〔制备方法〕

组分中物料共混溶解均匀即得。

使用时将配制液稀释至

       化学灌浆技术在我国建设工程上应用虽然只有50年，但是已创造了众多的奇迹，举世瞩目:当成昆、贵昆铁路出现大涌水、塌方，影响施工时，是化学灌浆技术使涌水在5秒钟内凝固，使工程得以顺利进行；当长江丹江口水电枢纽大坝出现39条贯穿性裂缝、面临破碎，将要炸掉重建时，是化学灌浆挺身而出，使钢筋混凝土大坝完好无恙；当云岗石窟、龙门石窟的稀世之宝风化、破碎时，是化学灌浆技术使古建筑的腐朽梁柱脱胎换骨，使文物珍宝重焕异彩；当广州南方大厦地下商场被水浸时，当广州、肇庆的高层建筑工地出现凶猛涌泥、地表沉陷时……又是化学灌浆技术堵塞了汹涌澎湃的涌水、涌泥，加固了沉陷的地层，使建筑物安然无恙。
　　1984年11月26日，正在紧张施工中的京广铁路衡广复线南岭隧道发生了世界铁路上罕见的大塌方，涌出的淤泥喷射出15米远，填满了180米长的隧道，施工机械被掩埋，工程被迫中断。化学灌浆技术在关键时刻又显示了巨大的作用：仅用了一个多月时间，就使大突泥固结成功，清除了南岭隧道建设的拦路虎，使停工10个月的工程恢复施工，并且比原来计划使用的施工方案节省了800万元。
　　这一切，使现场的技术人员、甚至一些著名专家也连称神奇，赞不绝口。三峡工程，更是化学灌浆技术创造的一个名垂青史的伟大奇迹。三峡工程由大坝、电站、船闸和升船机等组成。主体建筑挡水坝长约2310米，高181米，为混凝土重力坝。坝体基础坐落在弱风化带下部或微风化岩体上，如处理不好，坝底会渗漏，沉重的负担将会使坝基下沉，大坝就会变形，在180多米高蓄水的巨大压力下，后果不堪设想。我国古代流传的“女娲补天”的故事中，说女娲有“积芦灰以止淫 水”的神奇术，表达了人们对制服、消除天灾的渴望。有了化学灌浆，就可以用灌浆材料“止淫 水”、“止涌泥”，比女娲补天还快速，神话变成了现实。

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    摘 要：本文从选择合适的聚合工艺、乳化体系等方面综述了高性能聚合物水泥防水涂料中乳液制备方法的研究进展，介绍了通过对聚合物乳液进行交联、增塑改性以及复配等方法制备高性能聚合物水泥防水涂料的研究进展。

    关键词：聚合物；水泥；丙烯酸酯乳液；防水涂料；研究进展

    0 引 言

    用聚合物改性水泥的历史还不到百年，按照混凝土中胶结料的不同组成可分为：聚合物混凝土 PC(Polymer Concrete) ，聚合物浸渍混凝土 PIC(PolymerImpregnated Concrete) 和聚合物改性混凝土材料 PMC(Polymer Modified Concrete) 。用于改性水泥混凝土 的聚合物品种有水性聚合物、液体树脂和聚合物乳 液。聚合物乳液用于改性水泥材料的第一篇专利早在 1924 年就发表于 Lefebure 。聚合物乳液的种类也从 20 世纪 30 年代起的天然橡胶浆，到聚醋酸乙烯乳液，而 70 年代以后广泛采用丁苯胶乳、氯丁胶乳、丙烯酸酯共聚物乳液等。随着研究的深入，聚合物乳液在水泥中的添加量也逐渐增大，从而使得聚合物水泥也产生了从刚性到柔性的转变，其应用领域也大大拓展了，在涂料领域的应用就是一个很好的实例。

