新型速凝橡膠瀝青防水涂料與基材之間的粘接強(qiáng)度關(guān)系研究

蔡淑娟，柴 宏，何玉矛

(1 北方民族大學(xué)材料工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏建設(shè)工程質(zhì)量安全總站，寧夏 銀川 750001)

近年來，速凝橡膠瀝青防水涂料作為一種新型防水材料，其優(yōu)勢顯著[1]:一是包裹性好，像皮膚一樣包裹在基材表面[2]；二是具有自愈功能，在被尖銳物體刺傷后，能夠通過自我蠕動(dòng)，實(shí)現(xiàn)傷口愈合[3]；三是機(jī)械化施工作業(yè)，施工速度快，效率高[4]。因此，其防水成效具有質(zhì)的提升，應(yīng)用范圍也很廣泛[5]。既可以用在工程滲漏問題治理上，也可以用在地下室、屋面、衛(wèi)生間、人工湖、橋涵、城市管廊等防水上[6]，且應(yīng)用量呈快速增長態(tài)勢[7]。

當(dāng)然，與傳統(tǒng)防水材料相比，速凝橡膠瀝青防水涂料生產(chǎn)企業(yè)各自為陣，其原材料、配合比等方面不盡相同[8]，應(yīng)用歷史不長，針對該類防水材料的研究也沒有完全到位，設(shè)計(jì)、施工以及后期使用階段的運(yùn)營維護(hù)缺乏成熟的經(jīng)驗(yàn)和可參考資料。因此，在該類產(chǎn)品的生產(chǎn)加工、材料使用性能、施工、使用等方面亟需開展更多的研究。

目前，速凝橡膠瀝青防水涂料的常見使用基材為鋼筋混凝土[9]，從工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn)看，速凝橡膠防水涂料的防水成效、耐久性、壽命等與混凝土基材的粘接強(qiáng)度有著很大的關(guān)系[10]，無論從理論上還是經(jīng)驗(yàn)上講，速凝橡膠防水涂料與混凝土基材的粘接強(qiáng)度越大，防水成效和耐久性越好，反之，粘接強(qiáng)度越小，防水成效和耐久性、可靠性越差[11]。與此同時(shí)，工程驗(yàn)收實(shí)際中，對速凝橡膠防水涂料與混凝土基材的粘接強(qiáng)度驗(yàn)收無法進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)際檢測，只能依賴于材料生產(chǎn)廠家的型式檢驗(yàn)以及進(jìn)場材料檢測。而對于具體工程實(shí)施的作業(yè)環(huán)境、基面條件、物理狀態(tài)等與粘接強(qiáng)度的關(guān)系，需要做進(jìn)一步研究和規(guī)范[12]。鑒于此，本此選取常見的混凝土作為速凝橡膠瀝青防水涂料的基材，以此作為研究對象，選取試驗(yàn)設(shè)備，設(shè)計(jì)和制作試件并進(jìn)行試件養(yǎng)護(hù)，觀察、測量后，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

主要包括標(biāo)養(yǎng)室、拉伸試驗(yàn)機(jī)、電熱鼓風(fēng)烘箱、拉伸專用金屬夾具(上夾具、下夾具、墊板)等。在涂膜制備前，試驗(yàn)樣品及所有試驗(yàn)器具在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下放置24 h以上[13]。

1.2 試件制作

混凝土試塊6組，每組3個(gè)：尺寸70 mm×70 mm×20 mm，選用C30普通硅酸鹽混凝土澆筑，倒入膜框振實(shí)抹平。其中：A組試件表面較粗糙且有孔隙，B組、C組、D組試件表面在初凝前收光，然后移入養(yǎng)護(hù)室，1天后脫模。E組、F組試件表面用砂漿抹平收光，砂漿選用42.5的普通硅酸鹽水泥砂漿。然后將所有試件放入標(biāo)養(yǎng)室中養(yǎng)護(hù)10 d。再將A組、B組、C組、E組試件在50 ℃烘箱中干燥1天，取出在標(biāo)準(zhǔn)條件下放置備用。D組、F組試件在水中養(yǎng)護(hù)[13]，刷涂速凝橡膠瀝青防水涂料前，從水中取出，用毛巾擦干水分。

(a)養(yǎng)護(hù) (b)成形試件

取配置好的刮涂型速凝橡膠瀝青防水涂料，在A-F組試件上的50 mm×50 mm膜框內(nèi)刮涂(1.5±0.2)mm厚的涂料(其中3號(hào)混凝土試件在刮涂前人為踩踏基面模擬沾灰工況)[14]，在標(biāo)養(yǎng)室養(yǎng)護(hù)120 h后脫模，再放入40 ℃電熱鼓風(fēng)烘箱中養(yǎng)護(hù)2 d，取出后在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下養(yǎng)護(hù)4 h備用[15]。

