MMA防水涂料在水工混凝土防護(hù)中的試驗(yàn)

臧志剛，宋立元

（1.遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計研究院有限公司，遼寧沈陽110003；2.遼寧省水利水電科學(xué)研究院，遼寧沈陽 110003）

1 概況

MMA防水涂料是由高性能的甲基丙烯酸甲酯（MMA）和固化劑等助劑配制（常用A，B，H3種組份的配比表示）而成的高分子聚合物彈性材料。該涂料可在常溫或低溫下迅速固化成為具有優(yōu)異耐磨、耐腐蝕的高耐久性無縫涂膜，固化后形成的高硬度膜具有杰出的濕熱穩(wěn)定性和抗紫外線性能。它粘度低，能夠自行滲入到防護(hù)體微細(xì)裂縫和孔隙中，并且在防護(hù)體表面形成一道高強(qiáng)度薄膜，不僅可以阻擋水分的侵入，而且還對防護(hù)體表面起到了很好的封閉防護(hù)作用。主要在有機(jī)玻璃、建筑裝飾、地坪防水、工業(yè)制件等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[1-3]。

該涂料能夠全面提高混凝土的抗?jié)B性能，但還需要研究其與混凝土之間的粘結(jié)性能，以及它對混凝土抗凍性能的影響。下文合遼寧營口某攔河閘防護(hù)工程，采用華南某公司提供的MMA防水涂料與砂漿試塊粘結(jié)強(qiáng)度、抗凍性能作對比試驗(yàn)及現(xiàn)場示范應(yīng)用研究。該產(chǎn)品基本性能，見表1。

2 粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)依據(jù)

試驗(yàn)參照日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISA6024，以抗折強(qiáng)度作為粘結(jié)強(qiáng)度指標(biāo)。

2.2 試件制備

水泥砂漿試件成型為40 mm×40 mm×160mm的棱柱體，水泥、標(biāo)準(zhǔn)砂、水配合比分別為：（450±2）g/鍋，（1350±5）g/鍋，（225±1）g/鍋。

表1 MMA防水涂料基本性能

試件成型后24 h脫模，然后放入裝滿水的盒中在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱（溫度(20±2)℃、濕度（95±5）%內(nèi)養(yǎng)護(hù)28 d以上。次試驗(yàn)的MMA防水涂料由A，B，H種配比組成，3種組份的配比分別為100∶100∶6，100∶100∶10，100∶100∶14。

2.3 試驗(yàn)過程

1）將養(yǎng)護(hù)28 d以上的砂漿試件從標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中取出，并在室溫下晾干，隨后用抗折試驗(yàn)機(jī)將試件折斷；

2）將試驗(yàn)機(jī)上折斷的砂漿試件按照原樣拼接在一起，然后用膠帶在砂漿試件斷裂處包裹密封固定，封閉之前要在斷裂面間預(yù)留出3 mm左右的縫隙；

3）裂隙內(nèi)灌漿前用小刀把試件注漿面的膠帶劃開，然后將配制好的不同配比的MMA防水涂料從開口處注入縫隙中，晾置20 min后，對未滿的裂縫再次填補(bǔ)直至飽滿；

4）在常溫下分別養(yǎng)護(hù)7 d和14 d，然后在砂漿抗折機(jī)上分別測定其抗折強(qiáng)度，并觀察斷裂面情況。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)粘結(jié)強(qiáng)度用水泥砂漿抗折強(qiáng)度指標(biāo)表示，水泥砂漿抗折強(qiáng)度按DL/T 5126-2001《聚合物改性水泥砂漿試驗(yàn)規(guī)程》第6.2節(jié)砂漿抗折強(qiáng)度試驗(yàn)所述公式計算，即：

式中：fb——抗折強(qiáng)度，MPa；P——破壞荷載，N；L——支撐圓柱之間的距離，mm；b——棱柱體正方形截面的邊長，mm。

通過試驗(yàn)并換算得3種配比的MMA防水涂料的粘結(jié)試驗(yàn)結(jié)果，見表2。

表2 不同配比合成的MMA防水涂料的粘結(jié)強(qiáng)度

由試驗(yàn)結(jié)果可知，MMA防水涂料隨著配合比中H組份的增加，材料的表干固化時間稍微縮短，但粘結(jié)強(qiáng)度逐漸減小。其中，以配比為A∶B∶H=100∶100∶6的MMA防水涂料的粘結(jié)強(qiáng)度最大。表明在現(xiàn)場施工時，要嚴(yán)格控制MMA的各組份配比，配比直接影響其粘結(jié)質(zhì)量。

3 抗凍性能試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)依據(jù)

