液粉比和添加劑對(duì)聚合物水泥防水砂漿力學(xué)性能的影響研究

周文娟，周丹

（工程結(jié)構(gòu)與新材料北京市工程研究中心，北京建筑大學(xué)，北京　100044）

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液粉比和添加劑對(duì)聚合物水泥防水砂漿力學(xué)性能的影響研究

周文娟，周丹

（工程結(jié)構(gòu)與新材料北京市工程研究中心，北京建筑大學(xué)，北京100044）

摘要：研究了液粉比和減水劑、纖維素醚2種添加劑對(duì)聚合物水泥防水砂漿力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，隨著液粉比的減小，砂漿的拉伸強(qiáng)度增大，斷裂伸長(zhǎng)率減小，液粉比為1∶1時(shí)，防水砂漿的力學(xué)性能較好；隨著減水劑、纖維素醚摻量的增加，砂漿的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都先增大后減小，2種添加劑的較優(yōu)摻量均為1.5 kg/t。

關(guān)鍵詞：聚合物水泥防水砂漿；液粉比；減水劑；纖維素醚；力學(xué)性能

0　前言

聚合物水泥防水砂漿（又稱JS防水砂漿）既包含無(wú)機(jī)材料水泥，又含有機(jī)高分子聚合物乳液。有機(jī)聚合物涂膜柔性好，臨界表面張力較低，裝飾效果好，但耐老化性不足；而水泥是一種水硬性膠凝材料，剛性好，與潮濕基面的粘結(jié)力強(qiáng)，抗?jié)裥院?，抗壓?qiáng)度高，但柔性差。二者結(jié)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，剛?cè)嵯酀?jì)，可充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，從而使防水砂漿抗?jié)B性、綜合性能比較優(yōu)越，達(dá)到較好的防水效果［1-4］。且聚合物水泥防水砂漿施工簡(jiǎn)單、無(wú)毒無(wú)害、適應(yīng)性強(qiáng)，因而近十幾年來(lái)得到廣泛應(yīng)用。

有關(guān)JS防水砂漿的研究，有從不同聚合物乳液種類方面，也有從無(wú)機(jī)膠凝材料骨料及增塑劑等方面進(jìn)行。在借鑒前人研究的基礎(chǔ)上，本文主要考察液料與粉料不同配比、減水劑和纖維素醚2種添加劑對(duì)防水砂漿拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能的影響。

1　原材料及試驗(yàn)方案

1.1原材料

水泥：北京金隅42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。砂：天然細(xì)砂，細(xì)度100～200目；石灰石粉：AT-0026，河北彩瑞建材有限公司生產(chǎn)；減水劑：聚羧酸減水劑PC-1016，西卡；消泡劑：ST-4400，水泥砂漿消泡劑；纖維素醚：MC20000，拜耳；水：自來(lái)水。

1.2試驗(yàn)方法

按照GB/T23445—2009《聚合物水泥防水涂料》和GB/T 16777—2008《建筑防水涂料試驗(yàn)方法》規(guī)定執(zhí)行。

1.3試驗(yàn)方案

（1）液粉比對(duì)JS防水砂漿性能的影響試驗(yàn)。聚合物乳液采用VAE乳液（2012）、苯丙乳液（1350）單摻及復(fù)摻共3種，乳液與水的比例為95∶5，液粉比分別采用：1∶1.2、1∶1.1、1∶1、1∶0.9、1∶0.8共5種，消泡劑用量為0.3%，分散劑用量為0.2%，成膜助劑用量為0.1%，粉料用量見(jiàn)表1。

表1　聚合物水泥防水砂漿粉料用量　kg/t

（2）纖維素醚及減水劑對(duì)JS防水砂漿性能的影響試驗(yàn)。液粉比采用1∶1，纖維素醚及減水劑摻量分別為0.5、1.0、1.5、2.0及2.5 kg/t。

按照以上配合比，進(jìn)行JS防水砂漿拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)試，進(jìn)而研究液粉比和添加劑對(duì)防水砂漿力學(xué)性能的影響。

2　試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1液粉比對(duì)JS防水砂漿力學(xué)性能的影響（見(jiàn)表2）

表2　液粉比對(duì)JS防水砂漿力學(xué)性能的影響

2.1.1液粉比對(duì)JS防水砂漿拉伸強(qiáng)度的影響

由表2可以看出，JS防水砂漿的拉伸強(qiáng)度均符合GB/T 23445—2009的要求（Ⅰ型≥1.2MPa）。當(dāng)采用苯丙乳液（1350）和VAE乳液（2012）單摻時(shí)，砂漿的拉伸強(qiáng)度均隨粉料用量的增加先降低后升高，液粉比為1∶0.9時(shí)，砂漿的拉伸強(qiáng)度最??；采用VAE乳液的砂漿拉伸強(qiáng)度明顯高于采用苯丙乳液的。當(dāng)2種乳液復(fù)摻時(shí)，砂漿的拉伸強(qiáng)度均小于2組乳液?jiǎn)螕綍r(shí)的強(qiáng)度，這可能是因?yàn)?，?fù)摻時(shí)乳液的相容性不好，高分子聚合物之間產(chǎn)生了范德華斥力，致使砂漿的拉伸強(qiáng)度降低。

