单 组 份 K11 型 防 水 涂 料 探 索 性 研 究 吴 杰 1, 杨 久 俊 2 1, 王 风 全 (1. 北 京 天 维 宝 辰 化 学 产 品 有 限 公 司, 北 京,102200;2. 郑 州 大 学, 河 南 郑 州,450001) 摘 要 : 通 过 对 双 组 份 K11 型 防 水 和 刚 性 防 水 涂 料 的 的 分 析, 结 合 防 水 型 胶 粉 成 膜 和 钙 矾 石 膨 胀 补 偿 收 缩 机 理, 配 置 出 防 水 能 力 强, 生 产 包 装 存 储 运 输 施 工 方 便 的 单 组 份 K11 型 防 水 涂 料, 并 对 防 水 机 理 进 行 了 深 入 的 探 讨, 对 单 组 份 K11 防 水 的 优 势 进 行 了 分 析, 充 分 阐 明 单 组 份 K11 型 防 水 是 性 能 优 越, 市 场 前 景 广 阔 的 一 种 产 品 关 键 词 : 防 水 ; 单 组 份 ; 防 水 型 胶 粉 ; 钙 矾 石 Exploratory Study on One-component K-11 type waterproof coating Wujie, Yang Jiujun, Wang Fengquan (1. Bosson (Beijing) Chemical Co., Ltd., Beijing, 102200; 2. Zhengzhou University, Zhengzhou Henan, 450001) Abstract: On the analysis of two-component K11 type waterproof coating and rigid waterproof coating, also combining waterproof glue powder s film-forming and ettringite s shrinkage-compensating mechanism, we formulate one-component K11 type waterproof coating which has high waterproof capability and is also convenient for manufacturing, packing, storage, and construction. Furthermore, we make a deep research on its waterproof mechanism and analyze the advantage of one-component K11 type waterproof coating. We adequately clarify that one-component K11 type waterproof coating has a broad market because of its superior character. Keyword: Waterproof; One-Component; Waterproof glue powder; Ettringite K11 型 通 用 防 水 涂 料 是 介 于 刚 性 涂 料 和 柔 性 防 水 涂 料 JS 防 水 之 间 的 聚 合 物 防 水 涂 料 一 般 采 用 丙 烯 酸 酯 乳 液 醋 酸 乙 烯 乙 烯 乳 液 或 丁 苯 乳 液 和 各 种 助 剂 制 成 液 料 ; 采 用 普 通 硅 酸 盐 水 泥 石 英 砂 活 性 矿 物 等 制 成 粉 料 [1] 按 一 定 比 例 混 合 搅 拌, 发 生 一 些 物 理 化 学 反 应 形 成 高 强 坚 韧 的 防 水 涂 料 由 于 其 结 合 了 无 机 防 水 材 料 和 有 机 防 水 材 料 的 特 性, 所 以 它 具 有 如 下 优 点 : 有 一 定 韧 性 ; 弹 性 模 量 较 低, 有 一 定 变 形 能 力 ; 耐 水 性 耐 久 性 好 ; 