建筑新型防水涂料的性能及應用*

胡 晶，邱孝鋒

(1.湖北工業大學工程技術學院，湖北 武漢 430080；2.綠城裝飾工程集團有限公司，湖北 武漢 430080)

防水涂料是一種具有防止水分進入、滲透的功能涂料。經涂刷施工后，防水涂料中的液體揮發，在基層形成一層堅硬致密的防水涂層。傳統溶劑型涂料以苯系物為溶劑，施工后最終揮發到大氣中，對環境產生污染。近些年來，國家不斷出臺法律法規加大環保力度，消費者的環保意識也不斷增強。2013年，國務院印發《大氣污染防治行動計劃》，大力推廣使用水性涂料，鼓勵使用低毒、低揮發性有機溶劑。2017年，北京市全面淘汰溶劑型涂料的生產和瀝青類防水材料的生產。

1 防水涂料

防水涂料按材料可以分為：聚合物改性瀝青防水涂料、聚合物水泥基防水涂料、合成高分子防水涂料；根據材料液態類型分為：溶劑型防水涂料、水性防水涂料、反應型防水涂料。溶劑型防水涂料中分散介質為有機溶劑，該涂料優點是揮發速度快、成膜致密、穩定性好，缺點是有機揮發組分對人體有害，還會造成大氣污染；水性防水涂料以水為分散介質，揮發速度比溶劑型防水涂料慢，成膜致密性也較低，施工后揮發出水及少量其他的組分，對人體傷害小，對環境友好；反應型防水涂料是通過不同組分間相互發生化學反應，相對分子質量變大的一種涂料，其有機揮發組分極少，可形成致密的涂層，防水性能突出，環保性能好。

2 新型防水涂料

傳統涂料施工性能差，防水效果差，VOC含量高，對人體及環境有較大危害。因此科研人員不斷開發新型防水涂料，以提高防水性能，降低有害氣體揮發。

2.1 聚氨酯防水涂料

聚氨酯防水涂料分為單組分、雙組分。聚氨酯防水涂料可在潮濕基層上直接施工，在常溫下固化，具有防腐、抗老化性能。聚氨酯具有很好的耐腐蝕性能，耐候性好；導熱系數低，是一種保溫材料；涂層的封孔能力好，材料防水性能強。聚氨酯具有很高的粘接強度，涂料中的高分子可滲透到基面，填補基面中的細微裂縫，減少滲水途徑，加強防水性能。聚氨酯防水涂料達到《室內裝修材料有害物質限量》(GB18582-2001)的環保標準，在建筑上使用該種涂料，既能防水，又能保溫，符合建筑節能保溫相關規定。

王廣林[1]將水性單組分聚氨酯涂料應用于新港十一路跨梅河支流橋梁工程。該涂料以聚氨酯為基體樹脂，水為分散介質。作為一種新型建筑防水材料，具有抗老化性能、抗腐蝕性、優良的防水性能，且施工性能好、效率高。該工程將單組分聚氨酯防水涂料應用于橋梁，結果表明，人工或機械等施工方式均能發揮良好的防水性能，也可借助高壓，將防水涂料壓入混凝土中的結構裂縫。對涂料施加二次壓力，可使涂料填充全部裂縫，能有效阻止結構滲漏。水性單組分聚氨酯涂料釋放的有機性揮發組分極少，對環境無害，施工工藝簡單，能節省工期。作為新型建筑材料，其經濟效益高，環境效益顯著。

在噴漆中，會產生大量的“漆渣”。我國是汽車生產大國，對車輛噴涂面漆會產生大量的漆渣。對漆渣固體廢棄物的處理可采用填埋法、焚燒法。填埋法會占用大量的土壤資源，造成土壤板結，且漆渣分子量大、呈長碳鏈、化學穩定性好，數百年仍然難以降解。填埋在土壤下的漆渣會影響農作物生長；被動物誤食會造成其死亡。焚燒則會產生大量有毒有害氣體、固體顆粒物，造成大氣污染。

