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JS復合防水涂料的研制及其應用

發布時間：2014-08-09

  摘  要：本文綜述了目前在我國防水材料市場迅猛發展的聚合物水泥基復合的研制及分析其配方設計基理、材料性能特點,并探索拓寬其在工程應用中的新領域。
  關鍵詞：聚合物膠乳  水泥基  復合設計機理  性能特點  應用

1  前  言
    由于防水涂料具有冷施工、工藝操作簡便，涂層干燥成膜后具有彈性整體無縫的防水層，能在一定范圍內適應基層開裂、適用工程結構復雜部位等優點，是防水卷材所不能代替的。因此，其在整個防水材料中占有不少的市場份額。然而，一些傳統的防水涂料因施工受氣候、基層干燥度等條件限制（如聚氨酯防水涂料等），且抗老化性能差、污染、毒性也較大（如焦油型改性防水涂料）等原因，已越來越不被人們所接受，有的正逐步被市場淘汰。各地均大力開發環保型綠色建材，涂料也逐步朝水性化、高固含量、高彈性等方向發展，以適應新時期工程建設的需要。聚合物水泥基復合防水涂料（簡稱JS復合防水涂料）作為一種新型的環保型防水涂料應運問世，由于其符合環保要求、技術性能優良、經濟性好等原因發展十分迅速，顯示出強大的優勢。
    JS復合防水涂料在國外已有較長的研究應用歷史，日本對它的開發和應用較早，水平也較高。我國1991年開始研制這種復合防水涂料，但直到1994年年底才由中國科學院化學所與北京東海防腐防水公司合作開發成功。1995年底通過建設部部級鑒定，為我國增加了一種新型防水涂料。目前我國從北到南，各省市陸續都有大量此類產品開發投產，工程應用上也較成功，市場擴張速度很快。1998年建設部以10號文件把該材料列為首批推薦的13種防水材料之一。
2   JS復合防水涂料配方設計機理、材料性能及特點
2.1    JS復合防水涂料基本配方
2.1.1 基本配方
                            表1    JS復合防水涂料基本配方

2.1.2  按配方分別取基料、分散劑、增塑劑、增稠劑、消泡劑等嚴格按先后順序投入攪拌鍋，在調速分散機中攪拌均勻，制得乳白色液料。
2.1.3  按配方將特種水泥、填料在粉料混合機中混合均勻制得粉料。
2.2    JS復合防水涂料配方設計機理
    從表1 JS復合防水涂料的原料選材上可以看出，該涂料的配方設計機理是基于有機聚合物乳液失水而成為具有粘結性和連續性的彈性膜層，水泥吸收乳液中的水而硬化，柔性的聚合物膜層與水泥硬化體相互貫穿而牢固地粘結成一個堅固而有彈性的防水層，柔性的聚合物填充在水泥硬化體的空隙中，使水泥硬化體更加致密而又富有彈性，涂膜具有較好的延伸率；水泥硬化體又填充在聚合物相中，使其具有更好的戶外耐久性和更好基層適應性。因此水泥聚合物防水涂料是一種高強堅韌耐久的彈性涂膜防水層。
2.3  JS復合防水涂料的性能
    JS復合防水涂料是將一定比例的有機聚合物乳液（例如丙烯酸酯乳液，醋酸乙烯乳液、丁苯膠乳及各種助劑組成）和無機粉料（例如高鋁高鐵水泥、石英粉及添加劑等）均勻共混攪拌，經無機粉料的水化反應以及水性乳液交聯固化復合形成高強堅韌的防水涂膜。由于是有機材料和無機材料復合組成，該涂膜兼有了這兩類材料的優點，彌補了這兩類材料的弱點，既具有有機材料彈性高、延伸率大又有無機材料耐久性耐水性好的特點。其主要性能技術指標見表2。