和 水 泥 基 面 结 合 好 ; 其 活 性 矿 物 成 分 可 渗 入 水 泥 基 层 的 毛 细 孔 或 裂 缝 形 成 致 密 防 水 层 提 高 防 水 能 力 ; 施 工 方 便, 无 毒 无 害 等 特 点 这 种 防 水 在 市 场 上 的 比 例 越 来 越 大 但 市 场 上 的 K11 型 防 水 都 是 双 组 份, 双 组 份 相 对 于 单 组 份 材 料 在 生 产, 包 装, 存 储, 运 输 等 各 方 面 成 本 都 很 高 所 以 开 发 一 种 单 组 份 复 合 型 防 水 材 料 势 在 必 行 1 原 材 料 选 择 1) 水 泥 : 采 用 冀 东 P.O42.5 水 泥
2) 膨 胀 剂 : 采 用 52.5 高 铝 水 泥 + 天 然 二 水 石 膏 制 成 3) 砂 : 采 用 70 140 目 水 洗 砂 4) 活 性 矿 物 : 采 用 比 表 面 积 为 200000cm 2 /g 左 右 的 硅 灰 5) 胶 粉 : 宝 辰 化 学 7042W 防 水 胶 粉, 其 为 丙 烯 酸 与 EVA 共 聚 型 胶 粉 6) 减 水 剂 : 聚 羧 酸 高 效 减 水 剂 7) PP 纤 维 1 万 黏 度 HPMC 消 泡 剂 等 小 料 在 原 料 选 择 中 胶 粉 的 选 择 尤 其 重 要, 一 般 EVA 胶 粉 防 水 效 果 不 如 丙 烯 酸 胶 粉, 但 宝 辰 7042W 又 优 于 纯 丙 烯 酸 胶 粉 表 1-1 单 组 份 K11 型 防 水 涂 料 配 比 成 分 水 泥 砂 硅 灰 石 膏 高 铝 7042W HPMC 聚 羧 酸 PP 纤 维 消 泡 剂 % 40 45.05 5 2.5 2 5 0.05 0.15 0.2 0.05 按 照 以 上 配 比 精 确 计 量, 即 可 配 置 出 单 组 份 K11 型 防 水 涂 料, 按 照 25 公 斤 / 包 进 行 包 装 2 实 验 方 法 及 结 果 : 目 前 K11 型 通 用 型 防 水 涂 料 还 没 有 统 一 的 行 业 检 测 标 准, 一 些 公 司 参 照 聚 合 物 水 泥 防 水 涂 料 (JC/T894-2001) 和 无 机 防 水 堵 漏 材 料 (JC900-2002) 分 别 制 定 了 符 合 自 己 企 业 发 展 的 企 业 标 准 在 这 里 我 们 用 最 直 观 的 方 法 来 测 试 其 防 水 性 抗 渗 性 能 测 试 : 把 干 粉 涂 料 加 水 调 到 能 够 用 刷 子 涂 刷 或 滚 筒 滚 的 稠 度 为 止 ; 在 平 展 的 塑 料 薄 膜 上 涂 刷, 每 一 遍 大 约 0.6 0.7mm, 第 二 遍 在 第 一 遍 干 后 涂 刷, 依 次 涂 刷 三 遍, 总 厚 度 在 2mm 左 右 ; 标 准 条 件 下 晾 干 1 天, 揭 下 塑 料 膜, 再 晾 半 天 至 表 面 为 干 燥 的 灰 白 色 ; 把 卡 斯 通 管 底 部 密 封 于 防 水 层 的 某 一 侧, 注 水 至 标 准 高 度 ; 一 周 后 观 察 防 水 层 另 一 侧 有 无 深 色 阴 水 痕 迹 我 们 在 大 量 实 验 后 获 得 表 1 1 配 比 为 最 佳 配 比, 其 在 一 周 后 卡 斯 通 管 另 一 侧 为 干 燥 的 灰 白 色, 无 阴 水 痕 迹 用 三 联 模 成 型 测 抗 压 强 度 为 25.2Mpa, 抗 折 8.6Mpa 图 1-1 用 卡 斯 通 管 密 封 于 防 水 层 上 面