    聚合物水泥基防水涂料，即 JS防水涂料是一种液料 ( 聚合物乳液与添加剂 ) 、粉料 ( 水泥、无机填料以及助剂 ) 双组分水性防水涂料 ，是建设部重点推荐的防水材料之一，属国家大力提倡的环保型产品。它以柔性高、粘结力强、抗冻融、耐高温、耐腐蚀、冷施工、可湿作业、施工简单、无毒无害、环保等特点而得到了迅速的发展，成为近几年来防水涂料发展的热点。本文通过分析聚合物水泥基防水涂料近几年的发展状况，从聚合物乳液、涂料改性、复配及施工等各方面分析其研究进展、应用现状及发展趋势，以期为高性能聚合物水泥基防水涂料的研制提供参考。

    1 聚合物水泥基复合防水涂料的分类

    聚合物水泥基复合防水涂料产品根据聚合物乳液和水泥的不同比例，可分为 I 型 ( 高伸长率，高聚灰比 ) 和 II 型 ( 低伸长率，低聚灰比 ) 两类产品。分别适用于较干燥，基层位移量较大的部位和长期接触水或潮气，基层位移量较小的部位。 I 型产品以聚合物为主，根据《聚合物水泥防水涂料 )JC ／ T894-2001 建筑行业标准 J ，其断裂延伸率技术性能标准为 200 ％ ，聚灰比一般大于 1 ，甚至可以超过 2 ； II 型产品是以水泥为主的防水涂料，适用于长期浸水环境下的建筑防水工程，其断裂伸长率技术性能指标为 80 ％ ，聚灰比在 0 ． 6 左右。从目前的应用来看 I 型产品比 II 型产品的使用范围更广一些。

     2 聚合物乳液的研究进展

    应用于聚合物水泥基复合涂料的聚合物乳液种类很多，常见的有聚醋酸乙烯-乙烯共聚乳液(EVA 乳液 ) ，聚苯乙烯一丙烯酸酯乳液 ( 苯丙乳液 ) ，纯丙烯酸酯乳液 ( 纯丙乳液 ) ，丁苯乳液 ，氯丁胶乳等。

但主要应用的是前三种乳液作为聚合物水泥基防水涂料的液料，后两种由于乳液性质的限制主要应用于水泥砂浆的改性。 EVA 乳液、苯丙乳液、纯丙乳液都能作为聚合物水泥基防水涂料的液料，应用时应根据不同的需要来选择不同的乳液 。纯丙乳液以其性能优良的特性一直作为聚合物水泥基防水涂料的重点，它是由丙烯酸酯类单体，主要是丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯在乳液中共聚而成。但是单靠乳液中单体共聚物的成膜与水泥结合，其性能远远达不到使用的要求。通常情况还要引入少量功能单体，常被引入的功能单体有 ( 甲基 ) 丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺、n-羟甲基丙烯酰胺、三聚氰胺、苯酚等 。通过这些功能单体的引入，可以制得外交联乳液、离子交联乳液和自交联乳液¨ 。聚合物水泥在成膜过程中有的功能单体能与水泥的水化产物结合，提高涂料的强度，有的功能单体可以自交联生成交联的三维网络结构从而提高涂料的耐酸碱性、耐老化等各方面的性能，也能大大提高涂料的不透水性。

    2 ． 1 丙烯酸酯乳液聚合工艺的研究进展

    传统的聚合方法制成的丙烯酸酯乳液为均相胶粒，这种乳液用在涂料中成膜温度较高，涂膜流变性差，夏季回黏严重。研究表明在相同的单体配比下，若采用不同的加料工艺 和加料配比 可以制得不同性能要求的乳液。如果采用梯度聚合法进行丙烯酸酯乳液聚合，则呈现核壳结构，能降低乳液的成膜温度，从而制备出性能优良的乳液。粒子设计是由 Okubo 首先提出的 ，此后具有核壳结构聚合物粒子的研究和开发一直受到研究者的青睐。粒子设计指的是在分子组成相同或不改变原料组成及不增加原料成本的前提下，通过改变乳液的聚合工艺 ( 如通过改变单体、乳化剂、引发剂的滴加程序和方式 ) 而改变乳胶粒的结构形态，既可显著提高涂膜的耐水、耐候、耐污染、耐回黏性能，同时也能提高拉伸强度、伸长率和粘结强度等。罗宇，等 通过比较半连续聚合及种子乳液聚合法、半连续聚合及无种子乳液聚合法、半连续聚合及分段滴加幕级滴定聚合法 ( 核壳工艺 ) ，得出了由核壳聚合、外硬内软结构的丙烯酸酯乳液与水泥复合可以制备高延展性及高强度的聚合物水泥基防水涂料。核壳乳液聚合物在水泥防水涂料中的应用是聚合物水泥高性能涂料发展的必然选择，是聚合物水泥防水涂料的发展方向。