                          表2   JS復合防水涂料主要技術指標

  注：按其聚灰比不同分為I類、II類。I類適用于地下室、廁浴間、水池等防水工程；II類適用于工業與民用建筑屋面、外墻等防水工程。本表摘自福建省寧德市建工防水材料工程有限公司企標Q/NDJF01-2001《聚合物水泥復合彈性防水涂料》。
2.4   JS復合防水涂料的特點
    聚合物與水泥的結合主要是通過離子鍵而實現化學相互作用：
                  nP-Coo-+Men+ ———（P-Coo）nMe
            （聚合物乳液）（水泥水化物）        （聚合物水泥涂膜）
    生成（P—Coo）nMe 聚合物水泥新體系，是一種高強度高彈性的致密復合材料。聚合物與水泥的水化新產物之間的化學相互作用是水泥聚合物防水涂料研制的重要問題之一，調節聚合物乳液與水泥填料配比，將得到一系列材料，如柔性防水涂料、剛性防水層、粘結劑、密封材料等。JS復合防水涂料因原料選材和配方設計機理的獨特，形成了該涂料獨有的性能特點。
2.4.1   分子互穿網絡結構
    該涂料選用了有機聚合物乳液和建筑工程中最基本的原料——水泥與石英砂，通過這兩大類材料巧妙的結合，在最終形成的防水涂膜中，聚合物相與水泥固相互貫穿，交聯固化，形成互穿網結構，既有有機高分子材料的柔性網絡，又有無機膠凝網絡結構。在保持了無機硅酸鹽材料抗老化能力強，強度、硬度大，粘結力強等特點的基礎上，引進了有機高分子材料變形性好、結構封閉性、易涂刷等優點，使剛柔防水結合在化學建材的研究中得到了圓滿的體現。
2.4.2  力學性能變化合理
    JS復合防水涂料可以通過調節聚合物乳液與粉填料的配比，生產出不同強度和延伸率的產品，根據防水應用部位的特點和要求來設計防水材料自身的性能，既可有針對性地滿足技術要求，同時也可以在一定程度上節約工程造價成本。且它的抗拉強度變化規律為當涂膜受拉時最大拉伸強度呈現在受拉前期（一般合成高分子涂膜最大強度呈現在斷裂時），類似與加筋型防水卷材的力學性能變化規律，當基層出現裂縫變形時，容易產生剝離區，而后跟隨裂縫變形，易保證防水效果。

