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聚合物水泥基防水涂料（简称JS 防水涂料）是一种水性环保防水材料，结合了无机材料以及有机聚合物乳液二者的优势，刚柔并济，素有“弹性水泥”之称，能很好地解决单用有机聚合物与基材粘结力不足和耐久性差、单用水泥砂浆硬化后易脆化开裂的问题。JS 防水涂料特别适合有明显收缩的墙地面和拐角节点处的防水处理，在过去的10 年中被广泛用于住宅建筑的各个防水部位，发展极为迅速。受限于现有乳胶粉的柔韧性和耐水性，市场上的JS 防水涂料主要是由乳液和粉料组成的双组分类产品为主，而单组分类干粉产品具有冬季低温运输方便、产品质量较易控制和使用方便等优势，属于国家推广的节能环保产品。本文对巴斯夫新开发的高柔性丙烯酸胶粉Acronal誖P 5033 在单组分干粉型JS 防水涂料中的应用进行了相关研究。
1 试验部分
1.1 原材料
采用42.5 等级的“海螺”牌普通硅酸盐水泥。聚合物乳胶粉选用巴斯夫的高柔性丙烯酸胶粉Acronal誖P 5033，同时采用柔性醋酸乙烯-乙烯共聚乳胶粉（VAE 乳胶粉）作对比，这两种聚合物具有相同的玻璃化温度（-15 ℃），最低成膜温度均小于0 ℃。配方用到的助剂包括：高效分散减水剂，利于水泥等无机材料均匀分散，容易搅拌；消泡剂，消除搅拌过程中带来的气泡，避免有害孔洞形成；流变助剂，保证涂料的均匀度和可涂刷性，避免泌水离析。
1.2 配方
单组分干粉型JS 防水涂料的配方详见表1。加水量根据使用的聚合物类型和添加量不同而异（乳胶粉添加量越多需水量越高，以利乳胶粉充分分散成膜），以达到近似施工性为准。制得的JS 涂膜的断裂伸长率、拉伸强度和粘结强度测试方法参照GB/T23445—2009《聚合物水泥防水涂料》[1]进行。
表1 JS 防水涂料配方
2 结果及分析
2.1 施工性
从施工性角度来看，采用Acronal誖P 5033 乳胶粉制得的JS 防水涂料可以在用水量较低的情况下具有很好的涂刷性，其配方加水量一般在20%～25%之间，乳胶粉添加量越多需水量越高。Acronal誖P 5033乳胶粉添加量为30%时，需水量为25%。而采用VAE乳胶粉配制JS 防水涂料时，乳胶粉添加量为30%时，加水量需提高到30%涂料才具有可施工性。
2.2 断裂伸长率和拉伸强度
在固定水泥用量（30%）的前提下，对Acronal誖P5033 乳胶粉不同添加量时（10%～30%）制得的JS 防水涂膜按GB/T 23445—2009 检测其性能。图1 是Acronal誖P 5033 乳胶粉添加量对JS 涂膜断裂伸长率和拉伸强度的影响。从图1 可看出，随着乳胶粉添加量的增加，涂膜的断裂伸长率呈线性增长。乳胶粉添加量为25%时，涂膜的断裂伸长率达到37%（采用VAE 乳胶粉，添加量为30%时制得的JS 涂膜只有15%的断裂伸长率），完全满足GB/T 23445—2009 标准对Ⅲ型产品的断裂伸长率要求（30%）；此时涂膜的拉伸强度在2.2 MPa 以上，也完全标准对Ⅲ型产品的拉伸强度要求（1.8 MPa）[2]。因此，25%的Acronal誖P5033 乳胶粉添加量是满足标准对Ⅲ型产品要求的合适添加量，并有一定的富余空间。对涂膜进行耐水测试，结果表明，浸水后涂膜的断裂伸长率会稍有下降而拉伸强度略有升高，主要是浸水后水泥继续水化造成的。
2.3 桥接裂缝性能
