聚合物對(duì)濕鋪防水卷材專用水泥基粘結(jié)劑性能的影響

李祥祥，林濤，范福祥

（北京東方雨虹防水技術(shù)股份有限公司，北京 100123）

0 前言

濕鋪防水卷材可在潮濕基面施工，施工時(shí)不需要進(jìn)行熱熔，受基層和施工環(huán)境的影響較小，并且濕鋪防水卷材減少了施工步驟，縮短了施工周期[1]。在濕鋪防水卷材施工時(shí)通常會(huì)采用普通水泥加水?dāng)嚢璩伤鄡魸{作為粘結(jié)劑，當(dāng)基層產(chǎn)生形變時(shí)，容易開裂或與基層粘結(jié)不牢，形成竄水通道，影響防水效果。另外，水泥凈漿當(dāng)使用在剪力墻等吸水率較大的基層時(shí)，失水過快會(huì)導(dǎo)致水泥水化不足，常會(huì)造成防水卷材與基層脫離，影響防水效果。為提升水泥基材料的柔性及其與水泥基層的粘結(jié)力，可摻入可分散乳膠粉類的聚合物進(jìn)行改性。同時(shí)會(huì)添加一定量的纖維素醚來提升保水性，提高材料的施工性。本文通過測(cè)試水泥基粘結(jié)劑抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、壓折比、拉伸粘結(jié)強(qiáng)度及其與防水卷材的剝離強(qiáng)度，研究了3 種不同類型的可再分散乳膠粉及摻量、3 種不同黏度的纖維素醚及摻量對(duì)水泥基粘結(jié)劑性能的影響，為濕鋪防水卷材專用水泥基粘結(jié)劑的研究提供參考。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

水泥：P·O42.5，河北遠(yuǎn)大環(huán)保科技有限公司；濕鋪?zhàn)哉尘聿模?.5 mm 厚，SAM-921 ES 型，北京東方雨虹防水股份有限公司；羥甲基丙基纖維素醚：黏度分別為10 000、40 000、100 000 mPa·s，山東赫達(dá)股份有限公司；可再分散乳膠粉：來源及主要技術(shù)性能見表1。

表1 可再分散乳膠粉的類型及生產(chǎn)廠家

1.2 試驗(yàn)儀器

LBY-V1 型拉拔試驗(yàn)機(jī)：北京天譽(yù)科技有限公司；YAW-300C 水泥抗折抗壓一體機(jī)：濟(jì)南永邦試驗(yàn)儀器有限公司；萬能試驗(yàn)機(jī)（精度1 級(jí)）：美斯特工業(yè)系統(tǒng)（中國(guó)）有限公司。

1.3 試驗(yàn)方案

（1）固定水泥用量為100 g，拌合水為40 g，分別采用EVA類5010N、苯丙類FX7000 和丁苯類PSB150 膠粉，摻量分別為水泥質(zhì)量的0、2%、4%、6%、8%、10%，制備水泥基粘結(jié)劑，并測(cè)試材料的性能，考察不同類型可再分散乳膠粉及摻量對(duì)水泥基粘結(jié)劑性能的影響。

（2）固定水泥用量為100 g，拌合水為40 g，膠粉摻量6 g，不同黏度的羥甲基丙基纖維素醚摻量分別占水泥質(zhì)量的0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%，制備水泥基粘結(jié)劑，測(cè)試材料的性能，考察纖維素醚黏度及摻量對(duì)水泥基粘結(jié)劑性能的影響。

1.4 試驗(yàn)方法

根據(jù)GB/T 29756—2013《干混砂漿物理性能試驗(yàn)方法》成型及測(cè)試水泥基粘結(jié)劑的抗壓、抗折強(qiáng)度，計(jì)算壓折比。按照J(rèn)GJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法》成型并測(cè)試與水泥試塊拉伸粘結(jié)強(qiáng)度、保水率及稠度。依據(jù)GB/T 35467—2017《濕鋪防水卷材》成型及測(cè)試濕鋪防水卷材施工后與基層的剝離強(qiáng)度。

2 結(jié)果與討論

2.1 膠粉類型及摻量對(duì)水泥基粘結(jié)劑力學(xué)性能的影響

2.1.1 對(duì)抗壓、抗折強(qiáng)度和壓折比的影響（見圖1～圖3）

圖1 膠粉類型及摻量對(duì)水泥基粘結(jié)劑抗壓強(qiáng)度的影響

圖3 膠粉類型及摻量對(duì)水泥基粘結(jié)劑壓折比的影響

由圖1 可以看出，水泥基粘結(jié)劑的抗壓強(qiáng)度均隨著膠粉摻量的增加而降低，且丁苯類膠粉PSB150 對(duì)水泥基粘結(jié)劑抗壓強(qiáng)度的降低程度要稍小于5010N 和FX7000。因?yàn)榭稍俜稚⑷槟z粉含有一定量的表面活性劑，在攪拌過程中會(huì)引入大量的微小氣泡，當(dāng)膠凝材料水化固化后，內(nèi)部就會(huì)存在大量的氣孔，造成抗壓強(qiáng)度降低。另一方面，EVA 類和苯丙類膠粉中的不飽和酸酯單體在堿性環(huán)境下發(fā)生水解反應(yīng)，釋放出RCH2COO-，在溶液中與Ca2+反應(yīng)生產(chǎn)有機(jī)鈣鹽，降低了C-SH 中的Ca/Si 比，減少了體系中的Ca（OH）2的含量，降低了材料的強(qiáng)度[2]。

