聚合物水泥防水涂料拉伸性能研究

于 浩 中國(guó)建筑第八工程局有限公司科技部業(yè)務(wù)經(jīng)理

李 磊 中國(guó)建筑第八工程局有限公司科技部副經(jīng)理

近年來(lái)，隨著地產(chǎn)行業(yè)及地下軌道交通行業(yè)的快速崛起，防水材料的使用量大幅增加。但由于多數(shù)防水材料自身存在質(zhì)量缺陷，同時(shí)施工過(guò)程存在大量問(wèn)題，導(dǎo)致材料發(fā)生開(kāi)裂，影響其在耐潮、耐酸、耐堿等方面的耐久性，眾多安全隱患也隨之出現(xiàn)[1]。

聚合物水泥防水涂料主要由聚合物分散劑及水泥復(fù)配而成，可直接溶于水。區(qū)別于其他瀝青基、焦油基等污染型防水材料，該涂料是一種雙組份綠色環(huán)保型防水材料[2]。此外，該涂料具有強(qiáng)度高、可濕作業(yè)、防水性能優(yōu)異以及施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)[3]。

對(duì)于聚合物水泥防水涂料這類材料而言，拉伸性能是其固有性能，主要表現(xiàn)為隨著填料種類、目數(shù)的變化，拉伸性能的試驗(yàn)值呈現(xiàn)上升或下降現(xiàn)象。盡管現(xiàn)有關(guān)于聚合物水泥防水涂料拉伸性能的相關(guān)研究眾多，但填料對(duì)于聚合物水泥防水涂料拉伸性能的影響并未引起人們重視，相關(guān)研究也未見(jiàn)系統(tǒng)報(bào)道。因此，本文主要討論聚合物水泥防水涂料填料的種類以及目數(shù)對(duì)其拉伸性能的影響。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要原材料

本文試驗(yàn)部分所需的主要原材料有以下幾種。

（1）丙烯酸乳液S400F。北京東方石油有機(jī)化工廠產(chǎn)品，主要參數(shù)：固含（58.47%），粘度（720 mPa?s），PH（7～8）。

（2）填料。填料包括石英粉（325 目、650目、800目、1200目）、輕重質(zhì)碳酸鈣（800目）以及沉淀硫酸鋇（800 目）。

（3）42.5 級(jí)硅酸鹽水泥。云南昆鋼嘉華水泥有限公司出品。

（4）減水劑C-SP。粉末狀聚羧酸系減水劑，為云南山峰工貿(mào)有限公司產(chǎn)品。

1.2 防水涂料制備

防水涂料制作及試驗(yàn)方法參照文獻(xiàn)[4]進(jìn)行。防水涂料配方如表1 所示。

表1 防水涂料配方

1.3 測(cè)試方法

本文拉伸試驗(yàn)方法參照標(biāo)準(zhǔn)[5]中的方法進(jìn)行，采用深圳瑞格爾生產(chǎn)的RGT-10 型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。

2 結(jié)果與討論

2.1 填料種類對(duì)防水涂料拉伸性能的影響

參照表1 配方，按照標(biāo)準(zhǔn)要求分別對(duì)未處理及分別經(jīng)過(guò)加熱處理、酸處理及堿處理防水涂料拉伸性能進(jìn)行測(cè)試并分析對(duì)比，討論不同填料種類對(duì)防水涂料拉伸性能的影響。

2.1.1 未處理的防水涂料漆膜的拉伸性能

未處理的防水涂料漆膜的拉伸性能試驗(yàn)結(jié)果如圖1 所示。

由圖1 可以看出，在填料種類相同時(shí)，隨著聚合物水泥防水涂料斷裂延伸率增大，其拉伸強(qiáng)度逐漸變小。以沉淀硫酸鋇作為填料時(shí)，拉伸強(qiáng)度較差；以輕重質(zhì)碳酸鈣作為填料時(shí)，斷裂延伸率較差；而采用石英粉制備的聚合物水泥防水涂料，斷裂延伸率及拉伸強(qiáng)度都較為優(yōu)異。

