聚合物水泥防水灰浆的研制和应用

0 前言 随着人们对建筑工程质量、建筑使用功能要求的提高,墙体防水、潮湿界面防水、地下室防水问题越来越引起建筑行业的关注和重视。在传统的防水概念中,人们往往将柔性防水材料如卷材、片…

0 前言
随着人们对建筑工程质量、建筑使用功能要求的提高,墙体防水、潮湿界面防水、地下室防水问题越来越引起建筑行业的关注和重视。在传统的防水概念中,人们往往将柔性防水材料如卷材、片材、涂料作为独立的防水材料在工程上加以应用。这些柔性防水材料适应基层变形能力强,大面积施工方便,但它们对基层干燥程度要求较高,一般均要求含水率在9%以下,这对于地下工程(尤其是深层地下室)、通风不良的厕浴间来说很难达到。且厕浴间立面使用卷材或片材时,一般饰面砖很难直接粘结在防水层上。近几年城市地下空间大规模开发应用,大量地下人防工程得到修缮和恢复利用,这些场合的防水应本着“刚柔结合,多道设防”的原则,但许多厂家片面扩大刚性防水材料(如水不漏、水泥基渗透结晶型防水材料等)的应用范围,应用于地下工程背水面、迎水面的防水施工。通过工程的实际应用发现,刚性防水材料存在易开裂,导致抗渗能力差的缺点。广泛采用的防水剂堵塞混凝土毛细孔的方法对减少混凝土和水泥砂浆的缺陷起到了一定的作用。但是由于未改变材料的内部结构形态,因此防水效果不理想,尤其是作为一道独立的防水层不能满足建筑防水的要求。我们结合多年来防水材料研制经验,针对厕浴间和地下室防水工程的特点,研制生产了一种能在潮湿基面施工的柔性聚合物防水灰浆,经室内实验和工程实践取得了较好的防水效果。

1 聚合物防水灰浆的原材料
1.1 聚合物乳液
常用的聚合物乳液有苯丙乳液、丁苯胶乳、氯丁胶乳等,用于防水材料的乳液固含量一般为50%~57%,和水泥相容性良好。
1.2 水泥
水泥作为聚合物防水灰浆的无机胶凝材料,一方面作为水硬性粘结材料,提高防水材料的粘结强度,另一方面乳液中的阴离子基团和水泥中的阳离子(如钙离子,铝离子等)反应,进一步提高聚合物防水灰浆的密实性和耐水性。在水泥选择方面,应考虑防水灰浆粘结强度和施工性能的平衡,根据水泥品种对防水灰浆综合性能的影响,经过试验,我们选择42.5R普通硅酸盐水泥。
1.3 石英粉
为提高防水灰浆的和易性和密实程度,将不同目数的石英粉进行合理的级配。
1.4 其它
其它成分包括各种助剂,如消泡剂、润湿剂、防腐剂、防冻剂等,并以水作为溶剂。

2 原材料对聚合物防水灰浆性能的影响
2.1 聚合物乳液的选择
聚合物乳液的组成、结构、乳化体系的构成对聚合物防水灰浆的结构和性能产生重要影响。聚合物防水灰浆中有水泥石相、聚合物相、毛细孔3 类。硬化后的聚合物防水灰浆主要由水泥石相和聚合物组成,两相通过无机颗粒和聚合物颗粒间的界面作用粘结在一起,成为网状结构的聚合物膜将水泥石相紧密结合在一起。聚合物防水灰浆的性能取决于聚合物和水泥间的存在形式及其相互作用。我们比较了3 种聚合物乳液的作用,结果见表1。

根据实验结果,考虑到乳液的环保性能,我们选择的聚合物乳液为苯丙乳液。

2.2 液料的不同配比对施工性能的影响(见表2)

采用此基本配方分别配制不同的液料Y1~Y4,与相同的粉料配合使用,进行性能测试,其结果见表3。

液料中分散剂的用量不同,和粉料混合时的难易程度会有差异。消泡剂用量的差异会导致防水涂膜中气泡残留量的不同。根据实验结果,选择配方Y2 的液料。

2.3 不同配比的粉料对施工性能的影响
粉料的基本配方见表4。

采用表4 配方分别配制不同的粉料F1~F3,与相同的液料配合使用,进行性能测试,其结果见表5。
表5 不同粉料施工性能的比较

2.4 液料与粉料不同比例对聚合物防水灰浆性能的影响(见表6)

