JS复合防水涂料的研制及其应用

许   永   彰                             陈  为  良
(福建省宁德市建工防水材料工程有限公司    352105)（福建省宁德市建筑工程质量监督站    352100）
                       

摘  要：本文综述了目前在我国防水材料市场迅猛发展的聚合物水泥基复合的研制及分析其配方设计基理、材料性能特点,并探索拓宽其在工程应用中的新领域。

1  前  言
   由于防水涂料具有冷施工、工艺操作简便，涂层干燥成膜后具有弹性整体无缝的防水层，能在一定范围内适应基层开裂、适用工程结构复杂部位等优点，是防水卷材所不能代替的。因此，其在整个防水材料中占有不少的市场份额。然而，一些传统的防水涂料因施工受气候、基层干燥度等条件限制（如聚氨酯防水涂料等），且抗老化性能差、污染、毒性也较大（如焦油型改性防水涂料）等原因，已越来越不被人们所接受，有的正逐步被市场淘汰。各地均大力开发环保型绿色建材，涂料也逐步朝水性化、高固含量、高弹性等方向发展，以适应新时期工程建设的需要。聚合物水泥基复合防水涂料（简称JS复合防水涂料）作为一种新型的环保型防水涂料应运问世，由于其符合环保要求、技术性能优良、经济性好等原因发展十分迅速，显示出强大的优势。
   JS复合防水涂料在国外已有较长的研究应用历史，日本对它的开发和应用较早，水平也较高。我国1991年开始研制这种复合防水涂料，但直到1994年年底才由中国科学院化学所与北京东海防腐防水公司合作开发成功。1995年底通过建设部部级鉴定，为我国增加了一种新型防水涂料。目前我国从北到南，各省市陆续都有大量此类产品开发投产，工程应用上也较成功，市场扩张速度很快。1998年建设部以10号文件把该材料列为首批推荐的13种防水材料之一。
2   JS复合防水涂料配方设计机理、材料性能及特点
2.1    JS复合防水涂料基本配方
2.1.1 基本配方
                                                                             表1    JS复合防水涂料基本配方

2.1.2  按配方分别取基料、分散剂、增塑剂、增稠剂、消泡剂等严格按先后顺序投入搅拌锅，在调速分散机中搅拌均匀，制得乳白色液料。
2.1.3  按配方将特种水泥、填料在粉料混合机中混合均匀制得粉料。
2.2    JS复合防水涂料配方设计机理
   从表1 JS复合防水涂料的原料选材上可以看出，该涂料的配方设计机理是基于有机聚合物乳液失水而成为具有粘结性和连续性的弹性膜层，水泥吸收乳液中的水而硬化，柔性的聚合物膜层与水泥硬化体相互贯穿而牢固地粘结成一个坚固而有弹性的防水层，柔性的聚合物填充在水泥硬化体的空隙中，使水泥硬化体更加致密而又富有弹性，涂膜具有较好的延伸率；水泥硬化体又填充在聚合物相中，使其具有更好的户外耐久性和更好基层适应性。因此水泥聚合物防水涂料是一种高强坚韧耐久的弹性涂膜防水层。
2.3  JS复合防水涂料的性能
   JS复合防水涂料是将一定比例的有机聚合物乳液（例如丙烯酸酯乳液，醋酸乙烯乳液、丁苯胶乳及各种助剂组成）和无机粉料（例如高铝高铁水泥、石英粉及添加剂等）均匀共混搅拌，经无机粉料的水化反应以及水性乳液交联固化复合形成高强坚韧的防水涂膜。由于是有机材料和无机材料复合组成，该涂膜兼有了这两类材料的优点，弥补了这两类材料的弱点，既具有有机材料弹性高、延伸率大又有无机材料耐久性耐水性好的特点。其主要性能技术指标见表2。

