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探讨聚氨酯防水涂料胎体增强材料的选用可行性

2020-10-19 460 上传者：管理员

摘要：聚氨酯防水涂料胎体增强材料的选用既要考虑施工的可行性，又要兼顾胎体增强材料对防水涂膜性能的影响。设计了聚氨酯防水涂料与胎体增强材料复合后性能的检测方法，系统地测试了聚氨酯防水涂料与8种胎体增强材料的施工复合性、复合后力学性能、抵抗基层开裂性能、阴角施工外观、复合后的粘结性能。综合评价认为缝织聚酯布与涂料复合性能最佳，适合作为聚氨酯防水涂料的胎体增强材料使用，PP无纺布次之。

关键词：
化学工业
复合性能
抗基层开裂性能
施工复合性
粘结强度
聚氨酯防水涂料
胎体增强材料
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聚氨酯防水涂料因其优异的性能受到市场的普遍认可。一般情况下，为了避免基层变形导致涂膜防水层开裂引发渗漏，涂膜层应加铺胎体增强材料进行加强[1,2]；然而，由于工程中对于聚氨酯防水涂料胎体增强材料存在滥用现象，反而影响了涂膜的性能发挥。本文以聚氨酯防水涂料为基体材料，对8种常用的胎体增强材料进行性能对比评测，为聚氨酯防水涂料的工程应用提供理论依据与指导建议，以降低该产品在施工应用中出现渗漏风险的概率。

1、实验部分

1.1试验材料

基体材料：采用东方雨虹SPU-301单组分聚氨酯防水涂料，其涂膜密实、强度高、延伸率大、回弹性好、抗基层变形能力强、抗低温弯折性能优异。

胎体增强材料：采用缝织聚酯布、无纺布在内的8种工程常用胎体增强材料进行性能对比评测，主要参数指标见表1。

表1胎体增强材料基本参数

1.2性能测试

1.2.1施工复合性能

试验步骤：1）在脱模板上涂刷一道聚氨酯防水涂料，将被测胎体增强材料铺贴于涂料上，并用涂料覆盖；2）涂刷第2道防水涂料，使涂料厚度达到1.5mm以上；3）待涂料实干后，裁剪取样观察断面是否存在未渗透的白茬、起鼓、褶皱、毛刺等情况。试验过程见图1。

图1施工复合性能试验

1.2.2复合成膜后力学性能

试验步骤：1）采用上述的两涂一布法在成膜板上制作厚度1.5mm的试片，截取符合要求的50mm×300mm试件，画好标记线；2）在标准试验条件下，调节加荷速度为100mm/min，将试件夹持在夹具中心，上下夹具间距离为200mm，引伸计间距为180mm;3）启动拉伸试验机，直至试件拉断为止，记录最大拉力及最大拉力时的断裂伸长率。

每种试件测试5次取均值，若有试件断裂在标线外，应舍弃并补做。试验过程见图2。

图2复合成膜试验

1.2.3抗基层开裂性能

试验步骤：1）将两块70mm×70mm×20mm的试块用水泥素浆对拼粘接成一组试件，累计做9组；2）待24h后，用装有钢丝刷的角磨机对每组试件接缝处打磨平整，然后在试件表面涂刷1mm厚聚氨酯防水涂料；3）将8种胎体增强材料分别裁剪成75mm×160mm的片材，贴在未固化的聚氨酯防水涂膜表面并刮平，其中一组为无胎体空白试样；4）常温养护24h后，涂刷第2道聚氨酯防水涂料约0.7mm厚；5）常温养护24h后，对试块横截面边缘进行切割修剪，确保涂膜与横截面的水泥面无粘连，每组试件的涂膜宽度为70mm;6）在外力作用下，使每组试件的两块水泥块粘接缝处产生微裂纹；7）在10kN的拉力机上选择合适的夹具，分别将试件上的两个水泥块垂直夹紧，接缝为水平方向，夹具间距约为80m，设置拉力机拉伸速度为5mm/min;8）试件胎体断裂时试验结束，记录最大拉力和接缝位移量。试验过程见图3。

1.2.4阴角施工外观

试验步骤：1）用多块10mm厚的水泥板制作成600mm×600mm×350mm的阴阳角模型，其中水平对称的两条阴角边用水泥砂浆做倒圆角处理，另外两条水平阴角边做倒角处理，其余竖向阴角不做任何倒角处理；2）将8种胎体增强材料分别贴在圆角、倒角、直角三种形式的阴角部位，待养护1d第1道聚氨酯防水涂膜固化后，涂刷第2道；3）养护1d后，测量水池每面的涂料厚度是否达到1.5mm，厚度不足的立面补刷，直至成膜厚度满足要求；4）安排专业测评人员对胎体增强材料有无外露现象进行评分，并记录外露部位及具体状态。试验过程见图4。