圖1 不同填料制備的聚合物水泥防水涂料無(wú)處理時(shí)的拉伸性能

2.1.2 處理后的防水涂料漆膜的拉伸性能

采用不同填料制備的聚合物水泥防水涂料經(jīng)過(guò)不同方法處理后的拉伸性能測(cè)試結(jié)果圖2 和圖3 所示。

通過(guò)圖2、圖3 可以看出，經(jīng)過(guò)熱處理的聚合物水泥防水涂料的斷裂延伸率低于未經(jīng)處理的涂料，但其拉伸強(qiáng)度保持率顯著增大。究其原因，當(dāng)采用熱處理時(shí)，原本穩(wěn)定的聚合物分子與填料粒子發(fā)生聚合反應(yīng)，宏觀上表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度保持率增大，斷裂延伸率基本穩(wěn)定[6]。

圖2 不同填料制備的防水涂料處理后的斷裂延伸率

圖3 不同填料制備的防水涂料處理后的拉伸強(qiáng)度保持率

此外，當(dāng)進(jìn)行堿處理和酸處理時(shí)，填料為石英粉和沉淀硫酸鋇的防水涂料斷裂延伸率都增大，其拉伸強(qiáng)度雖然有所下降，但保持率基本穩(wěn)定在75%左右。這是由于涂料經(jīng)過(guò)酸、堿處理后，分子間作用力減小，韌性增大，導(dǎo)致斷裂延伸率上升，拉伸強(qiáng)度下降[7]；而當(dāng)以輕重質(zhì)碳酸鈣作為填料時(shí)，會(huì)與碳酸鈣發(fā)生反應(yīng)生成CO2氣體，導(dǎo)致原本的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)遭到破壞，發(fā)生膨脹甚至氣泡，因此其斷裂延伸率上升，拉伸強(qiáng)度保持率會(huì)略有下降[8]。

通過(guò)上述性能對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，石英粉作為填料制得的防水涂料的強(qiáng)度和韌性最為優(yōu)異。

2.2 填料目數(shù)對(duì)防水涂膜拉伸性能的影響

在此部分試驗(yàn)中，測(cè)試不同石英粉目數(shù)（325 目、650 目、800 目、1200 目）時(shí)拉伸強(qiáng)度及斷裂延伸率曲線，結(jié)果如圖4所示。

圖4 填料目數(shù)對(duì)防水涂料拉伸性能的影響

由圖4 可以看出，對(duì)于同一填料種類，隨著目數(shù)增加，拉伸強(qiáng)度逐漸上升，斷裂延伸率上升至650 目后保持穩(wěn)定。這是由于當(dāng)填料目數(shù)較低時(shí)，相應(yīng)的顆粒粒徑較大，根據(jù)堆積效應(yīng)，形成的膜結(jié)構(gòu)不致密，斷裂延伸率和拉伸強(qiáng)度均較低[14]。隨著填料目數(shù)增加，粒徑逐漸變小，粉體粒子能夠被均勻包覆，使得填料能夠作為分散相均勻分散在乳液連續(xù)相中，所得的涂料力學(xué)性能提升[9]。綜上所述，采用650 ～800目之間的石英粉作為填料制得的聚合物水泥防水涂料的拉伸性能最好。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)采用石英粉制備聚合物水泥防水涂料時(shí)，拉伸性能最優(yōu)異，且斷裂延伸率與拉伸強(qiáng)度成反比，即斷裂延伸率越大，漆膜的拉伸強(qiáng)度越小。當(dāng)填料種類一定時(shí)，隨著填料目降低，聚合物水泥防水涂料的斷裂延伸率和拉伸強(qiáng)度均較低，主要原因是防水涂料結(jié)構(gòu)不致密，而當(dāng)目數(shù)增加到650 目以上后，影響逐漸變?nèi)?。由于堆積效應(yīng)的影響，650 ～800 目下的石英粉對(duì)聚合物水泥防水涂料拉伸性能具有顯著的增強(qiáng)效應(yīng)。