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0 前言
随着建筑科技的进步，一种新型化学建材正以飞快的速度在中国建筑界得到应用和发展，这就是聚合物水泥基复合材料，其中重要的一类就是聚合物防水砂浆。因为聚合物分子扩散能力强，能渗透到基层材料表面的毛细孔和裂缝中， 堵塞缝隙，乳液凝聚时产生的细丝能在砂浆和基体之间产生桥接效应，形成机械粘接，且聚合物在水泥浆与骨料间形成具有较高粘结力的膜, 并堵塞砂浆内的孔隙从而大大改善砂浆的性能[1]。
利用聚合物改性防水砂浆的综合技术性能较好，发展前景乐观。然而，工程中所使用的砂浆往往只能够满足某一特定功能的要求，由于某一性能的改善有可能导致其他性能的下降。尤其是一些研究实践中出现强度偏低的问题较为突出。因此，如何提高砂浆的强度仍是聚合物防水砂浆研发人员所关心的问题。研究表明[2]，将一些无机填料掺入聚合物中对复合材料的各项性能会有一定程度的改善和提高。本文研究了无机填料（如凹凸棒土，沸石等）对聚合物防水砂浆性能改善的影响，以期获得强度较高的聚合物砂浆。
1 原材料及试验内容
1.1 原材料
水泥: P·Ⅱ42.5R 硅酸盐水泥，其性能见表1。
砂:中砂，细度模数2.40，堆积密度1580kg/m3，表观密度2610kg/m3，含泥量为2.0%。
粉煤灰：嘉兴某公司提供的Ⅱ级灰，其性能见表2。
纤维素醚：HK-75000S 羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）。
凹土：由江苏盱眙某公司产。纳米凹土系东南大学土木工程材料重点实验室制备，其微观形态见图1。
减水剂： 江苏某公司生产的JM-B 萘系高效减水剂。
聚合物：由嘉兴某公司提供。
沸石：由浙江某公司提供。
消泡剂（E）：苏州某公司生产。
水：自来水。
1.2 试验方法
聚合物防水砂浆配合比见表3。聚合物防水砂浆的性能试验按照JC/T 984-2005《聚合物水泥防水砂浆》规定进行。主要内容如下：
（1）将原矿纳米凹土分别以水泥质量的3%、4%、5%掺入聚合物防水砂浆中， 并研究不同掺量纳米凹土对聚合物防水砂浆抗压强度、抗折强度、粘结强度抗渗性和耐久性等性能的影响。
（2）初步试验结果表明聚合物掺量4%时防水砂浆性能改善最佳，故将4%的聚合物分别与2%的纳米凹土[3]， 8%、10%、12%的沸石[4]复合，研究它们对聚合物砂浆的改性效果。
（3）将4%聚合物、2%纳米凹土和10%沸石粉复合，研究聚合物防水砂浆的各性能改善效果。
2 无机填料对防水砂浆性能的影响
2.1 试验结果
无机填料对聚合物防水砂浆性能影响的试验结果见表4 和表5。
2.2 试验分析
2.2.1 无机填料对聚合物防水砂浆凝结时间的影响
由表4 可以看出，8 组防水砂浆初凝时间均大于45 min，终凝时间均小于12 h，满足JC/T 984—2005 对凝结时间的要求。聚合物掺量逐渐增大时，砂浆凝结时间有加快倾向，这可能由于聚合物对水泥有加速凝结作用所致。纳米凹土和沸石对聚合物防水砂浆的凝结时间影响不明显。
2.2.2 无机填料对聚合物防水砂浆强度的影响
由表4 可知，当聚合物掺量为4%时，防水砂浆的抗压和抗折强度明显大于聚合物掺量为3%和5%时的强度。故无机填料与聚合物复合的试验中聚合物的掺量选择4%。
图2 为不同无机填料掺量的聚合物防水砂浆抗压、抗折强度的比较图。在图2 中，比较第5、6、7组数据可以看出，随着沸石掺量的增加，聚合物防水砂浆的抗压和抗折强度均有增加， 在沸石掺入10%时，抗压和抗折强度均达到最大。且第5 组和第6 组防水砂浆的抗压强度达到了JC/T 984-2005 中抗压强度不小于24MPa 的要求，而抗折强度均未达到标准中规定不小于8.0MPa 的要求。可见10%沸石与4%聚合物复合对防水砂浆的强度有较好的改善作用。