    2 ． 2 丙烯酸酯乳液乳化体系的研究进展

    乳化体系对乳液的影响很大，选择合适的乳化体系应从乳化剂的结构、临界胶束浓度 (CMC) 、乳化剂的亲水亲油值 (HLB 值 ) 、浊点等方面全面考虑。乳化剂对乳液的粒径及其分布、黏度、成膜温度、耐水性、附着力以及与水泥及填料的相容性都有十分重要的影响。在丙烯酸酯乳液聚合中，使用阴离子和非离子乳化剂复配的乳化体系比单独使用阴离子或者非离子乳化剂所制得的乳液性能优良。因为这两者复配使用时非离子乳化剂的浊点得到明显的提高，可使两种乳化剂分子交替吸附在乳胶粒的表面，降低同一 胶粒上离子问的静电斥力，增强乳化剂在胶粒上的吸 附牢度，降低胶粒表面的电荷密度，使带负电的自由基更容易进入乳胶粒中。雷生山 在制备丙烯酸酯乳液过程中使用了阴离子和非离子复合乳化体系，得出阴离子和非离子的最佳比例，并发现复合乳化剂 HLB 不同与水泥的配合稳定性不同。乳化体系 HLB 防水涂料，涂料在成膜固化后再长期浸水，涂膜中残存的乳化剂遇水后慢慢发生亲水表面活性作用，从而造成溶胀、软化、强度下降。也就是说乳化剂的存在或多或少的会影响涂料的耐水性，这使聚合物水泥基防水涂料的应用带来一定限制。如果能采用反应性乳化体系或者无皂乳液聚合等方法，则涂料在固化过程中乳化剂逐步被消耗，这样就可以避免乳化剂的亲水效应对涂膜耐水性能的影响。

3 聚合物水泥基复合防水涂料的改性研究进展

    聚合物水泥涂料的改性是通过外加交联剂、增塑剂等方式来实现的。这些添加剂在涂料中的加入比例很小，但是对涂料的性能可以产生很大的影响，它能明显提高涂料的强度、柔性、最低成膜温度、耐水等各项重要的指标。

    聚合物水泥基复合防水涂料的外加交联剂，可以与聚合物分子链上的功能单体在酸或者碱的催化下发生交联反应。这类交联剂通常是含有 2 个或者多个官能团的水溶性树脂，常用的有水溶性三聚氰胺甲醛树脂、苯代三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂等¨ 。余剑英 利用少量的化学改性剂与聚合物水泥涂料共用，分别比较加入 1 ． 5 ％ 、 3 ． 0 ％ 、 5 ． 0 ％改性剂时涂料的性能，发现改性剂加入量在 1 ． 5 ％时涂料的强度和断裂延伸率都明显上升，说明交联剂的加入明显增强涂膜的交联程度，从而提高涂膜的强度、撕裂强度和亲水后强度保留率，并能显著改善涂料的表面发粘情况。张金安 针对我国某些地区的冬季气温在 ～ 35 ℃ 左右，设计出玻璃化温度为～ 25 ℃ 的改性纯丙烯酸酯乳液，通过增塑剂 LG 的加入制备出低温柔性为～ 35 ℃ 无裂纹的聚合物水泥防水涂料，同时针对寒冷条件下涂膜干燥时间长的问题，从加速水泥水化速度人手，制备出无机干燥促进剂，使其干燥速度达到了行业标准的要求。