由圖2、圖3 可以看出，隨膠粉摻量的增加，水泥基粘結(jié)劑的抗折強(qiáng)度逐漸提高，壓折比逐漸減小，可再分散乳膠粉摻量≥6%時(shí)，抗折強(qiáng)度提高幅度減小，且壓折比減小的趨勢(shì)也變緩。這是由于在水泥水化過程中，隨著體系中的水分不斷減少，聚合物顆粒不斷被擠壓，凝結(jié)成連續(xù)網(wǎng)狀體，最后在水泥水化物表面及水泥漿體固化后產(chǎn)生的毛細(xì)孔中形成連續(xù)的薄膜，填充了水化產(chǎn)物中的孔隙，增大了體系的柔性[3]。

圖2 膠粉類型及摻量對(duì)水泥基粘結(jié)劑抗折強(qiáng)度的影響

2.1.2 對(duì)拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的影響（見圖4）

圖4 膠粉類型及摻量對(duì)水泥基粘結(jié)劑拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的影響

由圖4 可以看出，隨著膠粉摻量的增加，水泥基粘結(jié)劑的粘結(jié)強(qiáng)度先提高后趨于平緩。當(dāng)在水泥基層批刮后，聚合物微粒會(huì)隨著漿體中的水分遷移至與水泥基層接觸的界面上，由于聚合物顆粒粒徑小于水泥空隙孔徑，聚合物顆粒可以隨著水分遷移至水泥基層的孔隙中，在孔隙及毛細(xì)管內(nèi)成膜，并牢牢地吸附在基體表面，提高了與水泥基層的粘結(jié)強(qiáng)度。

3 種可再分散乳膠粉中的最低成膜溫度從高到低依次為5010N＞FX7000＞PSB150，因此，聚合物粒子在初期成膜時(shí)PSB150 的成膜性優(yōu)于FX7000 和5010N。摻丁苯類PSB150乳膠粉的水泥漿體柔韌性更佳，宏觀上表現(xiàn)為抗折強(qiáng)度整體高于摻5010N 和FX7000 的，與基層的粘結(jié)強(qiáng)度從高到低依次為PSB150＞FX7000＞5010N。

2.1.3 對(duì)防水卷材與水泥基粘結(jié)劑剝離強(qiáng)度的影響（見圖5）

圖5 膠粉類型及摻量對(duì)防水卷材與水泥基粘結(jié)劑剝離強(qiáng)度的影響

由圖5 可見，隨著膠粉摻量的增加，水泥基粘結(jié)劑與防水卷材的剝離強(qiáng)度先增加后趨于平緩，且摻PSB150 膠粉的剝離強(qiáng)度最高。原因是摻乳膠粉的水泥漿體引入了大量微小氣泡，起到“滾珠”作用，觸變性增加，流動(dòng)性比水泥凈漿高。在施工中經(jīng)過輥壓，摻入膠粉的漿體更易填充基層和防水卷材中的凹凸不平處，使卷材與水泥漿體、水泥漿體與基層之間形成微觀上的“完全潤(rùn)濕”。當(dāng)水泥漿體水化完成固化后，卷材與水泥粘結(jié)層、水泥粘結(jié)層與基層形成了微觀上的“滿粘”，形成物理榫卯結(jié)構(gòu)，宏觀上粘結(jié)牢固，力學(xué)性能上表現(xiàn)為粘結(jié)剝離強(qiáng)度提高[4]。

另外，SAM-921 ES 型自粘防水卷材的粘結(jié)層主要是改性瀝青，含有飽和碳碳、碳?xì)洹⒎辑h(huán)、環(huán)烷烴等官能團(tuán)結(jié)構(gòu)。PSB150 和FX7000 中存在苯乙烯和不飽和官能團(tuán)共軛體系，電子云分布在整個(gè)共軛體系中，可以與瀝青質(zhì)中的芳環(huán)及SBS 類聚合物的電子云之間形成色散力，宏觀上表現(xiàn)為摻PSB150 和FX7000 的水泥基粘結(jié)劑與防水卷材的剝離強(qiáng)度要高于摻5010N 膠粉的。此外，PSB150 的Tg 值比FX7000低，Tg 值越低，膠膜柔性越強(qiáng)，相應(yīng)地?fù)絇SB150 的水泥粘結(jié)劑與防水卷材剝離強(qiáng)度比摻FX7000 的要高。