由表6 可见,当聚合物乳液用量大时,聚合物形成连续胶膜,此时灰浆的强度低而延伸性好;当聚合物乳液用量较小时,聚合物与粉体交错形成致密胶膜,此时灰浆的强度和延伸性都较好;当聚合物乳液用量小时,聚合物已经不能连续成膜,而水泥的水化程度又弱,导致防水灰浆的强度和延伸性能均降低。潮湿基面的粘结强度主要与水泥的加入量有关,水泥加入量越大潮湿基面粘结强度就越大。根据产品的综合性能,我们确定液料和粉料的比例为1∶2.5。

2.5 产品性能
经过实验,我们研制了应用性能良好的聚合物防水灰浆,参考GB/T 16777—2008《建筑防水涂料试验方法》对产品性能进行测试,结果见表7。

3 聚合物防水灰浆的施工
3.1 施工流程
基层清理→称量、搅拌浆料→细部处理→大面积施工(第1 层)→第2~4 道涂层(每道之间十字交叉涂刷)→保护层施工。
3.2 基层清理
聚合物防水灰浆施工前必须按以下方法对基层混凝土表面进行预处理。
(1)基层表面凹凸不平、蜂窝麻面、缝隙等均应进行修补;
(2)基层表面浮灰、油垢、污渍、脱模剂等应清除干净;
(3)光滑的混凝土表面宜用钢丝刷或砂磨机等工具进行粗糙处理并用压力水清洗干净。
3.3 配料
聚合物防水灰浆为液料、粉料双组分,配合比为m(液料)∶m(粉料)=1∶2.5,使用时适当加水,将液料和水搅匀,用搅拌机边搅拌边徐徐加入粉料,然后充分搅拌均匀。
3.4 细部处理
细部构造应做详细设计,转角处应做成圆角或钝角,交接处及收头部位应增涂附加层;地下工程应加铺1 层胎体增强材料。
3.5 大面积涂刷
根据工程特点和部位,可以采用滚涂或涂刷,需涂刷3~4层,总厚度达到1.5~2.0 mm。第1 层施工时,物料要稀,以便将基层充分润湿并使物料深入到毛细裂缝中;第2~3 层施工时,物料要稠,采用十字交叉法进行(即第2 道涂刷方向与第1 道相垂直);根据工程要求的厚度,决定是否做第4 层(表面层)。每遍涂刷时间间隔一般4~8 h,冬季应适当延长。每遍涂刷成膜厚度以0.5 mm 为宜(灰浆用量约1.0 kg/m2),不宜过厚。立面施工以不加水或少加水为宜,以免灰浆流淌,致使立面厚度不易达到设计的厚度,同时导致阴阳角堆积料过厚,产生裂纹。
3.6 保护层施工
(1)抛撒材料保护层:在最后一道灰浆施工时,边涂刷边抛撒直径小于1 mm 的浅色细砂、直径1~2 mm 的云母粉或蛭石粉保护材料,并用胶辊辊压,使保护材料与涂层粘结牢固。灰浆干燥后,清扫未粘牢的粉料或砂子。
(2)涂刷浅色保护涂料:在涂膜实干后,按设计要求涂刷浅色保护涂料。
(3)面砖保护层:在涂膜实干后,按设计要求铺设面砖。
(4)水泥砂浆保护层:涂膜实干后,采用20 mm 厚1∶2.5水泥砂浆层保护。

3.7 施工注意事项
(1)基面清理必须彻底干净、平整、结实。
(2)待第1 层涂膜表面干燥后,方能进行第2 层涂膜施工,涂刷应尽可能均匀,并按规定用量施工,切不能过厚或过薄。
(3)不能在0 ℃以下施工,不得在雨中或特别潮湿而又不通风的环境下施工,涂层未硬化前若遇雨雪天气,应覆盖保护,雨停后,待涂膜干燥,再进行下道工序施工。
(4)防水层总厚度不宜小于1.5 mm。
(5)节点部位(如伸缩缝、管口、阴阳角等)要精心施工,厚度不小于2 mm。

4 结语
聚合物乳液的用量对聚合物防水灰浆的性能影响较大。聚合物防水灰浆主要应用于厕浴间的防水施工,与基层混凝土有良好的相容性,主要表现其弹性优于混凝土本身,对基层表面的含水率要求不高。还可用于其它非潮湿基面,在国防工程、人防工程、隧道工程及各种地下室防水工程中具有广泛的应用前景.

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