3 防 水 机 理 分 析 : 材 料 的 微 观 结 构 决 定 了 其 宏 观 的 行 为 机 制 混 凝 土 从 宏 观 和 微 观 上 都 具 有 多 孔 的 性 质, 而 其 孔 隙 情 况 由 化 学 和 物 理 的 很 多 方 面 所 决 定 孔 结 构 和 孔 隙 率 又 与 其 强 度 和 渗 透 性 等 有 直 接 的 关 系 [2] 图 1-2 孔 结 构 和 孔 分 布 与 渗 透 性 的 关 系 [3] 所 以 改 变 复 合 型 防 水 涂 料 内 部 的 孔 结 构 是 提 高 其 防 水 能 力 的 关 键 联 通 毛 细 孔 是 造 成 渗 透 的 主 要 原 因, 所 以, 减 少 联 通 毛 细 孔 或 者 把 联 通 孔 变 成 封 闭 孔 是 防 水 的 有 效 手 段 我 们 通 过 精 心 的 原 料 选 择 来 达 到 以 上 目 的 : 1) 选 用 防 水 性 优 异 的 乳 胶 粉 防 水 涂 料 加 水 搅 拌 后, 乳 胶 粉 快 速 均 匀 的 分 散 在 防 水 浆 中, 渗 透 于 每 一 个 液 体 环 境 角 落 里, 随 着 水 泥 的 水 化 表 面 水 分 的 蒸 发 或 者 基 层 对 水 分 的 吸 收, 浆 体 内 的 水 分 逐 步 消 耗, 乳 胶 颗 粒 的 移 动 自 然 受 到 了 限 制, 水 与 空 气 的 界 面 张 力 促 使 乳 胶 颗 粒 逐 渐 排 列 在 水 泥 浆 体 的 毛 细 孔 内 或 砂 浆 界 面 上, 随 着 乳 胶 颗 粒 的 相 互 接 触, 颗 粒 之 间 网 络 状 水 分 通 过 毛 细 管 蒸 发, 由 此 产 生 的 高 毛 细 张 力 施 加 于 乳 胶 颗 粒 表 面, 引 起 乳 胶 球 体 的 变 形, 并 使 它 们 联 系 到 一 起, 这 样 就 形 成 了 一 个 立 体 的 乳 胶 膜, 其 能 有 效 地 阻 碍 水 分 的 通 过, 形 成 交 好 的 防 水 能 力 通 过 实 验 我 们 发 现 宝 辰 7042W 防 水 胶 粉 的 防 水 能 力 大 于 纯 丙 胶 粉, 纯 丙 胶 粉 防 水 能 力 大 于 EVA 胶 粉 2) 选 用 能 够 早 期 膨 胀 的 膨 胀 剂 膨 胀 剂 的 选 择 也 很 重 要, 其 膨 胀 要 与 水 泥 水 化 的 收 缩 和 乳 液 失 水 收 缩 在 一 个 时 间 段, 这 样 能 够 很 好 的 补 偿 收 缩, 不 至 于 产 生 前 期 收 缩 应 力 开 裂 和 后 期 膨 胀 应 力 开 裂 在 这 里, 我 们 选 用 了 高 铝 水 泥 加 石 膏 作 为 膨 胀 剂, 高 铝 水 泥 在 与 石 膏 一 起 使 用 时 发 生 如 下 反 应 [4] : 3CA+3 CaSO4+37H2O C3A 3 CaSO4 31 H2O+2(Al2O3 3 H2O)
3CA2+3 CaSO4+46H2O C3A 3 CaSO4 31 H2O+5(Al2O3 3 H2O) 最 终 产 物 为 钙 矾 石, 产 生 体 积 膨 胀 研 究 表 明, 其 生 成 钙 矾 石 膨 胀 期 基 本 在 一 天 到 两 天 之 内, 这 正 好 与 胶 粉 在 水 泥 环 境 下 的 成 膜 时 间 一 致 在 理 论 上 我 们 可 以 推 断 胶 粉 失 水 收 缩, 水 泥 水 化 收 缩 可 以 由 钙 矾 石 的 膨 胀 所 补 偿, 并 产 生 一 定 的 膨 胀 应 力 使 浆 体 硬 化 后 更 加 致 密, 从 而 提 高 防 水 材 料 的 防 水 能 力 3) 选 用 高 性 能 减 水 剂 聚 羧 酸 高 效 减 水 剂 的 加 入, 使 水 灰 比 大 大 减 小 水 灰 比 的 减 小 提 高 了 浆 体 密 实 性, 降 低 了 硬 化 后 浆 体 的 孔 隙 率, 从 而 提 高 了 K11 防 水 材 料 的 防 水 能 力 4) 选 用 活 性 矿 物 硅 灰 硅 灰 颗 粒 的 大 小 为 水 泥 颗 粒 大 小 的 十 分 之 一 左 右, 可 以 在 新 拌 浆 体 中 填 充 于 水 泥 颗 粒 之 间, 所 以 硅 灰 的 加 入 会 进 一 步 提 高 浆 体 的 密 实 度 在 水 化 过 程 中 硅 灰 能 够 与 水 泥 水 化 产 物 氢 氧 化 钙 反 应 生 成 硅 酸 