GB55030-2022《建筑与市政工程防水通用规范》将室内工程的防水设计工作年限提高到了25年,这对防水涂料的可防护年限和长期耐久性提出了更高的要求。目前,市面上在售的JS防水涂料大多只满足GB/T 23445-2009《聚合物水泥防水涂料》的要求,传统JS防水涂料浸水后会有不同程度的吸水、溶胀,导致其抗渗性能、拉伸性能以及耐酸碱性能有不同程度的下降,影响防水效果。因此,本研究对JS防水涂料吸水率的影响因素进行了试验研究。
1、实验部分
1.1 主要原材料
VAE乳液A、苯丙乳液B、丁苯乳液C;P.W32.5水泥;钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂。
1.2 制备工艺
JS防水涂料按基础配方配置待用。其中,液料:在搅拌转速800r/min时将偶联剂缓慢加入纳米二氧化硅溶液,10min后,将转速降低至600 r/min,依次加入乳液、消泡剂、防腐剂,搅拌至混合均匀。粉料:按照配方称量各种原材料,混合均匀。
1.3 性能检测
本试验产品按照液料:粉料=1:1.4(质量比)配合使用,按照GB/T 23445-2009中7.7.2方法进行制备和养护,养护完成后裁切成50mmx25mm的试件。吸水率检测按照JG/T 375-2012《金属屋面丙烯酸高弹防水涂料》中6.6.4方法进行。
2、结果与讨论
2.1 乳液种类对JS防水涂料吸水率的影响
选用3款不同类型的聚合物乳液进行对比试验,A为VAE乳液,B为苯丙乳液,C为丁苯乳液。采用同一配方分别对3款乳液进行试验,比较乳液种类对JS防水涂料吸水率的影响,结果如图1所示。
由图1可知,在该配方体系下,苯丙乳液制得的JS涂料吸水率更高,耐水性更差;丁苯乳液的表现最优秀;VAE乳液的次之。随着浸水时间的延长,3种涂料的吸水率有不同程度的升高,浸水7d至30d,吸水率涨幅最大的是苯丙乳液制得的JS防水涂料,丁苯乳液制得的JS防水涂料吸水率涨幅最小,VAE乳液情况与丁苯乳液相似。可见,3种乳液中,丁苯乳液更有助于提高JS防水涂料的耐水性。本研究后续试验采用丁苯乳液进行。
2.2 乳液添加量对JS防水涂料吸水率的影响
保持配方中其他原材料的种类、添加量、液料和粉料的配比不变,考察丁苯乳液在液料中的添加量对JS防水涂料吸水率的影响,结果如图2所示。
由图2可知,增加丁苯乳液的添加量有助于降低JS防水涂料的吸水率,提高其耐水性;浸水时间延长时,吸水率涨幅随乳液添加量的增加而降低。丁苯乳液本身稳定性较高,不易被水解,其添加量越多,在成膜时对粉体颗粒的包覆越完全、越紧密,涂膜的耐水性越好。
2.3 水泥添加量对JS防水涂料吸水率的影响
保持配方中其他原材料的种类、添加量、液料和粉料的配比不变,考察P.W 32.5水泥在粉料中的添加量(改变的量用重钙补齐)对JS防水涂料吸水率的影响,结果如图3所示。
由图3可以看出,随着水泥添加量的增加,JS防水涂料的吸水率先降低后升高。水泥添加量在35%~50%时,吸水率随添加量的增加而缓慢升高;水泥添加量增加至60%时,吸水率明显升高。随着浸水时间的延长,吸水率的涨幅呈先平稳后显著下降的趋势。这是因为水泥添加量较低时,水泥水化相对比较完全,聚合物与水泥水化产物形成的互穿网络结构较稳定,对填料的包覆较完全,因此浸水后吸水率变化不大;水泥添加量过多时,涂料体系内水分含量不足以使水泥完全水化,部分水泥颗粒只能起到填料的作用,当浸水时,这些水泥颗粒捕获水分进行水化反应,因此吸水率明显升高,同时,这些新反应的水泥产物又与原有的网络结构相胶接,使得后续吸水率的涨幅减小。综合考虑,后续试验水泥添加量采用50%。
2.4 偶联剂对JS防水涂料吸水率的影响
保持配方中其他原材料的种类、添加量、液料和粉料的配比不变,分别用液料添加量0.1%的硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和不加偶联剂进行对比,考察偶联剂对JS防水涂料吸水率的影响,结果如图4所示。
由图4可知,添加偶联剂后,JS防水涂料的吸水率显著降低;不同偶联剂对吸水率的影响也有所不同,钛酸酯偶联剂比硅烷偶联剂更有助于降低JS防水涂料的吸水率。这得益于钛酸酯偶联剂本身的结构属性:钛酸酯偶联剂比硅烷偶联剂的螯合功能更强大,其烷氧基可以直接与填料或颜料表面所吸附的微量羧基或羟基偶联,对无机填料的适用范围更广,与碳酸钙及水泥的水化产物表面都可以发生反应。因此,选用钛酸酯偶联剂可有效提高JS防水涂料的耐水性。
2.5 沸石粉添加量对JS防水涂料吸水率的影响
保持配方中其他原材料的种类、添加量、液料和粉料的配比不变,考察沸石粉添加量对JS防水涂料吸水率的影响,结果如图5所示。
从图5可以看出,沸石粉的添加有助于降低JS防水涂料的吸水率,提高其耐水性。在试验添加量范围内,随着沸石粉添加量的增加,JS防水涂料的吸水率逐渐降低,但降低的趋势逐渐变缓,可以根据涂料的其他物理性能、施工性能综合判断其最佳添加量。
3、结论
通过研究乳液种类和添加量、水泥添加量、偶联剂和沸石粉等对JS防水涂料吸水率的影响,结果表明:
1)相对于VAE乳液和苯丙乳液,丁苯乳液制得的JS防水涂料吸水率更低,并且乳液含量越高,吸水率越低。
2)随着水泥添加量的增加,JS防水涂料吸水率先降低后升高;随着浸水时间延长,吸水率的涨幅呈先平稳后显著下降的趋势。
3)钛酸酯偶联剂比硅烷偶联剂更有助于降低JS防水涂料的吸水率。
4)沸石粉的添加有助于降低JS防水涂料的吸水率,提高耐水性。