劉運學等[2]將預處理的沈陽某噴涂車間的漆渣，加入到聚氨酯瀝青防水涂料中，并研究體系的熱性能、力學性能。漆渣的加入，對聚氨酯防水涂膜的熱穩定性影響不大。實驗發現，漆渣的參雜量低于15%時，不會明顯增加涂料體系的黏度，對刷涂工藝沒有影響，且可以減少氣孔產生、漆膜表面光滑，從而改善涂層施工質量。實驗采用100目(0.150 mm)、200目(0.074 mm)不同粒徑的漆渣，均得出隨著漆渣摻加量的增加，聚氨酯防水涂層拉伸強度先升后降，15%為峰值。當低于15%時，漆渣的加入可以改善涂層的致密性，氣孔量減少，增加拉伸強度；當高于15%時，體系黏度隨著漆渣加入而明顯增加，干燥后氣孔增加，拉伸強度下降。綜上所述，少量漆渣的加入會增加涂層力學性能，摻加量宜控制在15%以下。以上研究為廢棄的漆渣再利用提供了很好的依據，希望將來能將大量的漆渣再利用，實現資源整合，減少環境污染。

2.2 聚合物水泥防水涂料

聚合物水泥防水涂料是一種由水泥、外加劑、高分子等組分加工成的防水涂料，利用聚合物自身所具有的的柔性，減少水泥材料的干縮變形性。該涂料具有水泥材料的高強度，塑料的耐水性，延展性強。該種防水涂料具有無毒性、節能、環保，不會對周圍環境造成污染。

自修復材料是一種仿生物體受傷后能實現自愈的材料，對傷口進行自我修復，從而達到減少或消除裂縫、延長材料的使用期限。浙江魯班建材科技股份有限公司自主開發了一款以聚合物乳液、水泥等為原料的裂縫自修復防水涂料，能快速修復0.5～0.7 mm 細微裂紋。胡強等[3]研究了不同類型水對自修復聚合物水泥防水涂料的自修復性能的影響，結果表明，涂層在存在0.3～0.4mm細微裂縫時，能先止住滲漏，后達到無滲漏，實現了裂縫自主修復，達到堵漏效果。研究不同環境測試水中有機物質和可溶性無機鹽對堵漏時間的影響，發現，含有少量有機質和較多無機鹽的地下水堵漏時間最短，為6h。涂料修復機理是通過形成凝膠后堆砌、堵塞滲水通道，實現裂縫修復。無機鹽會促進凝膠形成，加快堆砌進程，故而含有大量無機鹽的地下水修復速度最快。

隨著經濟水平的不斷提升，人們對居住環境要求提高，“無毒、無異味”防水涂料的研究成為一個熱點。宋爽等[4]選用低氨丙烯酸類乳液，制備了一種凈味型聚合物水泥防水涂料。合成的涂料符合JC1066-2008《建筑防水涂料中有害物質限量》A類要求，可以實現在涂刷涂料過程中降低刺激性氣體產生，提高施工過程舒適度，滿足施工過程環保要求。該團隊對6種制備的聚合物水泥防水涂料中有毒物質的含量進行檢測，發現，低氨丙烯酸類聚合物水泥防水涂料的VOC、游離甲醛含量明顯低于普通丙烯酸類聚合物水泥防水涂料。隨機選擇多名檢測人員對氣味進行打分。通過對結果進行分析，發現液涂料中氨含量是影響氣味濃淡的主要因素。由低氨類丙烯酸乳液所制備的聚合物水泥防水涂料的氣味較淡。對該種涂料的力學性能進行檢測，發現低氨丙烯酸型聚合物水泥防水涂料的拉升強度提高、斷裂伸長率有所下降。

材料工程人員一直致力于提高混凝土的耐久性。混凝土具有多孔結構，這種結構使得砼在惡劣環境中易被腐蝕，甚至會引起混凝土整體破壞。為了提高混凝土耐久性，可采取以下方法：1)加入礦粉、硅粉、粉煤灰等，能提高混凝體密實性、結構穩定性，從而提高砼整體的抗腐蝕性能。2)涂覆涂層，對混凝土進行保護。王世閏等[5]研究了不同高分子含量的聚合物水泥防水涂料對砼耐久性的影響，發現，隨著高分子組分的增加，涂料抗吸水性增強、抗氯離子腐蝕性增強。高分子組分含量太高，會使得溫度穩定性下降，黏結性能和結構穩定性下降；聚合物含量較高，會使得涂層吸水溶脹、鼓包，隨著進一步吸水，甚至使得涂層整體結構破壞。研究發現，聚灰比等于0.8，涂層抗硫酸鹽腐蝕性能最好。

聚合物水泥防水涂料具有防水性能、低毒環保，在建筑領域取得良好的效果。不同產品性能有一定差異，不同應用領域對其性能要求也不盡相同，故需要根據不同工程實際現狀選擇相適應的防水涂料。

