0 前言
近几年，城市地下空间的大规模开发应用，以及大量地下人防工程的修缮和恢复利用，这些场合的防水工程多采用刚柔结合、多道设防的背水面施工，因此防水性砂浆类产品具有很大的市场需求。该类产品可用于背水面、迎水面防水施工，用于地下、屋面、外墙等防水工程，可在潮湿基面施工；但在工程应用中发现，这类刚性防水砂浆产品存在抗渗能力差、吸水率和干缩率大及易开裂等一些问题。为改善防水砂浆的使用性能，目前广泛采用掺加防水剂堵塞渗水通道等措施，这对减少混凝土和水泥砂浆的缺陷起到了一定作用；但由于未改变材料的内部结构形态，因此效果不理想，尤其作为防水层是不能满足建筑防水要求的。因此，研究开发性能更优的防水砂浆具有现实意义。
1 聚合物防水砂浆的原材料选择及影响
聚合物防水砂浆是以水泥、细骨料为主要原材料，以聚合物和添加剂等改性材料并以适当配比混合而成的防水材料，其产品按聚合物改性材料的状态可分为干粉类（Ⅰ类）和乳液类（Ⅱ类）。本试验研究的是由硅酸盐水泥、细骨料和聚合物干粉、膨胀剂、超塑化剂、超细微粉等添加剂组成的干粉类（Ⅰ类）聚合物防水砂浆，该产品具有超强的粘结性及抗渗能力，是优异的刚性抗渗防水材料，施工方便，使用时加水搅拌均匀即可。
1.1 胶凝材料
1.1.1 无机胶凝材料水泥的选择
水泥作为聚合物水泥防水砂浆的无机胶凝材料，一方面作为水硬性粘结材料，提高产品的粘结强度；同时水泥中的活性阳离子与聚合物胶粉中的亲水阴离子协同作用，可进一步提高聚合物水泥的耐水性能。在材料选择方面，考虑防水砂浆的强度及施工性的平衡，加上水泥品种差异对防水砂浆综合性能的影响，经过试验，选择P.O42.5普通硅酸盐水泥作为聚合物水泥防水砂浆的无机胶凝材料。
1.1.2 可分散胶粉的选择
可分散胶粉的种类、结构形态和分布情况均能对硬化的聚合物水泥防水砂浆的结构及性能产生重要影响。一般情况下，聚合物水泥砂浆结构可分为水泥石相、聚合物相、毛细孔三类，其中硬化后的结构主要由水泥石相和聚合物相构成，在砂浆结构中这两相通过无机颗粒与聚合物颗粒间的界面粘结在一起，聚合物在聚合物水泥防水砂浆中的效能就取决于聚合物胶粉与水泥间的存在形式和相互胶结作用。目前，胶粉的种类主要有乙烯—醋酸乙烯类、聚乙烯醇类等，其在聚合物水泥防水砂浆中的性能对比见表1。
由表1可知，PV-23、115L、5603P三者的粘结强度和耐水强度较好，前两者较差；而价格后两者较高，因此综合比较是5603P性价比最好。5603P是醋酸乙烯酯-乙烯共聚型可分散乳胶粉，其玻璃化温度较低，具有较高的柔韧性，较适用于聚合物水泥防水砂浆。
1.1.3 聚灰比对聚合物水泥防水砂浆性能的影响
在同等试验条件下，不同的聚灰比对防水砂浆性能的影响见图1。由图1可以看出，随着聚灰比的增大，砂浆的粘结强度都有明显的提高，砂浆的压折比减小；聚灰比为0.06~0.1 时，砂浆粘结强度1.70MPa，压折比2.8。这是因为亲水聚合物与水泥的液相一起向基体的孔隙及毛细管内渗透，聚合在孔隙及毛细管内成膜并牢固地吸附在基体表面，从而保证了砂浆与基体之间良好的牢固粘结。
聚合物改性水泥可分为两个过程，即水泥水化过程和聚合物成膜过程，一般是水泥首先水化，进而凝结和硬化，聚合物失水而形成聚合物膜附着在水泥水化颗粒上，并在孔隙空间形成线形聚合，与水泥石互为连续相。聚合物膜起到两方面的作用：一是明显提高了砂浆的粘结强度；二是改善砂浆的柔韧性，降低砂浆的压折比。
1.1.4 超细矿物粉与可分散胶粉协同作用对砂浆抗渗性的影响
由于普通砂浆中孔隙率较高，抗渗很差。经试验证明，通过超细矿物粉—硅灰与乳胶粉协同作用，可明显提高砂浆的抗渗性。乳胶粉与超细矿物粉的协同作用机理主要是乳胶粉中的表面活性剂与超细矿物粉体的表面物理化学作用，其作用过程十分复杂，可以认为主要有两方面作用。
第一，表面活性剂被吸附在超细矿物粉体的表面上，增强了其电位，从而在水泥浆体中能更好地起到减水、分散、增塑、填充和均化作用，二者的复合使水泥砂浆的微观结构致密。此外胶粉与超细矿粉—硅灰的引入可显著降低泌水，从而使孔结构也得到改善。
第二，硅灰的加入可以填充水泥砂浆结构内部的空隙与缺陷，减少胶粉填充空隙和缺陷的数量，使胶粉可以充分用于包裹矿粉和水泥颗粒表面，这样胶粉在较低的掺量下更易于连结成网，从而更好地抑制裂缝的形成与扩展。
上述两方面的综合作用使胶粉与矿物粉复合的效能得以提高，也使低聚灰比的聚合物水泥防水砂浆的抗渗性能得以改善。另外，硅灰的平均粒径仅为水泥平均粒径的1%，掺入水泥砂浆中，能很好填充于水泥颗粒空隙之中，使砂浆更致密，它还与游离的Ca(OH)2 结合，形成稳定的硅酸钙水化物2CaO·SiO2·nH2O，从而提高了砂浆的抗渗性。其添加量与砂浆的抗渗压力关系见表2。由表2可知，硅灰的添加量为1%~2%时聚合物防水砂浆7d和28d的抗渗压力均能满足JC/T984-2005标准，所以选用硅灰作为防水砂浆的补强材料。