2.2 纖維素醚黏度及摻量對(duì)水泥基粘結(jié)劑性能的影響

2.2.1 對(duì)保水率和稠度的影響（見圖6、圖7）

圖6 纖維素醚黏度及摻量對(duì)水泥基粘結(jié)劑保水率的影響

圖7 纖維素醚黏度及摻量對(duì)水泥基粘結(jié)劑稠度的影響

由圖6 可見，隨著纖維素醚摻量的增加，水泥基粘結(jié)劑的保水率不斷增大；相同摻量時(shí)，纖維素醚的黏度越大，對(duì)游離水的束縛能力越大，保水率越大。

由圖7 可見，隨著10000、40000 mPa·s 纖維素醚摻量的增加，水泥基粘結(jié)劑的稠度先增大后減小。主要是因?yàn)槔w維素醚的加入可以引入微小氣泡，起到“滾珠”作用，起到了觸變潤(rùn)滑的作用，因而稠度變大；隨著纖維素醚摻量進(jìn)一步增加，體系黏度增大，稠度變小。高黏度纖維素醚對(duì)于體系的黏度增加要強(qiáng)于低黏類，對(duì)于體系束縛力更強(qiáng)，使得體系的流動(dòng)性降低，稠度逐漸減小。

2.2.2 對(duì)抗壓、抗折強(qiáng)度和壓折比的影響（見圖8～圖10）

圖8 纖維素醚黏度及摻量對(duì)水泥基粘結(jié)劑抗壓強(qiáng)度的影響

圖9 纖維素醚黏度及摻量對(duì)粘結(jié)劑抗折強(qiáng)度的影響

圖10 纖維素醚黏度及摻量對(duì)粘結(jié)劑壓折比的影響

由圖8～圖10 可見：

（1）隨著纖維素醚摻量的增加，水泥基粘結(jié)劑的抗壓強(qiáng)度逐漸降低，黏度100 000 mPa·s 的纖維素醚對(duì)水泥基粘結(jié)劑抗壓強(qiáng)度的影響更為明顯。主要原因是纖維素醚可以引入微小氣泡，并且在氣泡的液膜形成定向吸附，提高了氣泡液膜的強(qiáng)度，起到穩(wěn)泡的作用，使得固化后的體系孔隙率增大，抗壓強(qiáng)度降低。

（2）隨著纖維素醚摻量的增加，水泥基粘結(jié)劑的抗折強(qiáng)度降低。主要是因?yàn)槔w維素醚大分子在水泥水化物和空隙中沉積，影響了水化發(fā)展，但是這些柔性聚合物不能聚集凝結(jié)成為連續(xù)膜，不具有韌性，因此對(duì)抗折強(qiáng)度起到降低作用。

2.2.3 對(duì)拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的影響（見圖11）

圖11 纖維素醚黏度及摻量對(duì)水泥基粘結(jié)劑拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的影響

由圖11 可見，隨著纖維素醚黏度及摻量的增加，拉伸粘結(jié)強(qiáng)度呈先提高后降低的趨勢(shì)。主要原因是纖維素醚的加入可以束縛體系中的游離水，可以保證水化進(jìn)程所需的水分，保證了水泥水化強(qiáng)度。但是，摻量過大時(shí)，體系稠度過大，和基層界面接觸面積變小，潤(rùn)濕性變差，與基層的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度降低。

2.2.4 對(duì)防水卷材與水泥粘結(jié)劑剝離強(qiáng)度的影響（見圖12）

圖12 纖維素醚黏度及摻量對(duì)水泥基粘結(jié)劑與防水卷材剝離強(qiáng)度的影響

由圖12 可見，隨著纖維素醚黏度及摻量的增加，剝離強(qiáng)度呈逐漸降低趨勢(shì)。主要原因在于，防水卷材表面為瀝青材質(zhì)，隨著纖維素醚黏度及摻量的增加，體系黏度增加，保水性增強(qiáng)，與防水卷材接觸界面的水分存在時(shí)間較長(zhǎng)，降低了與防水卷材的粘結(jié)強(qiáng)度。此外，體系稠度增加時(shí)，體系的潤(rùn)滑性及觸變性不斷降低，造成漿體對(duì)防水卷材膠層的潤(rùn)濕性變差，與卷材層的接觸面積變小，粘結(jié)強(qiáng)度降低。

3 結(jié)論

（1）隨著膠粉摻量的增加，水泥基粘結(jié)劑的抗壓強(qiáng)度和壓折比逐漸降低，抗折強(qiáng)度、拉伸粘結(jié)強(qiáng)度及其與防水卷材的剝離強(qiáng)度逐漸提高，摻量為≥6%時(shí)，變化均趨于平緩；3 種膠粉中，以丁苯類PSB150 的綜合性能最佳。

（2）在相同膠粉摻量下，隨著纖維素醚摻量的增加，抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、壓折比及其與防水卷材的剝離強(qiáng)度逐漸降低，保水率及拉伸粘結(jié)強(qiáng)度逐漸提高；摻黏度為10 000、40 000 mPa·s 的纖維素醚的水泥基粘結(jié)劑的稠度先增大后減小，摻100 000 mPa·s 纖維素醚的水泥基粘結(jié)劑的稠度逐漸變小，摻量≥0.2%時(shí)，變化趨于平緩；3 種纖維素醚中，以黏度為10 000 mPa·s 的纖維素醚綜合性能最佳。