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隨著建筑業(yè)的發(fā)展，聚合物水泥體系的材料越來越多地被混凝土結構工程特殊部位作為功能性材料使用。例如屋面防水工程、混凝土結構工程的破損維修、地下防水工程背水面的滲漏治理及維修、外墻外保溫覆面及粘接材料等特殊工程部位中發(fā)揮了重要的作用。根據(jù)不同微觀結構構型的聚合物水泥材料的使用情況，目前己制定了JC／T894—2001聚合物水泥防水涂料的行業(yè)標準，JC／T984—2005聚合物水泥防水砂漿的行業(yè)標準。雖然這些標準中某些指標欠合理性，但對控制此類材料的質量起到了一定的制約作用。這兩個標準所規(guī)定的聚合物水泥其實從材料微觀結構構型上講是有很大區(qū)別的。前蘇聯(lián)專家的研究指出，聚合物水泥體系中，當選定了某類聚合物后，其體系的聚合物與水泥的體積比是決定復合材料微觀結構的關鍵所在。聚合物水泥硬化體，按照聚灰的體積比可形成兩類海島式結構構型的材料，一類是聚合物形成了結構連續(xù)相的海相，水泥的材料形成結構分散相的島相；另一類是水泥材料形成了結構連續(xù)相的海相，聚合物形成分散相的島相。下圖為結構示意圖。


I型海島結構         Ⅱ型海島結構

聚合物水泥的微觀結構示意圖

在JC／T894—2001所規(guī)定的聚合物水泥防水涂料其微觀結構構型是聚合物為連續(xù)相，水泥質材料為分散相。這類材料聚合物為連續(xù)相，所以它有一定的延伸性能，隨著延伸率的減少，抗張拉的強度能力在提高，這類材料最大的優(yōu)點是在潮濕環(huán)境中成膜較快，與砂漿與混凝土基層粘接良好，具有一定的透氣性。是干濕交替環(huán)境下可采用的防水材料，但是長期浸水環(huán)境下不宜采用。這類材料由于產(chǎn)品可以做到高度商品化，一般情況下多數(shù)產(chǎn)品都能達到行業(yè)標準規(guī)定的技術指標。這類涂料從技術角度上講不應命名為聚合物水泥，應命名為水泥聚合物涂料。JC／T984—2005標準所規(guī)定的聚合物水泥砂漿應是微觀結構是水泥為連續(xù)相，聚合物為分散相的復合材料，它不能延伸，而且在硬化過程中有一定的體積收縮，具有一定的韌性表現(xiàn)為抗拉、抗折強度提高，具有良好的粘接性能，良好的防水、抗?jié)B性能，它非常有別于JC／T894中的兩型材料，除了具有涂料類材料的優(yōu)點外，它可在長期浸水的環(huán)境下做防水、抗?jié)B材料使用。

水泥為連續(xù)相的聚合物水泥硬化體，由于它具有可在潮濕基面上直接施工，可在潮濕環(huán)境下成型，可與砂漿、砼基層銜接牢固，可以在長期浸水環(huán)境下長期使用，被作為功能性材料在建筑工程的很多部位使用。影響這類產(chǎn)品使用的最大弊端是，商品化的防水膠需現(xiàn)場配細骨料和地域性的水泥材料，易出現(xiàn)下列問題：①同標號水泥與防水膠的配伍性有很大區(qū)別；②細骨料砂的粒徑、粒徑級配、含泥量有很大差別；③現(xiàn)場加水，很難控制均一的水灰比，這幾點就造成了砂漿的技術性能不均一，不均一的砂漿直接影響著硬化體的各種性能，例如每一盤人工拌合的砂漿強度都不均一，施做防水層后，易出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，在非分格范圍內也會出現(xiàn)裂縫；砂漿的強度不均一，其防水抗?jié)B能力也不均一。由于這些問題的存在影響了這類產(chǎn)品的應用。

由于這類產(chǎn)品出現(xiàn)的上述問題，市場上有許多剛性砂漿的單組分分裝的粉體產(chǎn)品上市，這類產(chǎn)品的聚合物由于是粉體，它可以聚合物粉體、水泥、細骨料、助劑為原料，生產(chǎn)出現(xiàn)場加水的比較高度商品化的產(chǎn)品，此類產(chǎn)品性能比單純用防水膠所配成的聚合物水泥砂漿性能均一化程度提高。這個體系除了具有上述明顯優(yōu)點外，具有不少缺陷，粉體聚合物是由聚合物合成乳液的原液通過造粒成粉的，除了完全溶解在水里的水溶性聚合物粉體外，乳液造粉類的粉狀聚合物，目前都不能很好地加水再還原成原乳液的性能，加水還原成膜后膜層的機械力學性能大幅度下降。不僅如此，對聚合物水泥砂漿而言，相同摻量的聚合物，粉體聚合物比液態(tài)的乳液要貴1～1.5倍，對于價格低廉的單組分粉體聚合物水泥砂漿來講，其聚合物的摻量是很少的。對于剛韌性聚合物水泥砂漿，聚合物必須保證有一定摻量，否則就不能稱得上是聚合物改性水泥，在小摻量下雖可稱為聚合物水泥，實質上機械力學性能根本無改進，沒有抗折、抗拉強度絕對值的提高，從嚴格意義上講，這類材料引入了少量粉體聚合物，只給硬化體增加了一些極性基團，充其量只是改善了一些水泥硬化體的粘接性能，防水抗?jié)B能力和機械力學性能的提高談不上，做為防水、抗?jié)B材料使用需慎重。這類材料在國外較大量使用是作為飾面材料的粘接材料，以方便百姓自己動手裝修房屋，還有分門類的粉體單組分產(chǎn)品，是為方便百姓自己動手蓋房子選用的材料。


