聚合物水泥防水砂浆

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摘 要：随着建筑行业对内外墙防水施工要求的提高，市场上对防水砂浆的需求量和性能要求也日益提高，文章研究了如何对普通防水砂浆进行改性，获得一种性能更优的聚合物防水砂浆。
关键词：聚合物；改性；聚合物防水砂浆
为适应建筑行业的发展需要，越来越多的新型建材产品投入应用，防水砂浆作为主要的墙体防水产品在建筑工程中的应用已经十分普遍。传统的防水砂浆是以水泥、填料和添加其它防水剂组成的普通防水砂浆，通常施工厚度在2cm左右才能起到防水效果，而且随着时间的推移，防水性能也会大大折扣。本文将介绍通过调整填料粒径和添加聚合物外加剂的方式，研究对粘结强度、抗渗压力、抗折、抗压强度等性能进行试验总结，为今后防水施工提供更多的思路。
1 原材料
水泥：采用“冀东”42.5R普通硅酸盐水泥，符合《通用硅酸盐水泥》（GB/T175-2007）。 骨料：采用石英砂，符合《建筑用砂》（GB/T14684-2001）标准，中砂II区。矿粉：符合《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T18046-2000）中S95级的要求。减水剂：广东龙湖科技有限公司生产的2651F。疏水剂：广东龙湖科技有限公司生产的B1490。可再分散乳胶粉：山东方达康工业有限公司。纤维素醚：HPMC。
2 试验方法
对于防水砂浆最主要的性能参照JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》进行聚合物防水砂浆的粘结强度、抗渗压力、抗折、抗压强度试验，具体的物理力学性能指标依照JC/T984-2011《聚合物水泥防水砂浆》表一的规定。基准灰沙比为：1：1.2。
3 试验结果与分析
3.1 可再分散乳胶粉对砂浆基本性能的影响。在水灰比不变的前提下，改变可再分散乳胶粉掺加量（以占胶凝材料量计），可以明显看到砂浆各项性能的变化。其试验数据如表1所示：
表1 可再分散乳胶粉对砂浆基本性能的影响
编号掺量（%）稠度（mm）28d抗压强度
（MPa）粘结强度（MPa）抗渗压力（MPa）
Y-12.28820.70.631.58
Y-23.37623.40.921.77
Y-34.47125.61.281.84
Y-45.56424.11.561.82
Y-56.65322.41.471.86
从上表中可以看出，随着可再分散乳胶粉掺量的增加，砂浆拌合物的稠度降低，即粘稠度增加。这是因为乳胶粉入水溶解后，在乳化成膜的过程中，增加了砂浆的内聚力，导致流动性下降。
砂浆的粘结强度随着可再分散乳胶粉掺量的增加而增加，在掺量为5.5%时，粘结强度即可达到了1.56MPa，远远大于JC/T984-2011标准的规定。砂浆的抗渗压力随着可再分散乳胶粉掺量的增加而提高，但变化不大。这是因为随着乳胶粉掺量的提高，虽然表面成膜性能提高，但是整个体系向塑料方向发展。在高乳胶粉掺量的情况下，固化后砂浆中的聚合物相逐渐超过无机水化产物的相，砂浆发生质的改变，变成一个弹性体，这就可能使砂浆中含有许多大毛细孔，毛细孔的存在影响了砂浆的抗渗性能。
3.2 纤维素醚对砂浆基本性能的影响。
表2 纤维素醚对砂浆基本性能的影响
编号掺量（%）稠度（mm）粘结强度（MPa）抗折强度（MPa）抗压强度（MPa）抗渗强度（MPa）
Y-10.0476.50.867.417.60.8
