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JS聚合物防水涂料的防水原理及其影响因素

作者:怀化防水补漏公司    发布日期:2018-09-10 14:33:12

  JS聚合物防水涂料是近年生产的新型防水涂料,其是由有机材料和无机材料复合而成,兼具这两类材料的优点,既有一定的刚性,又具有一定的柔韧性,是一种环境友好型涂料。涂刷后形成一种高强度、坚韧、耐久的弹性的防水涂膜。

  1、JS聚合物防水涂料防水机理

  JS聚合物防水涂料中的有机硅渗透到混凝土内部裂缝缺陷处,并与硅酸盐水泥基材进行反应,堵塞毛细孔隙通道,并使裂缝缺陷处不易被水润湿,从而达到防水止漏的作用。不仅提高了涂层的憎水性,而且能在基体中渗入一定深度,对基体起到密实增强的作用,使防水效果更加稳定可靠。

  双组分丙烯酸类高聚物改性水泥基防水涂料(渗透结晶型)是一种柔性的水硬性防水涂料,按一定配比混合后,其活性成分即以具有强渗透性的溶剂为载体渗透到基材的毛细孔和微裂纹中,并发生化学反应,与底材融为一体后形成一层结晶致密的弹性防水层,可大大提高基材的密实性,有效阻遏水的通过。防水膜层对混凝土或灰浆均有良好的黏附性,固化后不会产生收缩且富有柔韧性,可适应建筑结构轻微的震动以及小于2 mm 的位移。

  2、聚合物水泥基防水涂料的成膜机理

  在搅拌过程中,水泥遇水而水化时,反应产生的Ca(OH)2 溶液的浓度能迅速达到饱和,并析出水化晶体,同时生成钙矾石晶体及水化硅酸钙凝胶体,乳液中的聚合物颗粒便沉积到凝胶体表面。随着水化反应的进行,聚合物颗粒的沉积量越来越多,并在凝胶体表面及未水化完全的水泥颗粒上形成紧密的堆积层,进而扩展为连续的薄膜,形成与水化水泥浆体相互胶结的网状结构。这种网状结构能大大改善水泥砂浆硬化体的物理组织结构,缓解内应力,减少微裂纹的产生,增强聚合物防水涂料的致密性及力学性能。

  3、聚合物水泥基防水涂料的影响因素

  3.1 乳液对防水涂膜性能的影响

  当温度高于乳液的玻璃化温度Tg 时,材料受载时产生弹性变形;当温度低于Tg 时,材料易产生脆性破坏。热固性聚合物的Tg 相对较高,弹性体聚合物的Tg 较低,热塑性聚合物的Tg 介于两者之间。JS 防水涂料一般选用Tg 值在0℃以下的乳液,因为其适于低温下应用。如果水泥水化温度低于乳液最低成膜温度(MFT),所提供的能量不足以成膜,这时聚合物将以间断的颗粒形式存在于防水涂料中。只有当水泥水化温度高于乳液的MFT 时,乳液才可以形成均匀的膜结构分布于水化产物之间,才能在有应力时起到架桥作用,有效吸收和传递能量,从而抑制裂缝的形成和扩展。所以JS 防水涂料的养护温度要高于乳液的MFT。

  3.2 液粉比对防水涂膜性能的影响

  液粉比是指涂料中聚合物乳液的用量与所用粉料量(水泥和填料的总量)的比值。随着液粉比的增大,涂膜的拉伸强度呈现出先升后降的趋势,并在液粉比为1 时,拉伸强度达到峰值1.15 MPa。这是因为:一方面,随着液粉比的增大,体系中的水量增多,涂料中水泥的水化反应也比较完全,使得涂膜的拉伸强度不断增大;另一方面,乳液量增加后,体系中的颜填料体积浓度减小,容易导致涂膜拉伸强度的急剧下降。因此,涂膜拉伸强度的大小由两者互相竞争所决定。对于本实验研究,当液粉比<1 时,前者占决定因素,呈现为涂膜的拉伸强度逐渐上升;当液粉比>1 时,后者占决定因素,呈现为拉伸强度的迅速下降。另外,液粉比增大,涂膜的断裂伸长率呈现逐渐上升的趋势。这是因为,一方面聚合物乳液的增加,使得体系中的柔性成分不断上升;另一方面,聚合物乳液能与粉料中的无机粉体形成网络结构,从而改善了无机粉料与聚合物的界面黏结,使得体系的断裂伸长率上升。

