周文娟，周丹

（工程结构与新材料北京市工程研究中心，北京建筑大学，北京　100044）



液粉比和添加剂对聚合物水泥防水砂浆力学性能的影响研究

周文娟，周丹

（工程结构与新材料北京市工程研究中心，北京建筑大学，北京100044）

摘要：研究了液粉比和减水剂、纤维素醚2种添加剂对聚合物水泥防水砂浆力学性能的影响。结果表明，随着液粉比的减小，砂浆的拉伸强度增大，断裂伸长率减小，液粉比为1∶1时，防水砂浆的力学性能较好；随着减水剂、纤维素醚掺量的增加，砂浆的拉伸强度和断裂伸长率都先增大后减小，2种添加剂的较优掺量均为1.5 kg/t。

关键词：聚合物水泥防水砂浆；液粉比；减水剂；纤维素醚；力学性能

0　前言

聚合物水泥防水砂浆（又称JS防水砂浆）既包含无机材料水泥，又含有机高分子聚合物乳液。有机聚合物涂膜柔性好，临界表面张力较低，装饰效果好，但耐老化性不足；而水泥是一种水硬性胶凝材料，刚性好，与潮湿基面的粘结力强，抗湿性好，抗压强度高，但柔性差。二者结合，优势互补，刚柔相济，可充分发挥两者的优点，从而使防水砂浆抗渗性、综合性能比较优越，达到较好的防水效果［1-4］。且聚合物水泥防水砂浆施工简单、无毒无害、适应性强，因而近十几年来得到广泛应用。

有关JS防水砂浆的研究，有从不同聚合物乳液种类方面，也有从无机胶凝材料骨料及增塑剂等方面进行。在借鉴前人研究的基础上，本文主要考察液料与粉料不同配比、减水剂和纤维素醚2种添加剂对防水砂浆拉伸强度及断裂伸长率等力学性能的影响。

1　原材料及试验方案

1.1原材料

水泥：北京金隅42.5级普通硅酸盐水泥。砂：天然细砂，细度100～200目；石灰石粉：AT-0026，河北彩瑞建材有限公司生产；减水剂：聚羧酸减水剂PC-1016，西卡；消泡剂：ST-4400，水泥砂浆消泡剂；纤维素醚：MC20000，拜耳；水：自来水。

1.2试验方法

按照GB/T23445—2009《聚合物水泥防水涂料》和GB/T 16777—2008《建筑防水涂料试验方法》规定执行。

1.3试验方案

（1）液粉比对JS防水砂浆性能的影响试验。聚合物乳液采用VAE乳液（2012）、苯丙乳液（1350）单掺及复掺共3种，乳液与水的比例为95∶5，液粉比分别采用：1∶1.2、1∶1.1、1∶1、1∶0.9、1∶0.8共5种，消泡剂用量为0.3%，分散剂用量为0.2%，成膜助剂用量为0.1%，粉料用量见表1。

表1　聚合物水泥防水砂浆粉料用量　kg/t

（2）纤维素醚及减水剂对JS防水砂浆性能的影响试验。液粉比采用1∶1，纤维素醚及减水剂掺量分别为0.5、1.0、1.5、2.0及2.5 kg/t。

按照以上配合比，进行JS防水砂浆拉伸强度和断裂伸长率测试，进而研究液粉比和添加剂对防水砂浆力学性能的影响。

2　试验结果与分析

2.1液粉比对JS防水砂浆力学性能的影响（见表2）

表2　液粉比对JS防水砂浆力学性能的影响

2.1.1液粉比对JS防水砂浆拉伸强度的影响

由表2可以看出，JS防水砂浆的拉伸强度均符合GB/T 23445—2009的要求（Ⅰ型≥1.2MPa）。当采用苯丙乳液（1350）和VAE乳液（2012）单掺时，砂浆的拉伸强度均随粉料用量的增加先降低后升高，液粉比为1∶0.9时，砂浆的拉伸强度最小；采用VAE乳液的砂浆拉伸强度明显高于采用苯丙乳液的。当2种乳液复掺时，砂浆的拉伸强度均小于2组乳液单掺时的强度，这可能是因为，复掺时乳液的相容性不好，高分子聚合物之间产生了范德华斥力，致使砂浆的拉伸强度降低。

2.1.2液粉比对聚合物水泥防水砂浆断裂伸长率的影响

由表2可以看出，随着液粉比减小，聚合物水泥防水砂浆的断裂伸长率呈现逐渐降低的趋势。当采用苯丙乳液（1350）时，断裂伸长率的减小趋势比采用VAE乳液（2012）和复掺乳液时都明显，并且当液粉比小于1时，砂浆的断裂伸长率明显低于200%，不能符合GB/T23445—2009的要求（Ⅰ型≥200%）。采用VAE乳液（2012）和2种乳液复配时，防水砂浆的断裂伸长率在300%左右。

