伸粘结强度
防水灰浆与基础砂浆块的粘结强度测试结果见表2。
通过表1、表2 可以看出，水泥掺量为20%时，粘结强度值均比较高，随着胶粉量的增加，粘结强度值有不同程度的增大，并且随着养护龄期的延长，粘结强度也在增大，这是由于聚合物分子的扩散乳胶颗粒在砂浆中形成不溶于水的连续膜，从而提高了对界面的粘结性和对砂浆本身的改性。
2.2 抗压、抗折强度
防水灰浆28 d 的抗压、抗折强度及压折比测试结果见图2、图3。
由图2、图3 可以看出，随着胶粉掺量的增加，防水灰浆的密实程度有所降低，因此抗压强度有不同程度的降低，但抗压强度均大于标准要求（≥12.0 MPa）；随着胶粉掺量的增加，抗折强度先增大后略有降低，这是因为随着胶粉掺量的增加，桥接砂浆与基层界面区的聚合物膜增多，改善了砂浆的柔性和弹性，提高了砂浆的抗折强度；随着胶粉掺量的增加，砂浆的压折比在不断降低，砂浆的柔韧性得到很好的改善。
2.3 抗渗性能
（1）采用卡斯通管装置测试涂层防水灰浆的不透水性结果见表3。
通过表3 可以看出，当涂层防水灰浆厚度为1.5 mm 时，丙烯酸胶粉6041A 掺量达到7.5%以上可以达到7 d 不透水；当涂层厚度3.0 mm 时，胶粉用量为4.5%以上就可以满足7 d不透水性要求。这是由于丙烯酸胶粉粒径更细，成膜性好，具有更优良的封闭性及抗毛细渗水作用。
（2）涂层抗渗压力性能测试结果见图4。
图4 不同胶粉掺量时涂层的7 d 抗渗压力
从图4 可以看出，随着胶粉掺量的增加，涂层抗渗压力不断增大，当胶粉掺量为4.5%以上时，可以达到JC/T ×××—2010《聚合物水泥防水浆料》标准中Ⅰ型（7 d 迎水面0.5 MPa）的要求，当胶粉掺量为9.0%以上时，涂层抗渗压力可以满足JC/T ×××—2010《聚合物水泥防水浆料》标准中Ⅱ型（7 d 迎水面1.0 MPa）的要求。
2.4 横向变形测试
横向变形测试示意见图5。防水灰浆28 d 横向变形值随着丙烯酸胶粉6041A 掺量的变化见图6。
图5 横向变形测试示意
图6 防水灰浆28 d 横向变形值随胶粉掺量的变化
由图6 可以看出，随着胶粉掺量的增加，防水灰浆的横向变形值不断增大，当胶粉掺量为4.5%以上时，可以达到JC/T×××—2010《聚合物水泥防水浆料》标准中Ⅰ型（28 d 横向变形能力≥2.0 mm）的要求。
2.5 防水机理分析
聚合物防水灰浆的性能是由它的宏观和微观结构所决定，因此，改变聚合物防水灰浆内部的孔结构是提高其防水能力的关键。减少联通毛细孔或者把联通孔变成封闭孔是防水的有效手段[3]。在设计试验中，可以从以下几个方面进行配方的调试。
（1）选用防水性优异的乳胶粉。防水粉料加水搅拌后，乳胶粉快速均匀地分散在防水灰浆中，随着水泥的水化、表面水分的蒸发或者基层对水分的吸收，浆体内的水分逐步消耗，乳胶颗粒的移动自然受到了限制，水与空气的界面张力促使乳胶颗粒逐渐排列在水泥浆体的毛细孔内或砂浆界面上[4]，随着乳胶颗粒的相互接触，颗粒之间网络状水分通过毛细管蒸发，由此产生的高毛细张力施加于乳胶颗粒表面，引起乳胶球体的变形，并使它们联系到一起，这样就形成了一个立体的乳胶膜，其能有效地阻碍水分的通过，形成较好的防水能力。
（2）选用高性能聚羧酸减水剂。高效减水剂的加入，使水灰比大大减小。水灰比的减小提高了浆体密实性，降低了硬化后浆体的孔隙率，从而提高了单组份防水灰浆的防水能力[5]。
3 单组份防水灰浆的优势
（1）生产中减少了双组份中液料的配制程序，降低了生产成本。
（2）在存储过程中降低了液料因为温度或者霉菌变质的危险，并有效延长了保质期。
（3）在包装过程中，减少了液料的包装程序；包装材料可以不用硬质塑料桶装，改用袋装，包装费用可以节省90%以上。
（4）在运输过程中，袋装的单组份防水灰浆比双组份桶装的防水灰浆更为方便，相同体积下能够运输更多的防水涂料，且不再运输液料中的水分，有效降低运输成本。
（5）其施工方便，节省。不会出现双组份防水液料打开无法保存的麻烦，可以随意拌合各种计量的防水灰浆，进行防水施工；且不会出现由于工人素质而引起，液料和粉料混合不均的问题。
4 结论
（1）单组份防水灰浆是结合无机、有机防水材料等多种原理研究发明的一种新型防水涂料。其在1.5~2.0 mm 薄层施工的情况下，能够达到良好的防水效果，且随着可再分散乳胶粉掺量的增加，防水浆料的柔韧性提高。
（2）采用宝辰化学公司生产的纯丙烯酸胶粉6041A，掺量7.5%以上可以配制满足1.5 mm 薄层涂刷施工，48 h 闭水试验不透水，横向变形达到5.0 mm 以上的单组份柔性防水灰浆。（3）单组份防水灰浆具有双组份所具备的一切性能优势，如耐久性、耐水性、耐候性等。