Y-20.0583.21.288.725.81.0
Y-30.0690.61.468.226.71.3
Y-40.0795.31.577.622.61.1
从表2中可以看出，随着纤维素醚掺量的增加，砂浆流动性、粘结强度逐渐增加，抗渗性能和抗折、抗压强度先增加后降低。这是因为纤维素醚的保水增稠作用，稠度的增加能提高砂浆的粘结强度，而保水性能的提高，能够提供给水泥水化所需足够的水分，进而增加砂浆的强度。但是另一方面，纤维素醚的“引气”作用会使砂浆中的气泡数量逐渐增多，气泡的增多占据了原本砂石所占的位置，过高的纤维素醚掺量造成了砂浆试块抗折、抗压强度的降低，为了使两种作用达到最佳的平衡点，我们取纤维素醚的最适掺量为0.06%。
4 作用机理分析
4.1 可再分散乳胶粉的作用机理。当将掺有可再分散乳胶粉的干混砂浆加入水中搅拌时，在亲水性的保护胶体以及机械剪切的作用下，乳胶粉颗粒分散到水中，其影响的机理来自多方面，有的乳胶粉在分散时对水的亲和带来的影响，有乳胶粉分散后黏度不同带来的影响，有对砂浆含气量提高以及气泡分布带来的影响，目前较为普遍的观点是，可再分散乳胶粉对水的亲和性与黏稠度的增加有助于砂浆内聚力的提高，从而改变砂浆的粘结性能以及流动性能。随后，含有乳胶粉分散液的湿砂浆施工于作业面上，随着水分在三个层面上的减少—基层的吸收、水泥水化反应消耗、面层水分向空气中挥发，树脂颗粒逐渐靠近，界面逐渐融合，最终成为连续的高分子薄膜，这一过程主要发生在砂浆的气孔以及固体的表面。随着最终聚合物薄膜的形成，在固化的砂浆中形成了由无机与有机粘结剂构成的框架体系，即水硬性材料构成脆硬性骨架，可再分散乳胶粉在间隙与固体表面成膜构成柔韧性连接。
4.2 纤维素醚的作用机理。纤维素醚本身的保水性来自于纤维素醚本身的溶解性和去水化作用。纤维素分子链虽然含有大量水化性很强的羟基，但本身并不溶于水，这是因为纤维素结构有高度的结晶性。单靠羟基的水化能力还不足以破坏分子间强大的氢键和范德华力。所以在水中只溶胀不溶解，当分子链中引入取代基时，不但取代基破坏了氢键，而且因相邻链间取代基嵌入而破坏链间氢键，取代基越大拉开分子间距离越大。纤维素晶格膨化后，溶液进入，纤维素醚成为水溶性，形成高黏度溶液。
5 结论
5.1 乳胶粉对砂浆的影响： 可再分散乳胶粉可以较好的改善砂浆的粘聚性， 提高材料的粘结力、内聚力，降低材料的吸水性、降低材料的孔隙率，增强材料的抗折强度、柔韧性、耐碱性和耐热性，提高材料的施工性能。其掺量为5.5%（占胶凝材料量计）时， 既能达到预期效果。
5.2 HPMC对砂浆性能的影响： 主要是起的作用是保水增稠性， 对粘结强度和抗渗性能也有所提高，同时降低基体的吸水率。
5.3 减水剂能降低砂浆的水灰比，在减少水泥用量前提下，增加砂浆密实度。短纤维除能增加砂浆抗开裂性能外，也能一定程度上提高砂浆的抗渗性能。
5.4 聚合物防水砂浆的配合比为：灰沙比1：1.2；外加剂按照占胶凝材料量计，可再分散乳胶粉掺量5.5%；纤维素醚掺量0.06%；减水剂掺量0.4%；疏水剂掺量1%。砂浆能获得最优的综合性能，达到抗渗防水的要求。
参考文献
[1] 王栋民，张琳.干混砂浆原理与配方指南[J].化学工业出版社，2010.
作者简介：郭晓军（1985.12- ），男，山东青岛人，烟台聚和建材有限公司实验室主任，本科，研究方向：建筑材料；王鑫，女，山东威海人，研究生，烟台汽车工程职业学院，助教，研究方向：载运工具运用工程。