試驗(yàn)按SL352-2006《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》第4.23節(jié)混凝土抗凍性試驗(yàn)的內(nèi)容進(jìn)行。試驗(yàn)儀器為混凝土快凍試驗(yàn)臺（HTD-B）。

3.2 試件制備

按照規(guī)程制作標(biāo)準(zhǔn)抗凍試件，尺寸為100 mm×100 mm×400 mm的棱柱體，混凝土試件的配合比，組成材料為水泥、細(xì)骨料、粗骨料、水、引氣減水劑，用量分別為：370，155，730，1 005 kg/m3，0.8%。

在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)28 d后，選一個較平整的矩形側(cè)面，用鋼刷打磨除去表面灰漿、雜物、油漬等，在室溫下晾干。然后將3種不同配比的MMA防水涂料均勻涂抹于試件表面，每種配比的材料涂抹2塊試件，每塊涂抹2遍，厚2～3 mm，時間間隔4 h。

3.3 試驗(yàn)過程

1）將混凝土抗凍試件一矩形側(cè)面打磨處理，晾干后將MMA防水涂料直接涂覆在其表面，置于室溫下養(yǎng)護(hù)14 d；

2）將3塊分別涂抹不同配比MMA防水涂料的試件放入混凝土抗凍試驗(yàn)臺，進(jìn)行300次凍融試驗(yàn)；

3）對另3塊用混凝土鉆心取樣試驗(yàn)機(jī)鉆透涂層并鉆到混凝土內(nèi)10～15 mm。每面鉆取4處，鉆頭尺寸為?5 cm；

4）然后將拉拔試驗(yàn)儀的試驗(yàn)鐵塊粘于鉆好的MMA防水涂料的表面，7 d后，用拉拔試驗(yàn)儀檢測MMA防水涂料與混凝土基面的黏結(jié)強(qiáng)度；

5）試件凍融300次以后，采用3）和4）步驟的方法，測試MMA防水涂料與混凝土基面的黏結(jié)強(qiáng)度。

3.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)對MMA防水涂料涂覆面測定4個黏結(jié)強(qiáng)度值，然后取其平均值作為試驗(yàn)結(jié)果值。試驗(yàn)結(jié)果及破壞面狀況，見表3。

表3 MMA防水涂料凍融前后與混凝土黏結(jié)強(qiáng)度及破壞狀況

由試驗(yàn)結(jié)果可知，配比為100∶100∶6的MMA防水涂料與混凝土基面之間的黏結(jié)強(qiáng)度在凍融作用前后變化較小，表明該配比的涂料抗凍性能良好，可以滿足多數(shù)工程混凝土修補(bǔ)防護(hù)需要。其他兩組配比的MMA防水涂料經(jīng)凍融循環(huán)后黏結(jié)性能下降明顯，單面涂層的混凝土試件甚至發(fā)生涂層脫落、失去黏結(jié)能力情況。

4 現(xiàn)場示范應(yīng)用

2014年，MMA防水涂料在遼寧營口某攔河閘混凝土翼墻得到了示范應(yīng)用。工程運(yùn)行3年多來，被MMA防水涂料防護(hù)的混凝土構(gòu)件表觀質(zhì)量已明顯優(yōu)于未被防護(hù)的構(gòu)件，隨著時間的推移，其提升混凝土耐久性的效果將日漸突出。

5 結(jié)語

通過試驗(yàn)與現(xiàn)場應(yīng)用表明，具有良好配比的MMA防水涂料能夠?qū)炷廉a(chǎn)生良好的憎水保護(hù)層，可有效防止混凝土抗?jié)B、抗凍融剝蝕，對混凝土表層的防護(hù)效果明顯加強(qiáng)。當(dāng)前該材料尚未在水利工程中推廣普及，隨著試驗(yàn)和示范應(yīng)用的不斷深入，MMA防水涂料必將在水利工程中得到更廣泛的應(yīng)用。

［1］陳理輝.混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的修補(bǔ)與結(jié)構(gòu)加固［J］.建材技術(shù)與應(yīng)用，2009（11）：24-26.

［2］代芳.甲基丙烯酸甲酯在聚合物混凝土中的應(yīng)用［J］.建材技術(shù)與應(yīng)用，2008（10）：10-11.

［3］蔣正武.混凝土結(jié)構(gòu)的表面防護(hù)技術(shù)［J］.新型建筑材料，2004（2）：12-14.

［4］楊金鑫,張伶俐,周子鵠,等.MMA防水涂料在城際高鐵防水中的應(yīng)用及其存在問題淺析［J］.中國建筑防水，2011（21）：11-15.