钙 凝 胶, 附 着 于 毛 细 孔 壁, 从 而 改 变 硬 化 后 浆 体 的 孔 结 构, 减 少 联 通 毛 细 孔 的 数 量, 达 到 防 水 效 果 在 实 际 应 用 中, 如 果 基 面 是 混 凝 土, 硅 灰 还 有 另 一 个 作 用, 就 是 以 水 为 载 体 渗 入 基 层 的 裂 缝 或 大 的 毛 细 孔 内, 与 基 层 原 来 水 化 产 生 的 氢 氧 化 钙 反 应, 生 成 硅 酸 钙 凝 胶, 从 而 愈 合 封 堵 原 来 的 裂 缝 和 贯 通 毛 细 孔, 也 就 是 堵 住 了 水 的 下 行 通 道 从 而 达 到 更 加 好 的 防 水 效 果 5) 加 入 PP 纤 维 加 入 纤 维 材 料, 抑 制 裂 纹 并 防 止 裂 纹 进 一 步 的 扩 展 4 单 组 份 K11 防 水 相 对 于 双 组 份 K11 防 水 的 优 势 1) 生 产 中 减 少 了 双 组 份 中 液 料 的 配 制 程 序, 降 低 了 生 产 成 本 2) 在 存 储 过 程 中 降 低 了 液 料 因 为 温 度 或 者 霉 菌 变 质 的 危 险, 并 有 效 延 长 了 保 质 期 3) 在 包 装 过 程 中, 减 少 了 液 料 的 包 装 程 序 ; 包 装 材 料, 可 以 不 用 硬 质 塑 料 桶 装, 改 用 袋 装, 这 样 包 装 费 用 可 以 节 省 90% 以 上 4) 在 运 输 过 程 中, 袋 装 的 单 组 份 K11 防 水 比 双 组 份 桶 装 的 K11 更 为 方 便, 相 同 体 积 情 况 下 能 够 更 多 的 运 输 防 水 涂 料, 且 不 再 运 输 液 料 中 的 水 分, 有 效 降 低 运 输 成 本 5) 其 施 工 方 便, 节 省 不 会 出 现 双 组 份 K11 防 水 液 料 打 开 无 法 保 存 的 麻 烦, 可 以 随 意 拌 合 各 种 计 量 的 防 水, 进 行 防 水 施 工 ; 且 不 会 出 现 由 于 工 人 素 质 问 题, 液 料 和 粉 料 混 合 不 均 的 问 题 5 结 论 1) 单 组 份 K11 型 防 水 材 料 是 结 合 无 机 防 水 材 料, 有 机 防 水 材 料 等 多 种 原 理 研 究 发 明 的 一 种 新 型 防 水 涂 料 其 在 2mm 薄 层 施 工 的 情 况 下, 能 够 达 到 良 好 的 防 水 效 果 2) 其 生 产, 包 装, 存 储, 运 输, 施 工 等 各 方 面 便 利 性 优 于 双 组 份 K11 防 水 材 料 3) 其 性 价 比 很 高, 综 合 成 本 明 显 低 于 双 组 份 K11 防 水
4) 其 具 有 一 切 双 组 份 K11 所 具 有 的 优 势, 如 耐 久 性, 耐 水 性, 耐 候 性 等 6 展 望 本 文 涉 及 的 单 组 份 K11 型 防 水 只 是 一 种 特 定 比 例 配 方, 后 期 可 以 根 据 需 要 有 进 一 步 发 展 : 1) 单 组 份 K11 型 防 水 可 调 整 胶 粉 参 量, 达 到 不 同 柔 韧 度 的 需 求 2) 单 组 份 K11 型 防 水 可 参 入 渗 透 结 晶 成 分, 配 置 成 为 多 重 防 水 功 能 的 防 水 材 料 参 考 文 献 : [1] 李 金 春, 吕 明, 苏 雪 筠 等 K11 通 用 型 防 水 涂 料 的 探 讨 [J], 山 东 建 材,2006(5):42-45 [2] 赵 铁 军, 李 淑 进. 混 凝 土 的 强 度 与 渗 透 性 [J]. 建 筑 技 术, 2002(1): 20. [3] 张 玉 江 高 粘 结 高 抗 渗 在 役 混 凝 土 复 合 增 强 材 料 制 备 及 其 机 理 研 究 [D]. 郑 州 大 学,2009. [4] 沈 威. 水 泥 工 艺 学 [M]. 武 汉 理 工 大 学 出 版 社 2008,(6)