图3抗基层开裂试验

图4阴角施工试验

1.2.5复合成膜后粘结性能

试验步骤：1）在每组试件表面涂刷1mm厚聚氨酯防水涂料，将胎体增强材料裁剪成75mm×75mm片材，贴在未固化的聚氨酯防水涂膜表面并刮平；2）常温养护24h后，涂刷第2道聚氨酯防水涂料约0.7mm厚；3）常温养护24h后，用环氧树脂胶将40mm×40mm的拉拔头粘在每个试块上；4）再常温养护24h后，用角磨机沿拉拔头边缘切割至水泥试块基层，使试验面积为40mm×40mm;5）将试件与拉拔试验机连接，设置拉拔速度为5mm/min，启动设备直至试件破坏，记录破坏时的数据。

2、结果与讨论

2.1施工复合性能

观察试验过程与试验后的干膜得知，聚氨酯防水涂料与8种胎体增强材料成膜断面均未发现白茬，说明聚氨酯防水涂料能够渗透每种胎体材料；此外，由于网格布材质较硬，会出现边缘翘曲、中间漏网的现象。

2.2复合成膜后力学性能

图5所示为聚氨酯防水涂料与8种胎体增强材料复合成膜后的拉力值及断裂伸长率，按照拉力值从小到大排序。相较于无纺布和缝织布，以玻纤材质为胎体的防水层抗拉强度更大，但断裂伸长率却极低,这在很大程度上限制了聚氨酯防水涂料的延伸性。综合评价得出，缝织聚酯布与聚氨酯防水涂料复合成膜后的力学性能最佳。

图5样品与聚氨酯防水涂料复合后的力学性能

2.3抗基层开裂性能

图6所示为聚氨酯防水涂料与8种胎体增强材料复合成膜后的拉伸强度和接缝位移，按照接缝位移从大到小排序，其中0#样为未添加胎体的空白样品。由图6可知，未加入任何胎体增强材料的纯聚氨酯防水涂膜的接缝位移为5.59mm，即在拉力机的作用下裂缝达5.59mm涂膜才出现断裂。在保证抵抗基层开裂的性能超过纯聚氨酯防水涂膜的基础上胎体增强材料采用缝织聚酯布时拉伸强度最高，采用PP无纺布时次之。

图6样品与聚氨酯防水涂料复合后的抗基层开裂性能

2.4阴角施工外观

图7所示为聚氨酯防水涂料与8种胎体增强材料在阴角复合成膜的外观评分，对于实际施工具有很好的指导作用。由图7可知，PP无纺布、玻璃纤维布、PET无纺布和缝织聚酯布在涂刷聚氨酯防水涂料后，外观评分都在80分以上，获得涂料施工人员的一致认可；而玻纤网格布类产品的纤维线较硬，在施工角落部位时易出现贴合不到位、遮盖不严密的情况，严重影响施工外观。

图7样品与聚氨酯防水涂料在阴角复合成膜的外观评分

2.5复合成膜后粘结性能

图8所示为外观评价在80分以上的4种胎体增强材料与聚氨酯防水涂料复合成膜后的粘结试验。由图8可见，缝织聚酯布、PP无纺布和PET无纺布在涂膜与混凝土界面发生破坏，说明聚氨酯防水涂料能够完全渗透这3种材料，复合后的内聚强度大于涂膜与混凝土基层的粘结强度；而玻璃纤维布因表面比较光滑，部分破坏界面在涂料与玻璃纤维布之间（图中方框处），无法形成内聚破坏。

图8样品与聚氨酯防水涂料复合成膜后粘结试验

3、结论

在聚氨酯防水涂料施工中，常会在细部节点部位使用胎体增强材料，以加强防水层的强度、抗拉伸性能，并防止涂膜流坠。通过SPU-301聚氨酯防水涂料与8种不同的胎体增强材料进行试验验证，在本研究范围，得出以下结论：

1）聚氨酯防水涂料与各种胎体增强材料成膜断面均未发现白茬，说明聚氨酯防水涂料能够渗透每种胎体材料；

2）在复合成膜后的力学性能方面，缝织聚酯布能够同时满足防水层的拉力与延伸要求，保证防水层的强度；

3）在抗基层开裂性能方面，在保证抵抗基层开裂的性能超过纯聚氨酯防水涂膜的基础上，胎体增强材料采用缝织聚酯布时拉伸强度最高，采用PP无纺布时次之；

4）在施工应用方面，PP无纺布、玻璃纤维布、PET无纺布和缝织聚酯布在涂刷聚氨酯防水涂料后，得到的外观满足施工要求；

5）在复合成膜后粘结性能方面，缝织聚酯布、PP无纺布、PET无纺布与涂膜复合后的内聚强度均大于涂膜与混凝土基层的粘结强度。

因此，在建筑结构细部节点处施工聚氨酯防水涂料作为防水层时，推荐采用缝织聚酯布作为胎体加强材料，以保障涂料防水层的各项性能。

参考文献:

[1]谭忠盛,李健,卓越,等.无纺布对海底隧道衬砌防水作用的试验研究[J].岩土力学,2012(7):1927-1932.

[2]王俊.聚氨酯防水涂料施工常见问题处理措施[J].人民交通,2019(4):91-92.