聚合物水泥防水涂料(下称JS 防水涂料)广泛用于厨房、厕浴间的防水工程,是影响瓷砖饰面体系质量的重要因素之一。在厕浴间的装修工程中,瓷砖饰面体系的基本构造见图1。瓷砖起鼓、脱落、开裂等现象的产生有多种原因,JS 防水涂料的粘结强度差也是引起瓷砖脱落的原因之一。JS 防水涂料是双组分水性常温固化型防水涂料,其粘结力取决于液料组分和粉料组分的组成及施工现场配制的比例。本文将探索JS 防水涂料粘结强度的影响因素,通过对聚合物乳液种类的选择及乳液的复配、水泥的种类及添加量、填料的合理级配、减水剂和消泡剂的种类进行研究,探讨各组分对JS 防水涂料粘结强度的影响,以期改进其与基材(如混凝土等)的粘结力,减少瓷砖饰面体系产生质量问题的几率。
1 实验部分
1.1 试验原料
聚合物乳液为市售产品,详见表1。消泡剂(硅油类、矿物油类、硬脂酸盐类)、防腐剂、减水剂(萘系减水剂、密胺类减水剂、干酪素、聚羧酸类减水剂)、水泥(高铝水泥、普硅水泥、白水泥等)、填料(不同目数的水洗砂、重质碳酸钙)、瓷砖胶等均为市售产品。混凝土板和瓷砖是从上海曾司工贸采购,符合JC/T 547—2005《陶瓷墙地砖胶粘剂》的要求。
1.2 试验过程
1) 液料制备:将液料各组分按比例称取后,用SFJ-400 分散搅拌多用机混合均匀。
2) 粉料制备:将粉料各组分按比例称取后,用JJ-5 行星式水泥胶砂搅拌机混合均匀。
3)液料与粉料混合:按试验设计的比例用SFJ-400 分散搅拌多用机搅拌至均匀无结块。
4)JS 防水涂料性能的测试执行GB/T 23445—2009《聚合物水泥防水涂料》的有关规定。为了模拟JS 防水涂料的实际应用,特规定其粘结强度的测试方法如下:将水泥混凝土板(400 mm×200 mm×20mm)水洗干净后,晾干,含水率控制在15%±3%,分2次涂刷JS 防水涂料,使涂层的干膜厚度为1.2~1.5mm。标准条件下养护96 h 后,置于(40±2)℃的鼓风干燥箱中养护48 h,取出后在JS 防水涂膜和金属拉拔头(40 mm×40 mm)上均匀刮涂环氧树脂粘结剂。将6 个拉拔头放在JS 防水涂膜上,相互之间的间距不小于30 mm,轻轻转动,使粘结密实无气泡。除去拉拔头四周溢出的环氧树脂。24 h 后,用裁纸刀沿拉拔头四周切割JS 防水涂膜至混凝土板,在试验机上测定其大的拉伸荷载,并计算粘结强度。
5) 瓷砖胶对防水涂层拉伸粘结原强度的测定方法,参照EN 14891《用于粘贴陶瓷砖下的湿铺防水膜产品的要求、试验方法、一致性评价、分类与定义》的方法。在粘贴瓷砖前,应在标准混凝土板上均匀地涂抹JS 防水涂料2 遍,使得涂层干膜厚度为1.2~1.5mm,后一遍施工后,在标准条件下放置4 d,然后按JC/T 547—2005《陶瓷墙地砖胶粘剂》中7.5 的要求,在防水膜上用瓷砖粘结剂粘贴瓷砖,后在标准条件下养护27 d 后,用高强胶粘剂将50 mm×50 mm 的拉拔头粘在瓷砖上,24 h 后测试标准条件下的拉伸粘结原强度。
2 结果与讨论
2.1 液料组成对粘结强度的影响
1)聚合物乳液
