【摘 要】聚合物水泥防水涂料既具有有机高分子聚合物的柔性，又具有水泥无机材料的刚性，尤 其相比溶剂型防水涂料具有低 VOC，是一款绿色环保的防水涂料，被广泛应用于建筑防水工程。拉伸 性能是评价聚合物水泥防水涂料质量优劣的重要指标之一。本文基于笔者多年聚合物水泥防水涂料 实际检测经验并结合他人的实践成果，总结了在实验室检测过程中影响聚合物水泥防水涂料拉伸性 能试验结果的几个因素。
【关键词】聚合物水泥防水涂料;拉伸性能;涂膜制备;养护;干燥;温湿度
0 前言
聚合物水泥防水涂料是以聚合物乳液和水泥为主 要原料，加入填料及其他助剂配制而成，经水分挥发和 水泥水化反应固化成膜的双组份水性防水涂料。它兼具 了高分子聚合物的柔性和水泥无机材料的刚性，既改善 了聚合物乳液再溶胀、防水性差的缺点，又弥补了水泥 基材料脆性的缺陷，具备安全环保、与水泥砂浆粘结性 好，成膜性、整体性好，对施工基面要求低，施工简便等 优点，被广泛应用于建筑防水工程。但也正是聚合物水 泥防水涂料复杂的组分，其成膜过程包含了聚合物乳液 脱水成膜和水泥水化，这两种反应相互影响、相互作用， 复杂而受多种因素影响。
1 聚合物水泥防水涂料成膜机理
聚合物水泥防水涂料是由聚合物乳液和水泥组成 的双组份水性防水涂料，其成膜过程根据 Ohama 模型 可描述为[1] ：聚合物乳液与水泥充分搅拌后，聚合物颗 粒分散沉积或者吸附在水泥颗粒表面，随着表面的水分 的挥发以及水泥水化作用的消耗，体系内的自由水不断 减少，当减少到一定程度时，聚合物乳胶粒被约束在水 泥水化产物堆积的毛细孔洞中;当未水化水泥颗粒进一 步水化，毛细孔洞里的自由水分进一步减少，聚合物乳 胶粒开始凝结，并在水泥颗粒混合物表面形成连续紧密 的有机层;同时水泥水化凝结成无机固化膜，并堆积与 挤压在已成膜的聚合物有机层中，形成有机膜层与无机 膜层的相互贯穿结构。聚合物乳胶凝结与水泥水化是相 互影响、相互作用的过程。
在聚合物水泥防水涂膜中，当聚灰比高时，聚合物 构成了连续相，水泥等无机粉料以粒状分散在聚合物连 续相中，有少量的水泥被水化，水泥水化的产物在涂膜 中形成一定程度的硅酸钙骨架，增强了涂膜的组织结 构，但是涂膜整体呈“柔”性，拉伸强度主要受聚合物颗 粒粘聚、堆积情况而定;当聚灰比低时，水泥可水化形成 刚性的凝胶网络结构，聚合物和无机填料在界面间存在 较多的空隙和缺陷，涂膜呈“刚”性，其拉伸强度受水泥 水化程度影响为主[2-4] 。 聚合物水泥防水涂料的成膜是一个复杂的过程，其 拉伸性能的试验结果主要取决于涂料组成材料及其配 比等涂料本身因素，但其测试过程中的涂膜制备、养护、 干燥等过程也会严重影响涂料的拉伸性能的结果。本文 将在下面分析在测试聚合物水泥防水涂料拉伸性能过 程中，涂膜制备、养护、干燥、测试环境对试验结果产生 影响的几个因素。
2 影响防水涂料拉伸性能试验结果的因素
2.1 涂膜制备对涂料拉伸性能实验结果的影响
涂膜制备包含了混合搅拌、涂覆过程。李倩[5]、徐建 锋[6]的研究结果表明，随着涂覆次数的增加，涂料的拉 伸强度和断裂伸长率均得到提高，到分四次涂覆时，拉 伸强度和断裂伸长率的提供趋于缓和。这主要是因为， 分次涂覆可以有效的消除搅拌引入气泡带来的影响，减 少涂膜中的孔洞，使得涂覆成膜的试样，密实度更高。李 俊[7] 的研究表明，不同厂家的 I 型聚合物水泥防水涂料，涂覆次数从 2 次增加到 3 次，拉伸强度都增大，但是 拉伸断裂伸长率有 3 种样品降低，另外 2 种样品稍微增 加。他认为，一方面，涂覆次数的增加会加快涂料中水的 挥发速度，同时增加成型时间，导致水分挥发更多，而水 对涂膜有增塑剂的作用，水的含量高会使涂料拉伸性能 降低、断裂伸长率增加;另一方面涂覆次数的增加可以 减少涂膜中的气泡，从而提高拉伸强度和断裂伸长率。 