聚合物乳液失水而成为具有粘结性和连续性的弹性膜层，水泥吸收乳液中的水而硬化，从而使柔性的聚合物膜层与水泥硬化体相互贯穿而牢固地粘结成一个坚固而有弹性的防水层。涂膜具有较大的延伸率，柔性的聚合物填充在水泥硬化体的空隙中，使水泥硬化体更加致密而富有弹性；水泥硬化体又填充在聚合物相中，使聚合物具有更好的柔韧性［5］。而当采用VAE乳液（2012），液粉比为1∶1时，水泥与聚合物的填充作用最好，砂浆性能较优异。

2.2减水剂和纤维素醚对聚合物水泥防水砂浆

力学性能的影响（见表3）

表3　添加剂对JS防水砂浆力学性能的影响

2.2.1减水剂对聚合物水泥防水砂浆性能的影响

减水剂作为防水砂浆的添加剂，虽然用量较小，但是能够使水泥颗粒分散，改善和易性，降低用水量，从而提高水泥基材料的致密性和硬度，增大其流动性，显著改善砂浆的工作性。由表3可知，随着减水剂掺量的增加，防水砂浆的拉伸强度和断裂伸长率都表现为先增加后降低的趋势，当掺量为1.5 kg/t时，拉伸强度和断裂伸长率都达到最大，分别为2.01MPa、374.24%，符合GB/T23445—2009的要求。当减水剂用量较少时，其分散作用较弱，释放出的自由水量少，水泥不能完全水化，影响砂浆的力学性能；而当用量过大时，减水剂的引气隔离作用明显发挥，减水剂不但能吸附在固液界面上，还能吸附在液气界面上，使砂浆中易于形成许多微小气泡，从而降低了砂浆的拉伸强度和断裂伸长率［6］。

2.2.2纤维素醚对聚合物水泥防水砂浆性能的影响由表3可以看出，随着纤维素醚掺量的增加，防水砂浆的拉伸强度和断裂伸长率也都表现为先增加后降低的趋势，和减水剂的影响结果相似。当掺量为1.5 kg/t时，拉伸强度和断裂伸长率都达到最大，分别为1.99MPa、437.16%，此时砂浆性能最优。当纤维素醚用量较少时，砂浆体系中的水泥颗粒不能均匀地分散，使得水泥与聚合物反应生成乳胶膜的过程不能充分进行，从而使得砂浆的拉伸强度和断裂伸长率都较低；而随着纤维素醚用量的增加，水泥在砂浆体系中颗粒逐渐分布均匀，纤维素醚包裹在固体颗粒表面形成一层润滑膜，使砂浆体系更稳定；继续增加纤维素醚用量，则其引气作用表现明显，破坏了润滑膜的整体性，反而又降低了砂浆的力学性能。

3　结　语

（1）随着液粉比的减小，防水砂浆的拉伸强度逐渐提高，断裂伸长率不断减小，当液粉比为1∶1时，JS防水砂浆的性能较好。VAE乳液配制的JS防水涂料的综合性能优于苯丙乳液及二者复配乳液。

（2）随着减水剂和纤维素醚掺量的增加，JS防水砂浆的拉伸强度和断裂伸长率均先增大后降低。当减水剂掺量为1.5 kg/t时，拉伸强度和断裂伸长率都达到最大，分别为2.01 MPa、374.24%；当纤维素醚掺量为1.5 kg/t时，拉伸强度和断裂伸长率分别为1.99MPa、437.16%。

参考文献：

［1］沈春林.聚合物水泥防水涂料［M］.北京：化学工业出版社，2010.

［2］买淑芳，徐素华.混凝土聚合物复合材料及其应用［M］.北京：科学技术文献出版社，1996.

［3］赵守佳，田翠.聚合物水泥防水涂料发展现状与展望［J］.中国建筑防水，2014（12）：7-13.

［4］雷生山.适合JS防水涂料的聚合物乳液［J］.涂料工业，2002（2）：40-41.

［5］李成吾，杜晓宁，刘艳辉.聚合物水泥防水涂料的制备及其拉伸性能［J］.新型建筑材料，2015（1）：72-76.

［6］马双平，周芬朱，华雄.减水剂表面活性及作用机理［J］.商品混凝土，2014（6）：34-36. nace slag［J］.Journal of Materials Science，2008，43：2356-2361.

（PXM2015_014210_000005）；

教师队伍建设－创新团队项目（市级）（2015年）

（02147515002）

中图分类号：TU57+8.12

文献标识码：A

文章编号：1001-702X（2016）05-0113-03

基金项目：北京市教育委员会市属高校创新能力提升计划项目

收稿日期：2015-12-20

作者简介：周文娟，女，1977年生，安徽泗县人，副教授，主要从事固体废弃物资源化技术研究工作。

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