聚合物水泥防水砂浆的配方优化

摘要：利用正交实验设计方法对防水砂浆的配方进行优化，从而得到具有较强粘结性能及柔韧性的防水砂浆，并分析了影响聚合物水泥防水砂浆性能的各种因素。

关键词：聚合物水泥防水砂浆；正交设计；压折比；粘结强度

中图分类号： TV432 文献标识码： A 文章编号：

1 前言

建筑防水按其采取的措施和手段的不同，可分为材料防水和构造防水两大类，材料防水是靠建筑材料阻断水的通路，以达到防水的目的或增加抗渗漏的能力。随着经济的快速发展，我国的商品住房及商务用房面积逐年增加，对建筑使用功能要求也日渐提高，屋面防水、墙体防水、卫生间防水、地下室潮湿基面防水等等也越来越引起高度的重视。传统柔性防水材料如合成高分子防水卷材、改性沥青防水卷材、防水涂料、建筑密封胶等作为独立的防水材料在工程上加以应用，但是这类材料对基层干燥程度要求是很高的，一般要求基层含水率不超过9%，当然如果在墙面，饰面板或饰面砖就更难直接粘结在柔性防水层上。

聚合物水泥防水砂浆就能有效的克服柔性防水材料的不足，它具有良好的耐腐蚀、耐高低温、耐老化、抗渗性和极高的粘结强度，并且产品不变质、无毒、无害、不污染环境、可直接在防水层上做各种饰面层（如涂料、瓷砖等）等等，由于材料性能独特的优越性从而在墙体工程中得到大量的应用。

2 聚合物水泥防水砂浆

聚合物水泥防水砂浆是以水泥、细骨料为主要组分，以聚合物乳液或可再分散乳胶粉为改性剂，添加适量助剂混合制成的防水砂浆。按组分可分为单组分（S类）和双组分（D类）两类，双组分是由粉料（水泥、细骨料等）和液料（聚合物乳液、添加剂等）组成的防水砂浆，本文选取了双组分聚合物水泥防水砂浆进行试验，利用正交试验设计对防水砂浆的基本配方进行优化，以粘结强度和压折比两项指标评价防水砂浆的材料性能。

3 实验

3.1 实验原料和仪器

3.1.1 本论文所用的实验原料和仪器如表3.1所示：

表3-1 实验所用原料

Table 3-1 Materials Used in Experiment

原料名称 规格 厂家

3.1.2 实验仪器及设备

表3-2 主要仪器及设备

Table 3-2 Equipments Used in the Experiment

3.2 试件制备

将粉料混合均匀加入已倒入液料的搅拌机中搅拌均匀。抗压强度与抗折强度试件将砂浆分两次装入试模，保持砂浆高出试模5mm，用插捣棒从边上向中间插捣25次，将高出的砂浆压实刮平。试件成型后经湿气养护（24±2）h后脱模，脱模后试件继续在湿气养护至28d龄期，按GB/T17671-1999进行试验。粘结强度试件按JC/T907-2005进行成型经湿气养护（24±2）h后脱模，脱模后试件继续在湿气养护至28d龄期，按JC/T907-2005进行试验。

3.4 试件养护

温度（20±3）℃，相对湿度≥90%

3.4 正交试验设计

对于单因素或两因素试验，因其因素少，试验的设计、实施与分析都比较简单。但在实际工作中，常常需要同时考察 3个或3个以上的试验因素，若进行全面试验，则试验的规模将很大，往往因试验条件的限制而难于实施。正交试验设计就是安排多因素试验、寻求最优水平组合的一种高效率试验设计方法。

本论文考察3个因素：水泥强度、乳液种类、聚灰比，每个因素考察2水平，因素水平设计如表3.3所示。利用L4（23） 正交设计表格，进行3因素2水平的试验设计。

表3-3聚合物水泥防水砂浆因素水平设计表

Table 3-3Factors and levels for JF waterproof mortar

3.5 正交设计实验结果

聚合物水泥防水砂浆正交试验结果直观分析见表3-4

表3-4 聚合物水泥防水砂浆正交实验表

Table 3-4Analysis results of orthogonal test for JF waterproof mortar

根据极差计算可得，各因素的排序依次是：乳液种类（B），水泥强度（A），聚灰比（C）。

根据实验分析，可以得到最基础的配方：A2B1C2，即普通硅酸盐水泥强度为52.5，乳液种类为氯丁胶乳，聚灰比为2.0。

4 结果分析

4.1水泥对聚合物水泥防水砂浆的影响

水泥是一类重要的无机水硬性材料，水泥中的活性物质与聚合物乳液的亲水离子协同作用，在提高聚合物水泥防水砂浆强度的同时，也提高聚合物水泥防水砂浆的耐水性能。由实验可知，随着水泥强度的提高，防水砂浆的抗压强度、抗折强度及粘结强度也不同程度的提高。在实际施工上，为了保证防水砂浆具有一定强度和流动性，配方设计时，在保证强度符合设计要求，可以适当选用标号低的水泥，以增加水泥用量，从而保证防水砂浆流动性。

4.2 乳液种类对聚合物水泥防水砂浆的影响

聚合物乳液种类繁多，性能各异，产品价格往往相差很大，目前常用聚合物乳液性能对比如表4-1所示：

表4-1 常见聚合物乳液性能对比

Table 4-1 Common polymer emulsion performance comparison

聚合物防水砂浆是由乳液、水泥、细砂等组成多组分体系，不同的聚集态结构造成材料性能不同，混合物的分散程度取决于组分间的相容性。相容性太差，混合程度很差，或者根本混不起来，即使混起来，材料通常呈现宏观的相分离，出现分层现象，相与相之间界面粘结力也差，反之，混合的愈好，得到的材料两相分散得愈小，愈均匀，在宏观上表现出良好的优异性能。由于环氧乳液和氯丁胶乳所具有特殊的功能团结构，在水泥水化过程中，亲水的基团吸附在水泥颗粒表面，从而与水泥石形成连续体系，提高了防水砂浆粘结力。

聚灰比对对聚合物水泥防水砂浆的影响

随着聚灰比的增大，防水砂浆的抗折强度和粘结强度就增大，压折比降低，从而有效的改善了防水砂浆的柔韧性。这是因为水泥水化后产生了凝结和固化，聚合物因失水吸附在水泥水化颗粒表面，并在孔隙空间形成线形聚合物，与水泥石形成连续相。

5 结论

通过对聚合物水泥防水砂浆正交试验设计，按JC/T984-2011《聚合物水泥防水砂浆》标准进行检测，得出以下几点结论：

（1）由正交试验设计得到最基础的配方：A2B1C2，即普通硅酸盐水泥强度为52.5，乳液种类为氯丁胶乳，聚灰比为2.0。

（2）合理选用聚合物乳液，可以有效提高聚合物水泥防水砂浆各项性能同时，也可降低成本造价，使得聚合物乳液性价比得到最大优化。

（3）随着聚灰比的增大，防水砂浆的抗折强度和粘结强度就增大，压折比降低，从而有效的改善了防水砂浆的柔韧性。

参考文献

[1]中华人民共和国工业和信息化部.JC/T894-2011[S].北京:中国建材工业出版社,2012.

[2]国家质量技术监督局.GB/T17671-1999[S].北京:中国标准出版社 ,1998.

[3]中华人民共和国国家经济贸易委员会. JC/T907-2002[S].北京:中国建材工业出版社 ,2003.

[4]何曼君,等.高分子物理.复旦大学出版社,2007.

个人简介：曾国贞，1985年-，男，广东深圳，助理工程师，学士