从图2 还可以看出， 第4、8 组防水砂浆的抗压、抗折强度均不达标。当沸石与纳米凹土同时与聚合物复合时，对防水砂浆的强度并无提高，反而有降低效果。这可能是因为沸石的多孔性结构被超细的纳米凹土填充， 失去了两者本来拥有的作用，起到了相反的效果所致。由于无机填料增强的效果受到粒子和分子链间结合的牢固程度的制约。两者在界面上的亲和性越好，结合力愈大，增强作用就越明显。在许多情况下，这种结合力可采用一定的化学处理方法或加入偶联剂加以强化，甚至使惰性填料变为活性填料[5]。本研究尚未采取这种措施，这也是强度整体偏低的原因之一。由表4 可知，8 组防水砂浆的压折比均不满足标准JC/T 984-2005 中规定的小于3 的要求， 对于这个问题，西北建筑网有报道：国家发改委办公厅发改办工业[2008]1242 号文中将国家行业标准JC/T984—2005 《聚合物水泥防水砂浆》列入了修订计划。去掉压折比指标就是本次标准修订的主要内容之一。
2.2.3 无机填料对聚合物防水砂浆粘结强度的影响
由表4 可以看出， 随着聚合物掺量的增加，防水砂浆粘结强度在聚合物掺量4%时出现峰值，故接下来的粘结强度试验中聚合物的掺量选择4%。图3 为不同无机填料掺量的聚合物防水砂浆粘结强度试验结果曲线图。由图3 可以看出，粘结强度整体不够高，未达到JC/T 984-2005 的要求（7d粘结强度达到1.0MPa 以上，28d 粘结强度达到1.2MPa 以上）。第5 组砂浆的粘结强度达到最大值，说明单掺8%沸石对聚合物防水砂浆的粘结强度改善效果最佳。因为沸石矿物形成多孔格架状构造,晶格内部有大量彼此连通的空腔与管道, 与聚合物复合后改善了硬化后砂浆的微观结构，从而提高了砂浆的粘结强度。
比较表5 中第2 和第8 组可以明显地看出，双掺纳米凹土和沸石后，聚合物防水砂浆的粘结强度明显降低了，这是因为超细颗粒的纳米凹土没有发挥自身优势， 对沸石的多孔性结构有一定反面作用，起到了相反的效果。
2.2.4 无机填料对聚合物防水砂浆抗渗性的影响
JC/T 984-2005 要求聚合物防水砂浆7d 抗渗压力达到1.0MPa 以上，28d 抗渗压力达到1.5MPa 以上。试验结果表明，8 组防水砂浆的7d 抗渗压力均达到要求，2、3、4、5、6 组防水砂浆的28d 抗渗压力达标。为了探明沸石掺量对聚合物防水砂浆抗渗性的影响，在抗渗压力达到1.6 MPa 后取出试件，沿圆台体试件中心轴垂直劈开，量得10 点的渗水高度，并取其平均值，用平均渗水高度（见表5）比较抗渗性。从测得的渗水高度来看，沸石掺量为10%时渗水高度较低，也就是抗渗性较好。
总的看来，单掺沸石粉比单产纳米凹土对聚合物防水砂浆的改善效果好。由于沸石具有特殊的格架状晶体结构,决定了它具有吸附性、离子交换性和较高的火山灰活性等物理化学性质。沸石粉的活性是因活性成分SiO2和Al2O3与水泥化过程中释放的CH 发生反应,使其转化为CSH 凝胶和铝酸盐。与聚合物复合后，填充了砂浆内部的毛细孔，降低了砂浆的孔隙率， 并使得砂浆内部孔隙更加细小化，硬化后砂浆的微观结构得以改善, 从而提高防水砂浆的抗渗性。而双掺凹土与沸石对防水砂浆的抗渗性几乎没有改善效果。
2.2.5 无机填料对聚合物防水砂浆耐久性的影响
表5 中的试验结果表明，8 组聚合物防水砂浆砂浆的耐热性、耐碱性和抗冻性均满足JC/T 984-2005 规定要求。说明无机填料对聚合物防水砂浆没有不利的影响。
3 结论
（1）无机填料对聚合物防水砂浆的凝结时间影响不明显。
（2）随着沸石掺量的增加，聚合物防水砂浆的抗压和抗折强度均有增加， 在沸石掺量为10%时，砂浆抗压和抗折强度均达到最大。压折比也较小，柔性较佳。纳米凹土对聚合物防水砂浆的强度改善效果不明显。
（3）掺入无机填料后聚合物防水砂浆的粘结强度提高幅度不大。沸石掺量为8%时，聚合物防水砂浆的粘结强度达到一个峰值。
（4）单掺沸石粉比单掺纳米凹土对聚合物防水砂浆的改善效果好。当单掺沸石10%时，渗水高度最低。
（5）8 组试件经过耐热、耐碱、抗冻性试验均未发生开裂、剥落。说明无机填料对聚合物防水砂浆没有不利的影响。