聚合物乳液是水泥砂浆的改性剂之一,它赋予水泥砂浆良好的柔韧性、粘结力和致密性等。JS 防水涂料要求产品在弹性、粘结性方面具有良好的平衡,用于JS 防水涂料制备的聚合物乳液品种虽然较少,但即使同一类型的聚合物乳液如苯丙乳液,每个厂家所采用的单体的种类和用量、乳液聚合时乳化剂的种类和用量、乳液聚合工艺的不同均会导致相应的JS 防水涂料粘结力的差异。不同聚合物乳液对JS 防水涂料粘结强度的影响,见表2。
2)乳液配合比例
乳液A 具有较高的玻璃化转变温度,可为JS 防水涂料提供较好的粘结力,但会降低涂膜的延伸性,将其以不同的比例和乳液B 配合使用,相应的JS 防水涂料的粘结强度见表3。
从表3 可以看出,随着乳液A 用量的增加,从拉伸破坏形式上讲,JS 防水涂膜内聚破坏占的比例越来越多;从粘结强度上讲,JS 防水涂料的粘结强度逐渐增大。乳液A 对JS 防水涂料拉伸粘结强度的改善效果十分明显。考虑到JS 防水涂料应具有适当的延伸性,乳液A 的比例不应超过8%。
3)消泡剂
由于聚合物乳液中的乳化体系不同,需要选择合适的消泡剂。该消泡剂应既具有优异的抑泡性能,同时又具有良好的消泡性能。JS 防水涂膜的致密性将增加其与基材的接触面积,有利于防水涂膜和基层之间范德华力的建立,增加相应的粘结强度。消泡剂种类对JS 防水涂料粘结强度的影响见表4。
从表4 可以看出,6 个消泡剂的消泡效果均较好,但1# 涂料中有少许气泡,4# 消泡剂和乳液的相容性较差;5# 消泡剂的综合效果为理想。
4)用水量
在聚合物乳液和粉料用量固定的条件下,用水量越大,JS 防水涂料的稠度越小,有利于涂料更多地嵌入基层中;在外界条件(温度、相对湿度、风速等)相同时,用水量越大,涂膜干燥所需的时间越长,越有利于JS 防水涂料润湿基层,从而增加其与基层的粘结力。当然,用水量的控制十分重要,要在保证施工性的前提下尽量多用水,且要求混合均匀的JS 防水涂料不离析、放置1 h 后没有明显的沉降。用水量对JS 防水涂料粘结强度的影响见表5。
从表5 可以看出,用水量增加,JS 防水涂料的拉伸粘结强度增加,说明JS 防水涂料的润湿性变好了;虽然水增加有可能分层,但是分层的影响不足于抵消润湿性增加带来的好处。
2.2 粉料组成对粘结强度的影响
1)水泥种类和型号
水泥是水硬性无机胶凝材料,在JS 防水涂料中既是填料又是胶凝材料,对涂膜的强度和硬度起作用。水泥种类和型号对JS 防水涂料粘结强度的影响见表6。
从表6 可以看出,标号为32.5 的白水泥与水反应后,由于本身强度低,相应的JS 防水涂料的粘结强度也小;高铝水泥中大量的多价金属离子会与聚合物乳液反应,产生凝聚,使得乳液破乳无法成膜。所以,普硅水泥42.5R 和52.5R 较适合JS 防水涂料,且能提供较高的粘结强度。
2)水泥的用量
表7 是42.5R 普硅水泥用量对JS 防水涂料粘结强度的影响。从表7 可以看出,随着42.5R 普硅水泥用量的增加,J S 防水涂料的均匀性和细腻程度增加。
表7 中1#JS 防水涂料较稀,放置后易发生沉降;4#至6#JS 防水涂料均匀细腻,施工性良好。水泥用量对JS 防水涂料拉伸粘结强度的影响有一个跳跃式的变化,在水泥用量为25%以下时,强度为一个等级;当水泥用量为35%以上时,拉伸粘结强度为另一个等级,但是在此范围内随着水泥用量的增加,拉伸粘结强度略有降低。