不同防水涂料，涂覆次数的增加，这两方面的效果不一 样，导致结果的差异。因此，实际检测过程中，不能一遍 涂覆完成。 李雪梅等[8] 研究了不同成膜间隔时间下的涂料拉 伸性能，结果表明，成膜间隔时间越长，涂料的拉伸强度 减小，断裂伸长率增大。这主要是因为间隔时间短，阻碍 了上道涂覆涂料水分的挥发，有利于水泥的水化，强度 增大的同时，刚性也增强。 林春升[9] 研究了不同涂膜的厚度对聚合物水泥防 水涂料性能的影响，涂膜厚度增加，所测得的拉伸强度 值减小，而延伸率增加。 聚合物水泥防水涂料是双组份水性涂料，因此需要 采用适宜的搅拌以获得分散均匀、稳定、气泡少的料浆。 搅拌速度过低，不利于聚合物乳胶颗粒与水泥颗粒的均 匀分散，搅拌速度过大，有可能使聚合物中高分子链段 断裂，同时也易产生气泡。王慧萍等[10]的研究表明，4 个 防水涂料当搅拌速度从 800rmp 提高到 1200rmp 时，涂 膜的拉伸强度和断裂伸长率均出现降低。华卫东等还研 究了不同搅拌工具对涂料拉伸性能的影响，结果显示， 桨叶式搅拌工具比上下齿式搅拌工具更有利于涂料拉 伸性能的提升。
2.2 养护对涂料拉伸性能实验结果的影响
聚合物水泥防水涂料成膜过程中，无论是聚合物乳 胶粒脱水成膜还是水泥水化均需要一定温度和湿度，并 且是一个渐进过程。因此，涂膜养护中环境的温湿度、龄 期对聚合物水泥防水涂料的拉伸性能有重要影响。 GB/T 23445-2009 规定的养护制度是：最后一道涂覆试 样刮平后，于温度(23±2)℃、相对湿度(50±10)%的湿 度下养护 96h。 李倩等研究结果显示：随着养护龄期从 7d 延长至 14d、21d，聚合物水泥防水涂料的拉伸强度有较大的提 高，断裂伸长率有所下降。但养护 14d 和养护 21d，防水 涂料的的拉伸性能变化不大。董松等对比研究了三种丙 烯酸乳液聚合物水泥防水涂料的拉伸性能随着养护龄 期变化的情况，结果显示，三种涂料的拉伸强度均随着 养护龄期的增长而变大，并趋于稳定，而断裂伸长率则 随着养护龄期的增长而降低，最后趋于稳定。但三种涂 料拉伸性能趋于稳定的龄期各不相同。 董松等的研究结果也显示，较高温度和相对潮湿的 环境有利于涂膜拉伸性能的改善，而较低温度和相对干 燥环境下涂膜拉伸性能变差。这主要是因为防水涂料中 既有水泥的水化又有聚合物高分子的脱水成膜，两者不 同的条件下各自发展并相互作用，相互牵制。干燥环境 可加速水分的蒸发，有利于涂料的成膜，而潮湿环境则 有利于水泥的水化。较高的温度可以保证聚合物中高分 子链段的自由移动，涂膜更加柔韧;温度较低时，高分子 链的运动受冻结，无机材料发挥着主导作用。贾非等研 究也显示，相对湿度为 60%环境下，养护温度高，涂膜的 拉伸强度高，断裂伸长率也略微增长。
2.3 干燥对涂料拉伸性能实验结果的影响
根据 GB/T 23445-209 规定，聚合物水泥防水涂料 涂膜在标准试验条件下养护 96h 后，需放在 40℃干燥 箱中处理 48h，之后放在干燥器中冷却至室温。在这个 过程中，一方面高温干燥的环境可加速涂膜中水分的蒸 发，同时利于聚合物中高分子链段自由移动，使聚合物 乳液进一步成膜，涂膜的拉伸性能得到改善;另一方面， 随着涂膜中含水量的减少，水分充当增塑剂的影响减 小，涂膜的拉伸强度增大，断裂伸长率减小。在干燥早 期，涂膜中含水量较多时，高温环境也可能促进水泥的 水化，从而影响涂膜的拉伸性能。