混凝土收缩等因素造成的裂缝不可避免，在有保护层时允许其裂缝宽度放宽至0.4 mm，属于无害裂缝，而是否可以抵御混凝土后期开裂≤0.4 mm 的裂缝是评价防水材料持久性的关键所在，也就是我们说的桥接裂缝能力，其测试原理可详见图2 上半部描述。这一性能测试在目前的国标中并未体现，而它是国外防水材料常用的检测项目之一。本研究参考欧标ETAG 022《室内潮湿墙地面防水技术要求》Part 1进行静态桥接裂缝测试[3]，试验装置见图2 下半部。试验基材为加入钢丝或纤维的砂浆块，养护后在其一面分2 次涂覆JS 防水涂料，干膜总厚度约为1.5～2.0mm；养护至龄期后，通过推进下方螺栓直到试块有可见开裂纹，再以0.02 mm/min 速度使裂纹打开变成0.4 mm 的裂缝，保持裂缝宽度24 h 后观察防水涂层是否断裂或有破损孔洞。
防水材料不具备柔韧性就会随着基材的开裂而开裂，造成防水失效。如图3 所示，乳胶粉添加量较低时（10%～15%），涂膜没有足够的延展性而随基材一起开裂或出现破裂孔洞（这些孔洞在测试后几个小时内并未出现，而是在24 h 后观察到的）。聚合物乳胶粉添加量高的防水涂料并不代表其使用时桥接裂缝能力就更好，还与其所采用聚合物的内聚力有关：Acronal誖P 5033 乳胶粉在碱性条件下表现出特有的自交联性，在保持优异柔性的同时能提供可靠的内聚力。图3 和图4 表明Acronal誖P 5033 乳胶粉的添加量在20%以上时制得的JS 防水涂料均能桥接0.4mm 的裂缝，而VAE 乳胶粉在30%添加量时制得的JS 防水涂料会随基材一起开裂。后续试验（增加裂缝宽度）表明，添加25%～30% Acronal誖P 5033 乳胶粉的JS 防水涂料甚至可以桥接0.75～1.00 mm 的裂缝，涂膜表面仅有延伸纹路，并未出现断裂或孔洞。
2.4 与基材粘结力
除了防水涂膜自身的断裂伸长率和拉伸强度外，它与基材的粘结力也是重要的考量指标。不合要求的粘结强度通常会导致防水涂膜与基材的脱落，导致防水材料失效，常见现象就是厨卫间瓷砖和防水层从墙体整体脱落，或是地下室防水层起鼓漏水等。因此，GB/T 23445—2009 对Ⅲ型产品粘结力的要求是1.0MPa，高于Ⅰ型和Ⅱ型的0.5 MPa 和0.7 MPa，正是考虑了柔性防水材料易脱落的问题。本研究在固定Acronal誖P 5033 乳胶粉添加量为25%的条件下，测试不同水泥用量对JS 防水涂膜性能的影响。图5 是水泥添加量对断裂伸长率和拉伸强度的影响，图6 是水泥添加量对粘结强度的影响。从图5 和图6 可以得出如下结论：过高的水泥用量对JS 防水涂膜的断裂伸长率有负面影响，因为水泥颗粒及其水化产物较多时会包裹聚合物颗粒，从而导致聚合物成膜连续性下降，柔性降低；过低的水泥用量会使得防水涂膜与基材的粘结力下降，其长期耐水性也随之降低（这点可以从防水涂膜浸水后与基材的粘结力下降中看出）。综合这两项测试结果，水泥用量为30%～35%较为合适，这时制得的JS 防水涂料兼具耐久性和柔韧性。
3 结语
通过对配方中水泥和乳胶粉用量的平衡和调整，使采用高柔性丙烯酸胶粉Acronal誖P 5033 配制的干粉型JS 防水涂料既表现出优异的柔韧性，同时又具有较好的内聚力及与基材的粘结力。此外，Acronal誖P 5033 乳胶粉的自交联性也大大提升了制得的JS 防水涂料的桥接裂缝能力，能延长防水涂料的使用寿命。Acronal誖P 5033 乳胶粉可广泛用于柔性或半柔性类水泥基防水材料，如用于JS 防水涂料Ⅲ型产品，乳胶粉的推荐用量为25%；如用于半柔性防水浆料产品，推荐乳胶粉用量为5%～10%，而配方还要根据实际应用的性能要求进行优化和调整，以达到成本和能的平衡。