  3.3 成膜助剂对防水涂膜性能的影响

  随着成膜助剂用量的增加,涂料的黏度增大。这是因为成膜助剂是一种高效的溶剂,会软化乳液粒子,使乳液粒子溶胀变大,并且更容易凝结,而使涂料黏度增大。随成膜助剂用量的增加,涂膜的拉伸强度缓慢地减小。这是因为成膜助剂有利于聚合物颗粒的软化,使之更加容易产生塑性流动和弹性变形,颗粒凝聚在一起,形成完整连续的高分子网络结构。即成膜助剂提高了乳液对水泥和滑石粉等填料的润湿性,使两者的界面结合更加紧密。

  当苯丙乳液中成膜助剂的用量为4.5% 时,涂膜的拉伸强度为2.18 MPa,断裂伸长率为276%,完全能够满足防水的要求。总体上来说,随着成膜助剂用量的增大,开始时拉伸强度大幅度地降低,后来降低的幅度比较缓慢;断裂伸长率开始呈跳跃式地增大,之后增大较为缓慢。

  3.4 填料对防水涂膜性能的影响

  将几种不同填料同时加入水泥基涂料中,可以达到优势互补、减少水泥用量、节约成本的效果,这就是填料的复合化。当不同的填料同时加入到水泥中后,特别是一些外形呈近似圆球状、粒度和密度等小于水泥的填料,会附聚在较大颗粒与颗粒团聚群外层。其结果是:由于粉煤灰、矿渣等的水化速度远不及水泥颗粒,致使水泥水化产物之间的搭结变慢;磨细的高岭土、硅灰石等细小颗粒会嵌入颗粒团聚所形成的三角区内,而释放包裹在其间的自由水而起到一定的潜在减水作用;石灰石、粉煤灰等表面价键较小,表面吸附水的能力较差,即它们本身的需水性很弱,故在其潜在减水作用下,可改善水泥的工作性能,适当降低水灰比,而水灰比的降低意味着空隙量的大幅度降低,对提高水泥强度、抗渗性等性能都有较大贡献。因此可将粉煤灰、硅灰石、碳酸钙等填料同时加入到水泥中来提高复合防水涂料的工作性能。填料的复合化是填料发展的一大方向。

  3.5 温湿度对防水涂膜性能的影响

  聚合物水泥基防水涂料较其他防水涂料的特点是可在潮湿基层表面施工,但并不是说任何潮湿的气候环境条件或非常高的基层含水率情况下均可施工,因为聚合物水泥基防水涂料中的乳液通过挥发固化,过高的基层含水率和潮湿的气候条件对乳液的固化成膜不利,会降低涂膜的延伸率。同时聚合物水泥基防水涂料中的水泥通过水化固化,太干的基层和气候条件,对水泥水化不利,所以在炎热干燥季节施工时应在基层表面略喷洒些水后再施工。一般温度在5~35℃,湿度在50%~70% 为宜,不考虑温湿度条件强行施工,虽然也能成膜,但涂膜性能相去甚远。

  4、结语

  JS防水涂料是由水泥、填料等与聚合物乳液复合而成的双组分防水涂料。复合体系中水泥遇到乳液中的水即发生水化反应,形成一定量的水泥凝胶体;而聚合物乳液本身属于胶体分散体,其中的聚合物颗粒向料浆中分散,吸附在水泥及其水化产物和其它填料的表面。随着水分的消耗和逸失,聚合物颗粒之间慢慢地靠拢而相互凝聚在一起,进一步固化即形成连续的涂膜结构。这种涂膜以聚合物网络结构为主体,水泥及其水化产物和其它填料被聚合物膜包裹在其间,水泥的硅酸盐网络结构已不连续,因此涂膜具有良好的柔韧性。该涂料弥补了水泥基材料柔性不足,以及聚合物乳液涂膜再溶胀、防水性差的缺陷,其既有有机涂料高韧高弹的性能,又有无机材料耐久性好的优点,二者达到了性能上的优势互补,同时还具有黏结强度高、无毒、无味、无大气污染等特点。

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