2.3 聚合物乳液防水涂料

該涂料環保性能好，施工方便，施工中不會破壞環境，涂料性能高，安全無毒，不會對人體造成傷害，缺點是耐水性差。當使用在廚房、衛浴等長期潮濕有水的環境時，會使得涂層在浸水后膨脹、強度降低，最終使得防水涂層失效。提高水性涂料耐水性的一般思路主要有乳液類型選型、疏水性物質改性、交聯改性等。

李晴龍等[6]對乳液類型進行選型，選用疏水性丁二烯、苯乙烯單體，制備了一種耐水型聚合物乳液防水涂料。所制備的耐水型防水涂料7d吸水率低于5%，浸水7d抗拉強度保持率、黏結強度均大于50%，與溶劑型聚氨酯防水涂料相近，且無有機揮發性組分排放。

翟廣玉[7]研究了聚丙烯酸酯乳液、乙烯一聚醋酸乙烯(VAE)乳液、聚丙烯酸酯及VAE乳液混合對防水涂料性能的影響。這3種防水涂料力學性能均符合行業標準，但VAE乳液在低溫下不符合標準，故VAE乳液防水涂料在北方較冷地區不適合使用。進行耐水性能實驗，VAE乳液型防水涂料溶脹較小，但其斷裂伸長率較小，不適合形變較大區域；丙烯酸乳液型防水涂料具有良好的耐候性，斷裂伸長率高，但其溶脹較大不適合長期與水接觸區域；聚丙烯酸酯及VAE乳液型涂料性能居中，結合二者的優點，是一種性能優良的防水涂料。

在人們潛意識里，聚合物乳液防水涂料耐水性能差，防水效果不好，不適宜長期泡水的環境。熊玉欽等[8]人對此進行研究，選擇常見的聚合物乳液進行各種力學性能、耐水性能測試。選擇的4款產品物理性能符合標準，對不同含水量的混凝土基面均有較好的黏結性能。3款產品經耐水性跟蹤測試，力學性能較穩定。

瀝青防水卷材在建筑屋面防水中應用廣泛，具有良好拉伸性能、柔韌性好、不透水，防水效果也好，但也有一些缺點，如搭邊易出現接縫粘結不牢，熱熔不完全易出現空鼓，施工不方便等。吳銀萍[9]研究了一款聚合物乳液改性乳化瀝青，制備液體防水卷材，該涂膜具有良好的力學性能，低溫柔韌性，由于呈現液態，可刷涂施工，解決了片狀防水卷簾現場施工易出現的熱熔問題。

2.4 水泥基滲透結晶型防水涂料

國外最早開發出水泥基滲透結晶型防水涂料，生產后得到有效應用。研究發現，毛細孔、細微裂縫是引起混凝土滲透的根本原因。利用反滲透理論開發出的水泥基滲透結晶型防水涂料，涂料中的活性物質向混凝土內部滲透，使得體系中未水化的水泥能進一步發生水化反應形成新型晶體，隨著晶體生長，阻塞具有細孔、微裂紋的滲流通道，能起到很好的防水效果。這種涂料使混凝土具有自修復功能、防水抗滲性能，可廣泛應用于地下室、屋面及防水、防潮區域。

張宏輝等[10]將水泥、砂、滲透結晶母料、消泡劑等按配料比加入分散機，制備了一種水泥基滲透結晶型防水涂料。對該涂料性能進行檢測，發現該涂料具有良好的物理性能、防水抗滲性，涂刷這種防水涂料能消除混凝土易滲漏缺點。這種防水涂料的生產工藝簡單、施工性能優良、所用原料的價格便宜、具有良好的推廣價值。

光鑒淼[11]研究了一種高性能水泥基滲透結晶型防水材料。以硅酸鹽水泥、高爐礦渣、硅灰、乳膠粉等為原料，制備的水泥基滲透結晶型防水涂料，該涂料具有較好的滲透結晶性。

水泥基滲透結晶型防水涂料在民用、工業建筑中得到推廣，核電站中應用較少。山東榮成的高溫氣冷堆核電站示范工程核島主要廠房及部分重要BOP廠房均采用了水泥基滲透結晶型防水材料。李攀[12]從防水效果、施工工藝、工期和成本、耐久性等討論了水泥基滲透結晶型防水涂料顯著特點，從多角度論證其在核電廠房防水工程中推廣的價值。

3 展望

建筑新型防水涂料能滿足人民群眾對環保的需求，滿足健康生活方式。材料開發人員應大力開發出更多類型的低毒、無毒、凈味的防水涂料，減少有害氣體的揮發，不斷提高建筑工程的建設質量和防水性能。