2.4.3   對基面適應性強
    普通防水材料使用時，對砼基層的干燥度都有較嚴格的要求，給地下室等一些防水工程的施工帶來很大的困難。JS復合防水涂料中的聚合物乳液一般都是水乳型樹脂，水介質對它無破壞作用，成膜固化通過水份揮發而成，而水泥是水硬化物質。因此，該類產品對砼基層干燥度要求不高，甚至為了趕工期，在潮濕基層上也可以順利地施工。同時由于復合涂料中水泥是重要成份之一，對砼基層親和粘結性良好，與砼基層的結合十分有利。
2.4.4   與面層、保護層結合牢靠
    普通的防水材料在廁、浴間、水池以及潮濕的內防水層工程中應用時，面層或保護層與防水層的結合是個大難題。JS復合防水涂料由于有了水泥做為骨架材料，普通的水泥砂漿可以輕易與之良好地結合，并能在潮濕或干燥的多種材質的基面上直接施工，甚至可以直接用其做粘結劑粘貼飾面材料或無需作甩砂處理直接在防水層上粘貼瓷磚，這一點是其它防水材料所無法比擬的。
2.4.5  綠色建材，施工方便。
    與各類溶劑型防水涂料不同，JS復合防水涂料均為水基產品，不含揮發性有毒溶劑，揮發份為水，對環境無污染，通風較差的地下室和空間狹小或封閉的小空間施工，除了需要更長時間干燥外，對施工人員亦無毒性傷害，稱得上綠色建材。
    JS復合防水涂料可任意選用刷涂、滾涂和噴涂的方法施工。不論施工面大小、形狀如何，是直面還是頂面，都可施工形成整體性防水涂膜。涂2-3道，即可達到1.0-1.5mm厚，一般情況下，每道涂刷的時間間隔只需3-6h左右，施工效率很高。同時，由于其水溶性的特點，可以通過增、減用水量，來變化涂料的稠度，以適應不同部位、不同施工氣候條件的需要。
3   JS復合防水涂料在工程上的應用
    由于JS復合防水涂料具有多方面的優特點，筆者通過近年工程實際使用和總結，拓寬其應用范圍，發揮它獨特的性能。
3.1  廁浴、廚房間防水理想選擇
    廁浴、廚房間如果不作防水設防，一旦發生滲漏水對高檔裝飾（如水泥漆面、金剛木地板）損壞將是嚴重的。因節點多、管道多，作卷材防水顯然不科學，涂料防水是最適宜的，但傳統的一些防水涂料均要求具有干燥的基層，而且容易剝落或有污染。因此廁浴、廚房間選擇JS復合防水涂料是很理想的一種防水材料。墻面涂層厚1mm就足夠滿足II級防水設防要求，地面則要求1.2mm的涂層厚度。
3.2  外墻防水補漏理想材料
    近年來建筑物外墻滲漏水已成為嚴重的質量通病，尤其在沿海高層建筑以及條型面磚外墻面，滲漏水已嚴重影響人們的生活、工作，墻面及室內空氣的潮濕使霉菌繁殖，既會霉變室內物體，又惡化居住環境，影響人體健康，并對高檔裝飾造成極大損失，但至今未找到合適的外墻面防水涂料；防水砂漿又經不住高大墻面干縮和溫差變形的拉力。JS復合防水水涂料既有較大韌性（延伸率）、又有很高的粘結性，涂層又可以較薄。在墻體材料為空心磚，輕質墻體，多孔材料，當地基本風壓≥0.6KPa，一般的工業與民用建筑外墻面上涂刷1.2mm厚涂膜就效果很好了。經調整配比，還可做為面磚粘結層，其防水效果就更佳了。目前用它來修補條型面磚勾縫滲漏水也獲得了良好防水效果。
    剛性防水的裂縫導致滲漏水常常很難修補，JS復合防水涂料對0.3mm寬以下的運動（經常變化的）裂縫可直接涂刷2mm厚涂膜，效果很好。如超過0.3mm寬的運動裂縫則應先用JS復合防水涂料摻水泥調成膩子，將縫修補平實，然后涂刷高延伸率的JS復合防水涂料，效果也很好。
3.3   適用于坡瓦屋面的防水
    目前建筑屋面常以坡瓦面作為檐口、頂部的裝飾，即在現澆混凝土面上貼波型瓦或磁磚作為飾面。過去常不做防水設防，發現滲漏往往很難處理，由于JS復合防水涂料既適應復雜不平整基層，粘結力又強，耐候性好，不會發生下滑現象，非常適合斜坡屋面防水。當然平面屋面防水也是很適用的，一般建筑物屋面防水涂層可厚度2mm就可以了。
3.4   用于屋面天溝、女兒墻、壓頂的防水
    目前剛性細石混凝土防水和卷材防水屋面的天溝、女兒墻、壓頂大多由于剛性防水層開裂、卷材防水搭接口多，可靠性差，所以JS復合防水涂料很適用于天溝、女兒墻、壓頂等部位的防水，涂層摻入一定顏色刷成彩色防水層，更美化屋面環境。
3.5  用于地下工程和儲液池工程防水
    地下建筑和儲液池均應以結構本體混凝土防水為主并作輔助防水，輔助防水宜用柔性材料作迎水面設防。結構混凝土剛性好，受溫差變形小，但毛細孔和混凝土干縮會產生裂縫發生滲漏，JS復合防水涂料的延伸性和防滲性、耐水性完全能滿足技術要求。同時地下工程和儲液池混凝土拆�；蛘移綄佑步Y后就可以立即進行涂敷施工，大大加快施工速度。由于該防水涂料無毒無臭，不污染環境，也很適用于水池內的防水。對地下工程背水面防滲也很有效果。一般涂層2-2.5mm就可滿足使用要求。
4  結  束  語
    一種性能良好的聚合物水泥基防水涂料在于正確選擇聚合物乳液、水泥、助劑及施工工藝。由于目前尚無JS復合防水涂料的國家標準或行業標準，各個生產廠家自行制定企業標準，造成一些重要技術指標和試驗方法不盡相同。這樣，不同品牌的同類材料其試驗結果便缺乏對比性，如何選用自己適用的材料不僅普通用戶無以適從，就是有關設計、施工技術人員也難以全面和深入地了解。盡快制定行業或國家統一的技術標準來規范市場勢在必行。據悉，JS復合防水涂料的行業標準已列入擬定計劃。相信隨著在建筑剛柔防水結合、涂膜與卷材復合防水這種新的建筑防水設防思想指導下，隨著JS復合防水涂料技術的不斷發展完善，隨著該領域成功應用經驗的積累、應用領域的不斷擴展，聚合物水泥基復合防水涂料將呈現出更強大的作用和優勢，成為防水涂料的主流產品。因此加強對該防水涂料的研究總結及施工應用實踐，將有更廣闊的前景。

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