2.1.2液粉比對(duì)聚合物水泥防水砂漿斷裂伸長(zhǎng)率的影響

由表2可以看出，隨著液粉比減小，聚合物水泥防水砂漿的斷裂伸長(zhǎng)率呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。當(dāng)采用苯丙乳液（1350）時(shí)，斷裂伸長(zhǎng)率的減小趨勢(shì)比采用VAE乳液（2012）和復(fù)摻乳液時(shí)都明顯，并且當(dāng)液粉比小于1時(shí)，砂漿的斷裂伸長(zhǎng)率明顯低于200%，不能符合GB/T23445—2009的要求（Ⅰ型≥200%）。采用VAE乳液（2012）和2種乳液復(fù)配時(shí)，防水砂漿的斷裂伸長(zhǎng)率在300%左右。

聚合物乳液失水而成為具有粘結(jié)性和連續(xù)性的彈性膜層，水泥吸收乳液中的水而硬化，從而使柔性的聚合物膜層與水泥硬化體相互貫穿而牢固地粘結(jié)成一個(gè)堅(jiān)固而有彈性的防水層。涂膜具有較大的延伸率，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富有彈性；水泥硬化體又填充在聚合物相中，使聚合物具有更好的柔韌性［5］。而當(dāng)采用VAE乳液（2012），液粉比為1∶1時(shí)，水泥與聚合物的填充作用最好，砂漿性能較優(yōu)異。

2.2減水劑和纖維素醚對(duì)聚合物水泥防水砂漿

力學(xué)性能的影響（見(jiàn)表3）

表3　添加劑對(duì)JS防水砂漿力學(xué)性能的影響

2.2.1減水劑對(duì)聚合物水泥防水砂漿性能的影響

減水劑作為防水砂漿的添加劑，雖然用量較小，但是能夠使水泥顆粒分散，改善和易性，降低用水量，從而提高水泥基材料的致密性和硬度，增大其流動(dòng)性，顯著改善砂漿的工作性。由表3可知，隨著減水劑摻量的增加，防水砂漿的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)摻量為1.5 kg/t時(shí)，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都達(dá)到最大，分別為2.01MPa、374.24%，符合GB/T23445—2009的要求。當(dāng)減水劑用量較少時(shí)，其分散作用較弱，釋放出的自由水量少，水泥不能完全水化，影響砂漿的力學(xué)性能；而當(dāng)用量過(guò)大時(shí)，減水劑的引氣隔離作用明顯發(fā)揮，減水劑不但能吸附在固液界面上，還能吸附在液氣界面上，使砂漿中易于形成許多微小氣泡，從而降低了砂漿的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率［6］。

2.2.2纖維素醚對(duì)聚合物水泥防水砂漿性能的影響由表3可以看出，隨著纖維素醚摻量的增加，防水砂漿的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率也都表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)，和減水劑的影響結(jié)果相似。當(dāng)摻量為1.5 kg/t時(shí)，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都達(dá)到最大，分別為1.99MPa、437.16%，此時(shí)砂漿性能最優(yōu)。當(dāng)纖維素醚用量較少時(shí)，砂漿體系中的水泥顆粒不能均勻地分散，使得水泥與聚合物反應(yīng)生成乳膠膜的過(guò)程不能充分進(jìn)行，從而使得砂漿的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都較低；而隨著纖維素醚用量的增加，水泥在砂漿體系中顆粒逐漸分布均勻，纖維素醚包裹在固體顆粒表面形成一層潤(rùn)滑膜，使砂漿體系更穩(wěn)定；繼續(xù)增加纖維素醚用量，則其引氣作用表現(xiàn)明顯，破壞了潤(rùn)滑膜的整體性，反而又降低了砂漿的力學(xué)性能。

3　結(jié)　語(yǔ)

（1）隨著液粉比的減小，防水砂漿的拉伸強(qiáng)度逐漸提高，斷裂伸長(zhǎng)率不斷減小，當(dāng)液粉比為1∶1時(shí)，JS防水砂漿的性能較好。VAE乳液配制的JS防水涂料的綜合性能優(yōu)于苯丙乳液及二者復(fù)配乳液。

（2）隨著減水劑和纖維素醚摻量的增加，JS防水砂漿的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均先增大后降低。當(dāng)減水劑摻量為1.5 kg/t時(shí)，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都達(dá)到最大，分別為2.01 MPa、374.24%；當(dāng)纖維素醚摻量為1.5 kg/t時(shí)，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別為1.99MPa、437.16%。

參考文獻(xiàn)：

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（PXM2015_014210_000005）；

教師隊(duì)伍建設(shè)－創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（市級(jí)）（2015年）

（02147515002）

中圖分類號(hào)：TU57+8.12

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-702X（2016）05-0113-03

基金項(xiàng)目：北京市教育委員會(huì)市屬高校創(chuàng)新能力提升計(jì)劃項(xiàng)目

收稿日期：2015-12-20

作者簡(jiǎn)介：周文娟，女，1977年生，安徽泗縣人，副教授，主要從事固體廢棄物資源化技術(shù)研究工作。

The impact of liquid powder and additives on the mechanical properties of polymer cement waterproof mortar

ZHOU Wenjuan，ZHOU Dan
（Engineering Structure and New Materials Engineering Research Center of Beijing，Beijing University of Civil Engineering and Architecture，Beijing 100044，China）

Abstract：This paper studies the effect of liquid powder，water reducing agent and cellulose ether on the mechanical properties of polymer cement waterproof mortar.The results show that tensile strength increased and breaking elongation decreased with the decreasing of the liquid-powder ratio，when the liquid powder ratio is 1∶1，waterproof mortar′s mechanical performance is better. With the increasing of water reducing agent and cellulose ether，the tensile strength and breaking elongation increases and then decreases，the better component of the two additives are both 1.5 kg/t.

Keywords：polymer cement waterproofmortar，liquid-powder ratio，water reducing agent，cellulose ether，mechanical properties