鑒于剛韌性聚合物水泥防水砂漿在某些工程部位有特殊的意義，提高改進這一類材料的綜合性能，使該產(chǎn)品能在市場可接受的價格下，高度商品化，產(chǎn)品性能均一，施工方便易行，防水可靠耐久，是改進這一類材料的目的。

環(huán)氧樹脂是一類具有良好防腐、防水性能、優(yōu)異粘接性能的材料，但由于樹脂較脆，難以用此改進脆性的水泥質材料，通過適量的增韌樹脂改進環(huán)氧樹脂的脆性，使其在不失上述優(yōu)異性能的基礎上，具有韌性，使這類材料成為具有氣密性又有水密性，機械力學性能和粘接性能優(yōu)異的材料，使其在建筑防水領域中發(fā)揮作用。剛韌性聚合物水泥材料，加入聚合物的目的，不單單是提高粘接性能，主要是要改善水泥質材料的脆性，才是我們的最終目的。通過對增韌材料的種類、摻入量的選擇，水性環(huán)氧聚合物水泥砂漿各項性能均優(yōu)于其他類別的材料，表1為不同類型聚合物水泥砂漿機械力學性能的對照表。

不同類型砂漿的性能對比表         表1

類 別
 抗壓強度（Mpa）

28d
 抗折強度

28d
 折/壓比

28d
 體積收縮率

28d
 
普通1：2.5水泥砂漿
 29
 4.6
 0.15
 0.81%
 
1：2.5聚合物水泥砂漿
 28
 6.0


 0.22
 0.21%
 
增韌水性環(huán)氧聚合物水泥砂漿
 7d
 7d
 7d
 0.10%
 
33
 9.6
 0.34
 

 

通過增韌劑的選擇，增韌水性環(huán)氧聚合物水泥砂漿體系，不僅硬化體的抗壓強度無降低，而且抗折強度增幅很大，體積收縮率比普通砂漿體系減小8倍，比一般聚合物水泥砂漿減少1倍，體積穩(wěn)定性和抗折強度的大幅度提高，說明增韌劑起到了改善環(huán)氧樹脂性能的作用，同時也賦予了聚合物水泥硬化體優(yōu)異的機械力學性能和體積穩(wěn)定性。通過工程實踐和對材料的不斷改進，該材料呈現(xiàn)了良好的綜合性能，其它性能對比見表2：

 

不同類別砂漿性能對比表      表2

類別
 粘接性28d（Mpa）

8字模法
 抗?jié)B性

 
普通1：2.5水泥砂漿
 0.3
 28d 0.4~0.6Mpa水壓下，4公分模塊，水透過
 
1：2.5聚合物水泥砂漿
 0.6
 28d 1.0Mpa水壓下透水深度，4公分模塊，透水2~3cm
 
增韌水性環(huán)氧聚合物水泥砂漿
 1.8
 7d 1.5Mpa水壓下，3mm涂層，透水深度0.5mm
 

 

通過對混凝土結構維修工程和新、舊地下防水工程的施工，說明了此體系材料在價格和性能上比其他類別的材料具有明顯的優(yōu)越性，其涂刮層可涂抹2～3毫米，防水抗?jié)B能力可達到2公分厚普通聚合物水泥砂漿的能力，在室外施做2～3毫米的涂層無需養(yǎng)護。砂漿施工后1天即具有一定的抗?jié)B能力。其優(yōu)點如下：

①高度商品化的三組分產(chǎn)品，產(chǎn)品性能均一。          ′

②具有優(yōu)異的粘接性能，比一般砂漿體系高4～6倍。

③優(yōu)異的力學性能，良好的抗折、抗拉性能，薄層施工可在較大范圍內不設分格縫。

④優(yōu)良的防水抗?jié)B性，可在長期浸水環(huán)境下使用。

⑤良好的水密性和氣密性。

⑥施工簡便易行，施工刮抹層的質量易保證。