    增塑剂是一种加入到高聚物体系中能增加体系的可塑性、柔韧性或膨胀性的物质 。增塑剂的主要作用机理是削弱聚合物分子之间的次价键力，即范德华力，从而增加了聚合物分子链的移动性，降低了聚合物分子链的结晶性，即增加了聚合物的塑性。从宏观表现为聚合物的硬度、模量、玻璃化转变温度和脆化温度下降，以及伸长率、曲绕性和柔韧性的提高。增塑剂按添加方式分为内增塑剂和外增塑剂两种，最常用的是外增塑剂。如邻苯二甲酸酯类、含氯化合物等。李应权，等 研制的增塑剂能在不影响涂膜拉伸强度的情况下，使涂料的断裂延伸率提高近 3 倍。其试样的聚灰比为 0 ． 35 ～ 0 ． 7 ，而常用聚合物水泥涂料的聚灰比在 0 ． 6 ～ 2 之间，也就是说这种涂料中的 聚合物占体系总量的 20 ％ ，而水泥为主的无机物占 到体系总量的 80 ％。水泥等无机物量的增加既增加了涂料的耐酸、耐碱、耐候等性能，也大大降低了成本。在这样少的聚灰比下能达到这样高的弹性，本身就是技术上的重大进步，已成为普通聚合物水泥基防水涂料的更新换代产品。

    水泥改性剂的加入也能大大改善涂料的性能，如水泥的减水剂、促凝剂等都在聚合物水泥基防水涂料 中有应用

    4 聚合物水泥基复合防水涂料复配及施工研 究进展

    聚合物水泥基防水涂料是一种双组分复合型防水涂料，就复合型防水涂料来说，任何单一的一种乳液或者无机粉料都没有多种乳液或者多种粉料复配使用能带来更好的性能。蒋燕兮，等 使用两种性 质不同的丙烯酸酯乳液共混，利用两种乳液的协同效 应制得性能优良的防水涂料。一般应用的是不同品种的丙烯酸酯乳液复配，丙烯酸酯乳液和醋酸乙烯一乙烯共聚乳液复配，丙烯酸酯和水性聚氨酯乳液复配等。由于每种乳液的性能不同，这样就可以根据不同地域的应用条件来选择合适的乳液配比以及乳液与水泥的配比，通过复配的方法，发挥乳液的协同效应使聚合物水泥防水涂料的性能达到最佳。因为我国地域面积较大，南北气候差异也很大，这样统一的配方就不能适应南北两方的气候差异带来的区别。对于南方来说，更多的要求的是耐水性，而北方则更多的是要求耐寒性，也就是最低成膜温度和玻璃化转变温度，以适应北方寒冷条件下施工的需要。同样，粉料的复配 也能达到提高性能的目的，不同种类的水泥与乳液的配合所制得的聚合物水泥基防水涂料 性能也不尽相同 。

 聚合物水泥基防水涂料施工时都是现场配料，用 多少配多少。现场施工的方法就对涂料的最终性能 有直接的影响，正确的施工方法是制备防水涂料必不可少的手段。史红光，等 对相同的聚合物水泥防水涂料配方，采用不同的涂覆层数，得出无处理的拉伸强度值 3 次涂覆的试样比 2 次涂覆的试样高 10 ％ ～ 20 ％ ：无处理的断裂延伸率 3 次涂覆的试样比 2 次涂覆的试样高 8 ％ ～ 19 ％ 。可以看出正确的施工方法能带来聚合物水泥防水涂料性能上的提高。为此蒋勤逸 专门论述了聚合物水泥防水涂料的通用施工工艺，从基层处理，工法选择，通用配比，涂覆，施工质量检查等方面进行了较全面的阐述。

    5 结语

     聚合物水泥基防水涂料是一种环保水性涂料，要获得性能优良的防水涂料，首先要选择合适的单体，乳化体系，以及相应的聚合工艺；其次，选择合适的功能单体，然后再从乳液以及粉料的复配人手，选择正确的施工方法，并通过上述几种手段制备出性能优良的聚合物水泥基防水涂料。