                                                                           表2   JS复合防水涂料主要技术指标

 注：按其聚灰比不同分为I类、II类。I类适用于地下室、厕浴间、水池等防水工程；II类适用于工业与民用建筑屋面、外墙等防水工程。本表摘自福建省宁德市建工防水材料工程有限公司企标Q/NDJF01-2001《聚合物水泥复合弹性防水涂料》。
2.4   JS复合防水涂料的特点
   聚合物与水泥的结合主要是通过离子键而实现化学相互作用：
                 nP-Coo-+Men+ ———（P-Coo）nMe
           （聚合物乳液）（水泥水化物）        （聚合物水泥涂膜）
   生成（P—Coo）nMe 聚合物水泥新体系，是一种高强度高弹性的致密复合材料。聚合物与水泥的水化新产物之间的化学相互作用是水泥聚合物防水涂料研制的重要问题之一，调节聚合物乳液与水泥填料配比，将得到一系列材料，如柔性防水涂料、刚性防水层、粘结剂、密封材料等。JS复合防水涂料因原料选材和配方设计机理的独特，形成了该涂料独有的性能特点。
2.4.1   分子互穿网络结构
   该涂料选用了有机聚合物乳液和建筑工程中最基本的原料——水泥与石英砂，通过这两大类材料巧妙的结合，在最终形成的防水涂膜中，聚合物相与水泥固相互贯穿，交联固化，形成互穿网结构，既有有机高分子材料的柔性网络，又有无机胶凝网络结构。在保持了无机硅酸盐材料抗老化能力强，强度、硬度大，粘结力强等特点的基础上，引进了有机高分子材料变形性好、结构封闭性、易涂刷等优点，使刚柔防水结合在化学建材的研究中得到了圆满的体现。
2.4.2  力学性能变化合理
   JS复合防水涂料可以通过调节聚合物乳液与粉填料的配比，生产出不同强度和延伸率的产品，根据防水应用部位的特点和要求来设计防水材料自身的性能，既可有针对性地满足技术要求，同时也可以在一定程度上节约工程造价成本。且它的抗拉强度变化规律为当涂膜受拉时**拉伸强度呈现在受拉前期（一般合成高分子涂膜**强度呈现在断裂时），类似与加筋型防水卷材的力学性能变化规律，当基层出现裂缝变形时，容易产生剥离区，而后跟随裂缝变形，易保证防水效果。
2.4.3   对基面适应性强
   普通防水材料使用时，对砼基层的干燥度都有较严格的要求，给地下室等一些防水工程的施工带来很大的困难。JS复合防水涂料中的聚合物乳液一般都是水乳型树脂，水介 质对它无破坏作用，成膜固化通过水份挥发而成，而水泥是水硬化物质。因此，该类产品对砼基层干燥度要求不高，甚至为了赶工期，在潮湿基层上也可以顺利地施工。同时由于复合涂料中水泥是重要成份之一，对砼基层亲和粘结性良好，与砼基层的结合十分有利。
2.4.4   与面层、保护层结合牢靠
   普通的防水材料在厕、浴间、水池以及潮湿的内防水层工程 中应用时，面层或保护层与防水层的结合是个大难题。JS复合防水涂料由于有了水泥做为骨架材料，普通的水泥砂浆可以轻易与之良好地结合，并能在潮湿或干燥的多种材质的基面上直接施工，甚至可以直接用其做粘结剂粘贴饰面材料或无需作甩砂处理直接在防水层上粘贴瓷砖，这一点是其它防水材料所无法比拟的。
2.4.5  绿色建材，施工方便。
   与各类溶剂型防水涂料不同，JS复合防水涂料均为水基产品，不含挥发性有毒溶剂，挥发份为水，对环境无污染，通风较差的地下室和空间狭小或封闭的小空间施工，除了需要更长时间干燥外，对施工人员亦无毒性伤害，称得上绿色建材。
   JS复合防水涂料可任意选用刷涂、滚涂和喷涂的方法施工。不论施工面大小、形状如何，是直面还是顶面，都可施工形成整体性防水涂膜。涂2-3道，即可达到1.0-1.5mm厚，一般情况下，每道涂刷的时间间隔只需3-6h左右，施工效率很高。同时，由于其水溶性的特点，可以通过增、减用水量，来变化涂料的稠度，以适应不同部位、不同施工气候条件的需要。
3   JS复合防水涂料在工程上的应用
