聚合物水泥防水涂料拉伸性能研究

于 浩 中国建筑第八工程局有限公司科技部业务经理

李 磊 中国建筑第八工程局有限公司科技部副经理

近年来，随着地产行业及地下轨道交通行业的快速崛起，防水材料的使用量大幅增加。但由于多数防水材料自身存在质量缺陷，同时施工过程存在大量问题，导致材料发生开裂，影响其在耐潮、耐酸、耐碱等方面的耐久性，众多安全隐患也随之出现[1]。

聚合物水泥防水涂料主要由聚合物分散剂及水泥复配而成，可直接溶于水。区别于其他沥青基、焦油基等污染型防水材料，该涂料是一种双组份绿色环保型防水材料[2]。此外，该涂料具有强度高、可湿作业、防水性能优异以及施工简便等优点[3]。

对于聚合物水泥防水涂料这类材料而言，拉伸性能是其固有性能，主要表现为随着填料种类、目数的变化，拉伸性能的试验值呈现上升或下降现象。尽管现有关于聚合物水泥防水涂料拉伸性能的相关研究众多，但填料对于聚合物水泥防水涂料拉伸性能的影响并未引起人们重视，相关研究也未见系统报道。因此，本文主要讨论聚合物水泥防水涂料填料的种类以及目数对其拉伸性能的影响。

1 试验部分

1.1 主要原材料

本文试验部分所需的主要原材料有以下几种。

（1）丙烯酸乳液S400F。北京东方石油有机化工厂产品，主要参数：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）、轻重质碳酸钙（800目）以及沉淀硫酸钡（800 目）。

（3）42.5 级硅酸盐水泥。云南昆钢嘉华水泥有限公司出品。

（4）减水剂C-SP。粉末状聚羧酸系减水剂，为云南山峰工贸有限公司产品。

1.2 防水涂料制备

防水涂料制作及试验方法参照文献[4]进行。防水涂料配方如表1 所示。

表1 防水涂料配方

1.3 测试方法

本文拉伸试验方法参照标准[5]中的方法进行，采用深圳瑞格尔生产的RGT-10 型电子万能试验机。

2 结果与讨论

2.1 填料种类对防水涂料拉伸性能的影响

参照表1 配方，按照标准要求分别对未处理及分别经过加热处理、酸处理及碱处理防水涂料拉伸性能进行测试并分析对比，讨论不同填料种类对防水涂料拉伸性能的影响。

2.1.1 未处理的防水涂料漆膜的拉伸性能

未处理的防水涂料漆膜的拉伸性能试验结果如图1 所示。

由图1 可以看出，在填料种类相同时，随着聚合物水泥防水涂料断裂延伸率增大，其拉伸强度逐渐变小。以沉淀硫酸钡作为填料时，拉伸强度较差；以轻重质碳酸钙作为填料时，断裂延伸率较差；而采用石英粉制备的聚合物水泥防水涂料，断裂延伸率及拉伸强度都较为优异。

图1 不同填料制备的聚合物水泥防水涂料无处理时的拉伸性能

2.1.2 处理后的防水涂料漆膜的拉伸性能

采用不同填料制备的聚合物水泥防水涂料经过不同方法处理后的拉伸性能测试结果图2 和图3 所示。

通过图2、图3 可以看出，经过热处理的聚合物水泥防水涂料的断裂延伸率低于未经处理的涂料，但其拉伸强度保持率显著增大。究其原因，当采用热处理时，原本稳定的聚合物分子与填料粒子发生聚合反应，宏观上表现为拉伸强度保持率增大，断裂延伸率基本稳定[6]。

图2 不同填料制备的防水涂料处理后的断裂延伸率

图3 不同填料制备的防水涂料处理后的拉伸强度保持率

此外，当进行碱处理和酸处理时，填料为石英粉和沉淀硫酸钡的防水涂料断裂延伸率都增大，其拉伸强度虽然有所下降，但保持率基本稳定在75%左右。这是由于涂料经过酸、碱处理后，分子间作用力减小，韧性增大，导致断裂延伸率上升，拉伸强度下降[7]；而当以轻重质碳酸钙作为填料时，会与碳酸钙发生反应生成CO2气体，导致原本的稳定结构遭到破坏，发生膨胀甚至气泡，因此其断裂延伸率上升，拉伸强度保持率会略有下降[8]。

通过上述性能对比分析发现，石英粉作为填料制得的防水涂料的强度和韧性最为优异。

2.2 填料目数对防水涂膜拉伸性能的影响

在此部分试验中，测试不同石英粉目数（325 目、650 目、800 目、1200 目）时拉伸强度及断裂延伸率曲线，结果如图4所示。

图4 填料目数对防水涂料拉伸性能的影响

由图4 可以看出，对于同一填料种类，随着目数增加，拉伸强度逐渐上升，断裂延伸率上升至650 目后保持稳定。这是由于当填料目数较低时，相应的颗粒粒径较大，根据堆积效应，形成的膜结构不致密，断裂延伸率和拉伸强度均较低[14]。随着填料目数增加，粒径逐渐变小，粉体粒子能够被均匀包覆，使得填料能够作为分散相均匀分散在乳液连续相中，所得的涂料力学性能提升[9]。综上所述，采用650 ～800目之间的石英粉作为填料制得的聚合物水泥防水涂料的拉伸性能最好。

3 结语

当采用石英粉制备聚合物水泥防水涂料时，拉伸性能最优异，且断裂延伸率与拉伸强度成反比，即断裂延伸率越大，漆膜的拉伸强度越小。当填料种类一定时，随着填料目降低，聚合物水泥防水涂料的断裂延伸率和拉伸强度均较低，主要原因是防水涂料结构不致密，而当目数增加到650 目以上后，影响逐渐变弱。由于堆积效应的影响，650 ～800 目下的石英粉对聚合物水泥防水涂料拉伸性能具有显著的增强效应。