表1 試件制作表

將養(yǎng)護(hù)好的試件涂層裁切為40 mm×40 mm。

圖2 裁切后的涂層試件

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 觀感質(zhì)量

由觀察得知，A-F號(hào)不同試件基面刮涂速凝橡膠防水材料后，其基面與防水涂料的粘接強(qiáng)度、效果存在有較明顯的差異：

A組試件混凝土基面上的速凝橡膠防水涂料邊角局部存在鼓起缺陷。這主要是因?yàn)锳組試塊表面粗糙造成的。

B組試件混凝土基面上的速凝橡膠防水涂料有邊角存在翹起現(xiàn)象，用手試探后，粘接也不牢靠。這主要是由于混凝土基面上的腳印上沾有浮塵，不潔凈。這反映出混凝土基面上若存在人為踩踏、浮塵等不潔凈現(xiàn)象，則對粘接強(qiáng)度有著明顯的影響。

試件B、D、E、F四組混凝土基面上的速凝橡膠防水涂料觀感質(zhì)量較好。但具體粘接強(qiáng)度如何，需要通過試驗(yàn)來做進(jìn)一步研究。

2.2 粘接強(qiáng)度

經(jīng)對6組不同試件基面與速凝橡膠防水涂料的粘接強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，得到了6組不同試件的粘接強(qiáng)度數(shù)據(jù)，為了便于對比，將A、B、C、D四組放在一張表中對比，研究不同混凝土基面與速凝橡膠防水涂料的粘接強(qiáng)度關(guān)系。再將B、E、F三組放在一張表中進(jìn)行對比，研究混凝土基面、砂漿抹灰基面及其不同物理狀態(tài)下與速凝橡膠瀝青防水涂料的粘接強(qiáng)度關(guān)系。由圖3分析發(fā)現(xiàn)，A、B、C、D四組試件的粘接強(qiáng)度存在一定的層級(jí)關(guān)系，反映出粘接強(qiáng)度與基層表面的物理狀態(tài)存在較顯著的關(guān)系。B組曲線在最上端，反映出混凝土表面抹平收光形成的基面粘接強(qiáng)度最好。C組曲線在最下端，且低于JC/T2317-2015規(guī)范規(guī)定的0.4 MPa下限值[15]，反映出基面不潔凈對粘接強(qiáng)度影響很大，粘接質(zhì)量達(dá)不到規(guī)范要求。D組曲線位于B組之下、A組之上，反映出混凝土基材表面浸濕狀態(tài)下的粘接強(qiáng)度小于干燥狀態(tài)下的粘接強(qiáng)度，不過收光平整的混凝土表面即使浸濕，其與防水涂料的粘接強(qiáng)度也高于0.4 MPa，能夠滿足規(guī)范要求。A組試件粘接強(qiáng)度曲線在0.4 MPa附近徘徊，反映出表面平整度、潔凈度不佳時(shí)，混凝土基層與噴涂防水粘接質(zhì)量難有保障。

圖3 不同物理狀態(tài)下混凝土基面與防水涂料的粘接強(qiáng)度

圖4 混凝土基面、砂漿基面與防水涂料的粘接強(qiáng)度

由圖4分析發(fā)現(xiàn)，B、E、F三條粘接強(qiáng)度線均位于0.4 MPa規(guī)范基準(zhǔn)線之上，說明這三組試塊分別代表的混凝土表面直接收光、混凝土表面砂漿抹平以及砂漿抹平后浸濕三種狀態(tài)下與速凝橡膠瀝青防水涂料的粘接強(qiáng)度均能滿足規(guī)范要求。同時(shí)，三條曲線中，B曲線最高，說明混凝土表面收光后的粘接強(qiáng)度要好于砂漿找平；F曲線位于E曲線下方，說明干燥的砂漿找平基面粘接強(qiáng)度好于浸濕狀態(tài)。

3 結(jié)論

(1)混凝土表面不潔凈、粗糙時(shí)，其與防水涂料的粘接強(qiáng)度不能滿足規(guī)范要求。

(2)混凝土基面與防水涂料的粘接強(qiáng)度要好于砂漿。

(3)在混凝土基面施工完畢、速凝橡膠防水涂料施工前，應(yīng)對基面進(jìn)行一定的保護(hù)，防止受到污染，若已經(jīng)造成污染或無法避免粉塵的沾附，需在防水涂料施工前進(jìn)行清理，如正常途徑清理仍無法保障表面潔凈，可結(jié)合基面找平，利用砂漿進(jìn)行抹灰處理。

(4)無論是混凝土基面還是砂漿找平后的基面，雖然浸濕狀態(tài)下的防水涂料粘接強(qiáng)度能夠滿足規(guī)范規(guī)定的0.4 MPa，但較干燥狀態(tài)下的粘接強(qiáng)度要低。

4 結(jié)語

通過制作混凝土試件，得到不同的基面，模擬具體工程實(shí)施的作業(yè)環(huán)境、基面條件、物理狀態(tài)等，研究了不同基面上速凝橡膠瀝青防水涂料與基材的粘接強(qiáng)度變化，經(jīng)過試件養(yǎng)護(hù)，觀察、測量后，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)了一些較有價(jià)值的成果和結(jié)論，提出了不同基材界面特征狀態(tài)下施工，獲得的防水工程質(zhì)量存在較大區(qū)別的意見，也就是速凝橡膠瀝青防水材料前對基材界面的潔凈度、粗糙限度有較高要求，需要引起注意，而基面是否浸濕對粘接強(qiáng)度影響不是很大，為工程施工、驗(yàn)收提供了較有價(jià)值的參考，為保障這種防水材料的防水成效和使用壽命提出了有意義的意見和建議。