聚合物改性水泥砂浆防水及抗渗性能

聚合物改性水泥砂浆防水及抗渗性能

发表时间：2019-11-26T14:24:17.120Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年17期作者：杨磊李云峰

[导读] 防水砂浆在实际工程应用中非常普遍，但普通的刚性防水是以外加剂作为主要防水材料。

中建二局第三建筑工程有限公司武汉分公司湖北省武汉市 430000

摘要：目前，普通水泥砂浆的耐水性和耐久性较差，而常用的聚合物改性防水砂浆所形成的聚合物网络膜不具有疏水效果，难以保证长久的防水效果。本文对疏水改性聚合物防水砂浆的力学性能和抗渗性能进行了相关的探讨，结论是疏水改性聚合物会使砂浆的抗压强度降低，但疏水改性聚合物防水砂浆的整体抗渗性能明显提升，明显优于普通砂浆和聚合物防水砂浆的防水抗渗性能。

关键词：疏水改性；力学性能；抗渗性能；

1、研究背景及意义

防水砂浆在实际工程应用中非常普遍，但普通的刚性防水是以外加剂作为主要防水材料，且施工厚度在1cm以上才会具有防水效果，而聚合物水泥防水砂浆通过聚合物改性，具有抗渗强度高、抗裂性及耐久性好，且施工厚度薄的优点。在实际工程应用中水泥砂浆仍然是主要的运用材料。

如今，我国建筑工程，特别是屋面，卫生间和地下室的渗漏现象及形势依然十分严峻。但是到目前都没有能得到很好的解决方法，如今使用最多的沥青聚合物改性防水卷材，保质期也不过十年或十五年。因此，防水砂浆产品有很大的市场需求[1]。如今使用的防水砂浆多数为刚性材料，抵御开裂能力差，容易干缩，这就使得其抗渗能力不理想。目前应用最广泛的措施是加入添加剂水泥浆砂浆作为结构材料。然而，这种做法由于没有真正改变材料的内部结构，所以作为防水层的效果不是很理想，也不能满足防水施工的要求。而聚合物改性水泥砂浆不但实现了聚合物改性，改变了材料的内部结构，而且提升了防水砂浆的各项性能，产品防水效果好。

疏水改性是一种通过防止水渗入提高运输性能的有效方法。大多数现有的混凝土疏水改性策略在混凝土基体中应用了额外的表面处理或疏水成分。但是，由于水泥材料在早期收缩，可能会发生过早裂缝，使混凝土更容易受到潜在侵蚀性物种的侵入，这将显着降低表面改性的防水效果[2]。所以改良混凝土耐久性的首选措施是大体积改性。

2、疏水改性聚合物防水砂浆的性能

2.1研究现状

最开始通过调整配比材料提高砂浆防水能力的防水砂浆已经逐渐被淘汰。但是随着建筑业的发展，工程建筑里的防水要求不断提高，各种新的外加剂和水泥不断的被发明。现在有非常多的防水砂浆被研制出来。国外的形势领先我国很多，他们对防水砂浆的添加剂做了很多的研究，而我国在这方面落后于别人。国外研制的可再分散聚合物粉末比传统乳液性能更加稳定，不易受污染，使用方便等等。可是这样的情况也存在或多或少的缺点，比如耐水性差。在聚合物乳胶粉中加入疏水性添加剂，使其形成具有疏水特性的可再分散粉末是当前实际应用非常广泛的聚合物乳胶粉制备方法。

2.2性能研究

聚合物的种类和掺量对疏水改性聚合物防水砂浆中砂浆的工作性影响显著。在通常情况下，随着聚合物的掺量和聚灰比的增加，砂浆的流动性增大，力学性能和使用性能也会得到改善和加强。这是由于其表面活性剂和稳定剂在改性砂浆引入气泡，使水泥的分散程度变高。引入气泡能改善水泥砂浆的流动性，从而提高其抗渗性能和抗冻性能，但是不能引入过量的气泡，易导致砂浆的强度降低[3]。

3、研究目的

目前人们更加注重生活质量，而房子的漏水渗水影响着房子的质量从而影响生活的质量。渗漏通常会导致业主投诉和索赔，引发开发商、施工设计单位和业主等各方纠纷，造成经济损失。如果外墙或地下室发生较严重的渗漏，不但维修费用高、难度大，而且易对维修期间建筑的正常使用造成不良影响。因此本文研究和观察了疏水改性聚合物防水砂浆的抗渗性能，从而使其更好的应用于抗渗防水工程中。

4、疏水改性聚合物对宏观砂浆宏观性能的影响

4.1聚合物作用机理

聚合物对水泥基材料的作用主要包括物理作用和化学作用。聚合物离子聚集形成聚合物网络膜，部分存在于水泥颗粒表面，其它的填充与空隙中；聚合物中有些离子能够参与水泥水化，形成络合物，或者与C-S-H凝胶反应，产生相互作用，改善基体微观结构[4]。