干燥过程中，除了温度、时间对涂膜干燥效果有重 要影响外，干燥箱中的相对湿度对涂膜的干燥效果亦有 重要影响。笔者将同一涂膜经标准试验条件下养护 96h 后，分别放在温度为 40℃、相对湿度 30%和温度为 40℃、相对湿度为 60%的恒温恒湿箱中干燥处理 48h。之 后在干燥器中冷却，测试二者的拉伸性能。结果显示，相 对湿度为 30%干燥处理的试件的拉伸强度比相对湿度 为 60%干燥处理的试件的拉伸强度高 0.2MPa，其拉伸强 度分别为 1.83MPa、1.63MPa;同时断裂伸长率有所降 低。这主要是因为，涂膜在 40℃、相对湿度为 60%下干燥 结束后，仍有含有较多的水分，这些水分充当增塑剂，使 得涂膜的拉伸强度降低，断裂伸长率增大。笔者将温度 为 40℃、相对湿度为 60%的恒温恒湿箱中干燥处理 48h 下的涂膜试件，分别在干燥器中冷却 0.5h，8h,24h，之 后测试涂膜的拉伸性能。结果显示，随之在干燥器中冷 却时间的延长，涂膜的拉伸性能逐渐增大，断裂伸长率 逐渐降低。这也印证了温度为 40℃、相对湿度为 60%环 境下，涂膜未完全干燥，仍存有较多的水分。因此，除了 需要关注干燥过程中的温度，时间，也需关注干燥箱中 的相对湿度，特别是高温多雨的南方夏季。笔者测试过， 在南方下雨的夏季，放在室温环境下，40℃下的鼓风干燥箱中的相对湿度为 56%，远高于晴朗的天气。
2.4 测试环境对涂料拉伸性能实验结果的影响
在聚合物水泥防水涂料涂膜中，聚合物构成了连续 相，未水化的水泥以及部位水泥水化的产物分散其中。 由于聚合物本身含有亲水集团，同时聚合物乳化过程中 需要加入大量的亲水性强的乳化剂。因此，聚合物水泥 防水涂膜对温度、湿度相对敏感。测试过程中的环境温 湿度对涂膜的拉伸性能有重要影响。随着温度及相对湿 度的提高，同一样品的拉伸强度降低、断裂伸长率增大。
3 结论
聚合物水泥防水涂料主要是由聚合物乳液和水泥 组成的双组分水性防水涂料，其成膜过程复杂，其中水 泥的水化和聚合物高分子的脱水成膜，在不同的条件下 各自发展并相互作用，相互牵制，影响因素众多。在测试 其拉伸性能过程中，需严格按照 GB/T 23445-2009 的规 定，注重涂膜的制备、养护、干燥、测试环境的各个细节， 才能获得真实、相对一致的检测结果。
【参考文献】
[ 1 ] 戴飞亮，胡剑青，涂伟萍.聚合物水泥防水涂料的成膜机理 及应用[J].新型建筑材料，2016,5：116-119.
[ 2 ] 董松. 聚合物水泥基防水涂料的制备及涂膜性能显微结构 的研究[D].重庆：重庆大学,2002.
[ 3 ] 余剑英，周虎，魏连启，等.聚合物水泥防水涂膜的微观结构 与性能关系研究[J].中国建筑防水，2003,12：16-18.
[ 4 ] 蹇守卫，陈露，马保国，等.聚合物水泥防水涂料的拉伸性能 及机理研究[J].新型建筑材料，2015,7：62-67.
[ 5 ] 李倩. 浅析聚合物水泥防水涂料拉伸性能检测的主要影响 因素[J].工程质量，2012,30(12)：75-77.
[ 6 ] 徐建锋，周梅君，倪俊鹏，等.JS 防水涂料拉伸性能检测的 主要影响因素[J].福建建材，2017,(4)：45-47.
[ 7 ] 李俊，张澜夕，赵晓莺.刮涂次数对聚合物水泥防水涂料性 能测试结果的影响[J].中国建筑防水，2011,10：5-13.
[ 8 ] 李雪梅，黄莉恒，李富杰.影响聚合物水泥防水涂料性能测 试结果的因素研究[J].中国建筑防水，2020,10：47-56.
[ 9 ] 林春升.聚合物改性水泥基复合防水涂料[J].新型建筑材 料，2000,5：21-22.
[10] 王慧萍，周子夏，华卫东，等.搅拌速度对聚合物水泥防水涂 料物理力学性能的影响 [C]. 防水工程与材料学术论坛， 2010.
作者：郑 兵
相关期刊推荐：《绿色环保建材》主管单位：经济日报社，主办单位：中国建材工业出版社，国内统一刊号：10-1213/TU，国际标准刊号：1673-6680