   由于JS复合防水涂料具有多方面的优特点，笔者通过近年工程实际使用和总结，拓宽其应用范围，发挥它独特的性能。
3.1  厕浴、厨房间防水理想选择
   厕浴、厨房间如果不作防水设防，一旦发生渗漏水对高档装饰（如水泥漆面、金刚木地板）损坏将是严重的。因节点多、管道多，作卷材防水显然不科学，涂料防水是最适宜的，但传统的一些防水涂料均要求具有干燥的基层，而且容易剥落或有污染。因此厕浴、厨房间选择JS复合防水涂料是很理想的一种防水材料。墙面涂层厚1mm就足够满足II级防水设防要求，地面则要求1.2mm的涂层厚度。
3.2  外墙防水补漏理想材料
   近年来建筑物外墙渗漏水已成为严重的质量通病，尤其在沿海高层建筑以及条型面砖 外墙面，渗漏水已严重影响人们的生活、工作，墙面及室内空气的潮湿使霉菌繁殖，既会霉变室内物体，又恶化居住环境，影响人体健康，并对高档装饰造成极大损失，但至今未找到合适的外墙面防水涂料；防水砂浆又经不住高大墙面干缩和温差变形的拉力。JS复合防水水涂料既有较大韧性（延伸率）、又有很高的粘结性，涂层又可以较薄。在墙体材料为空心砖，轻质墙体，多孔材料，当地基本风压≥0.6KPa，一般的工业与民用建筑外墙面上涂刷1.2mm厚涂膜就效果很好了。经调整配比，还可做为面砖粘结层，其防水效果就更佳了。目前用它来修补条型面砖勾缝渗漏水也获得了良好防水效果。
   刚性防水的裂缝导致渗漏水常常很难修补，JS复合防水涂料对0.3mm宽以下的运动（经常变化的）裂缝可直接涂刷2mm厚涂膜，效果很好。如超过0.3mm宽的运动裂缝则应先用JS复合防水涂料掺水泥调成腻子，将缝修补平实，然后涂刷高延伸率的JS复合防水涂料，效果也很好。
3.3   适用于坡瓦屋面的防水
   目前建筑屋面常以坡瓦面作为檐口、顶部的装饰，即在现浇混凝土面上贴波型瓦或磁砖作为饰面。过去常不做防水设防，发现渗漏往往很难处理，由于JS复合防水涂料既适应复杂不平整基层，粘结力又强，耐候性好，不会发生下滑现象，非常适合斜坡屋面防水。当然平面屋面防水也是很适用的，一般建筑物屋面防水涂层可厚度2mm就可以了。
3.4   用于屋 面天沟、女儿墙、压顶的防水
   目前刚性细石混凝土防水和卷材防水屋面的天沟、女儿墙、压顶大多由于刚性防水层开裂、卷材防水搭接口多，可靠性差，所以JS复合防水涂料很适用于天沟、女儿墙、压顶等部位的防水，涂层掺入一定颜色刷成彩色防水层，更美化屋 面环境。
3.5  用于地下工程和储液池工程防水
   地下建筑和储液池均应以结构本体混凝土防水为主并作辅助防水，辅助防水宜用柔性材料作迎水面设防。结构混凝土刚性好，受温差变形小，但毛细孔和混凝土干缩会产生裂缝发生渗漏，JS复合防水涂料的延伸性和防渗性、耐水性完全能满足技术要求。同时地下工程和储液池混凝土拆模或找平层硬结后就可以立即进行涂敷施工，大大加快施工速度。由于该防水涂料无毒无臭，不污染环境，也很适用于水池内的防水。对地下工程背水面防渗也很有效果。一般涂层2-2.5mm就可满足使用要求。
4  结  束  语
   一种性能良好的聚合物水泥基防水涂料在于正确选择聚合物乳液、水泥、助剂及施工工艺。由于目前尚无JS复合防水涂料的国家标准或行业标准，各个生产厂家自行制定企业标准，造成 一些重要技术指标和试验方法不尽相同。这样，不同品牌的同类材料其试验结果便缺乏对比性，如何选用自己适用的材料不仅普通用户无以适从，就是有关设计、施工技术人员也难以全面和深入地了解。尽快制定行业或国家统一的技术标准来规范市场势在必行。据悉，JS复合防水涂料的行业标准已列入拟定计划。相信随着在建筑刚柔防水结合、涂膜与卷材复合防水这种新的建筑防水设防思想指导下，随着JS复合防水涂料技术的不断发展完善，随着该领域成功应用经验的积累、应用领域的不断扩展，聚合物水泥基复合防水涂料将呈现出更强大的作用和优势，成为防水涂料的主流产品。因此加强对该防水涂料的研究总结及施工应用实践，将有更广阔的前景。

(注:本文初次发表于2001年初,本网转载时内容未做修改。产品技术指标应按现行JC/T894-2001<<聚合物水泥防水涂料>>的技术指标要求执行。)