4.2对工作性能的影响

聚合物能明显改良水泥砂浆的整体流动性能。

4.3对力学性能的影响

由于砂浆在硬化以后，聚合物形成的膜会慢慢在砂浆内部形成，聚合物膜要比砂浆本身的弹性模量低的多，所以砂浆的强度会随着聚合物的掺量的增加而逐渐变小，砂浆的孔隙率会大大增加，其强度会受到明显影响和不同程度的降低。聚合物总体不变的情况下，聚合物的掺量也会导致抗压强度和抗折强度的变化，并使压折比有极其微小的变小，即对砂浆的韧性来说，聚合物有优良的改性效果。

聚合物的加入不但使砂浆的抗压强度变小和抗折强度增大，压折比也会变小，而且可以有效增强砂浆的粘接强度，来改善砂浆的粘结性能。

4.4对抗渗性能的影响

砂浆的抗渗性能和耐久性能主要通过其吸水率和毛细吸水量来体现。疏水改性聚合物防水砂浆的吸水性可以通过吸水量和浸泡固定时间后抗压强度的变化来评估。聚合物的加入，比如苯丙乳液改善砂浆的耐水性主要是破乳成膜，形成聚合物和水泥石的贯穿网络膜，降低连通孔的数量同时形成的聚合物网络膜对水的渗入起一定的阻挡作用，降低砂浆的吸水率吸水性能，从而改善抗渗性能。

随着与水的接触时间的增加，吸收的水量增加，苯丙乳液和油酸钠等聚合物对砂浆的毛细管吸水性有显著影响，随着改性聚合物掺量的增加，砂浆的最大吸收水量减少。与普通砂浆相比，疏水改性聚合物防水砂浆的毛细管吸收系数降低70%以上。部分砂浆改性聚合物，比如油酸钠，其疏水效果赋予毛细管道一定的憎水性。砂浆改性后抗水渗透效果有明显的增强。对比普通砂浆来说，防水砂浆具有优良的

抗渗效果，这主要体现在界面过渡区的不同。砂浆与水泥石之间存在有较多的薄弱点，为水渗入砂浆提供更多通道。而聚合物改性砂浆由于其形成的的聚合物网络贯穿膜可以与水泥石粘结牢固，明显降低界面过渡区的缺陷，同时在一定程度上还会填补裂缝，堵塞空隙，从而也具有良好的抗渗效果。

4.5对微观孔结构的影响

孔特征和孔结构是影响硬化水泥浆的渗透性能的最主要因素。在混凝土中，因为粗骨料中的孔隙通常是不连续的，并且被水泥浆包裹，粗骨料中的孔隙对混凝土的渗透性没有影响，所以研究水渗透性与水泥浆孔结构之间的关系非常重要。聚合物的掺量对累积孔体积没有影响，在同等条件下，疏水改性聚合物防水砂浆总是要高于普通砂浆[5]。通常情况下，孔隙体积越大，普通砂浆的吸水性会越好，但聚合物防水砂浆却出现了不同的结果。同普通砂浆相比而言，聚合物防水砂浆的孔隙率更大，但吸水性能更低。出现这种现象的原因是聚合物的成膜效果阻碍水分的侵入，另一个重要的原因是聚合物砂浆的空隙率增大主要是由于其引气效果。

就临界宽度来说，疏水改性聚合物防水砂浆整体比普通砂浆更小的和更高。这样的结果表明疏水改性聚合物能够有效改善砂浆的整体防水抗渗性能。

5、结论与展望

5.1结论

疏水改性聚合物能很大程度提高聚合物改性砂浆的流动性。

疏水改性聚合物能够有效降低其抗压强度，提升砂浆的抗折强度，压折比降低，此外还能使使砂浆的韧性增强，也明显提高了砂浆的整体粘结强度。

疏水改性聚合物降低了毛细吸水率和吸水率，提高了抗渗透性能。

孔结构结果表明疏水改性聚合物可以使砂浆中无害孔隙的数目增多，从而使机体的孔结构得到改善。

5.2展望

本文通过研究疏水性改性水泥砂浆的使用性能、物理力学性能以及抗渗性能来说明聚合物对其各个性能的影响。整体侧重点是研究疏水改性聚合物对其抗渗性能的影响，还研究了疏水聚合物改性水泥砂浆的使用性能、物理力学性能在使用不同配比情况下相比较普通砂浆的不同。疏水聚合物改性的水泥砂浆在流动性、粘结强度、韧性、抗渗性中等方面比普通砂浆更加优异。今后想要将该聚合物更好的应用在防水抗渗方面还有相当长的路要走。此外疏水聚合物砂浆的凝结时间短，速度快以及缓凝问题也有待后续理论实验研究来解决。参考文献

[1]李鹏；JNS聚合物水泥基防水砂浆试验研究，江苏大学硕士论文，2017

[2]周光明，张圣菊；防水砂浆的研制及性能测试研究，新型建筑材料，2014

[3]张高展，郭超；复合防水抗裂干混砂浆综合性能试验研究，新型建筑材料，2010

[4]王莹莹，牛林等；疏水性可再分散乳胶粉的研究进展，涂料工业，2010

[5]曾剑波；聚合物改性水泥砂浆收缩性能研究，湖南大学硕士论文，2017

[6]贺智敏，龙广成等；蒸养混凝土的毛细吸水特效研究，建筑材料学报，2012

[7]木子佳靓，刘杰胜，李继祥等；有机硅聚合物防水抗裂砂浆性能研究，武汉轻工大学学报，2014