基板预处理对JS 防水涂料粘结性能测试的影响

基板预处理对JS 防水涂料粘结性能测试的影响

赵宇1，耿雷2，吴双九1，张新1（1.中冶建筑研究总院有限公司，北京100088；2.中国合格评定国家认可中心，北京100062）

因GB/T 23445—2009《聚合物水泥防水涂料》中试验操作的细节较少，导致不同的检测员在执行该标准时存在测试差异。目前，一些检测机构和生产单位已经研究发现，搅拌方式、涂覆方法（如刷涂、刮涂、滚涂）和涂覆次数均能显著影响聚合物水泥防水涂料（下称JS 防水涂料）的拉伸强度和断裂伸长率，并详尽地阐述了制样因素如何造成涂料结构缺陷的形成，进而影响其拉伸性能。同样，结构缺陷必然也会影响涂料的粘结性能，故研究制样方法对JS 防水涂料粘结性能的影响，是提高该项检测判定可靠性的关键之一。

JS 防水涂料的初次涂覆能影响基板表面的平整度及界面粘结的牢固程度，因此该环节非常重要。为消除基板表面的不平整和内层存在的孔隙对粘结性能造成的不良影响，在初次涂覆时，应使涂料充分渗透进孔隙后找平，制成具有极薄粘结界面的试件，称为预处理试件。因标准未规范涂覆方法，也可直接涂覆不做处理，故将无处理试件作为对照组试件。本研究对预处理试件和对照组试件进行制备养护，并依据GB/T 23445—2009 对上述样品分别进行无处理、浸水处理和潮湿基层粘结强度的测试，量化预处理对JS 防水涂料粘结性能的影响，供大家参考。

1 实验部分

1.1 主要原料

本研究所用的JS 防水涂料来自5 个不同厂家，均为Ⅰ型产品，详见表1。

1.2 仪器和设备

水泥标准养护箱：HWS-350X 型，苏州市东华实验仪器有限公司；电动搅拌机：D60-2F 型，杭州仪表电机厂；涂料试件养护室：TLS-350B 型，上海路达实验仪器有限公司；电热鼓风干燥箱：DF205 型，北京医疗设备二厂；微控电子万能试验机：CMT6104 型，深圳新三思材料试验有限公司。其余工具均为自制。

1.3 粘结试验制样

将养护好的水泥砂浆基板取出后，依据GB/T23445—2009 中7.6.2 的规定进行无处理、浸水处理、潮湿基层粘结强度的制样和养护。基板预处理属于第1 次涂覆，步骤如下：1）在基板上均匀倒上少许涂料（约为正常涂覆量的1/4）；2）用刮板刮平基板上的涂料，稍用力，使涂料充分浸入基板表层孔隙内；3）擦除粘结区以外的涂料。预处理之后的基板表面涂膜极薄，为保证粘结层的厚度，预处理之后的试件还要再分3 次进行涂覆。
 

2 结果与讨论

2.1 机理的提出

图1 是基板预处理对JS 防水涂料粘结性能影响的机理。如图1 所示，制样过程中常发现粘结面不平和拉开过程中粘结面剥离这两种异常情况，会使粘结试验结果不能充分体现其性能，称为粘结不充分。实际上，一些对粘结性能试验操作作出规范要求的标准，如JC/T 907—2002《混凝土界面处理剂》中明确说明要剔除这种组内偏差较大的“异常数据”，但GB/T23445—2009 并没有明确提出粘结不充分的结果需要处理，这影响了结果的判定。基于大量粘结性能试验的工作总结，我们认为上述两种问题与第1 次涂覆密切相关：不进行预处理的试件，涂料不能排除表层孔隙的空气，使粘结效果受限，同时，成膜过程中JS防水涂料会产生一些小气泡，这些气泡迁移至表面的速度过缓，使其在成膜时不能完全排出，会使涂层产生缺陷；进行预处理后，基板表面的微孔被涂料充分渗透，因微孔具有很大的比表面积，在预处理后，涂料与基板的接触表面明显增大，使涂料的粘结效果更好，也有利于气泡的释放。同时，预处理过程还会使粗糙的表面变得更平整，因此，理论上预处理充分的试件粘结更充分、粘结强度更高。实际上，基板进行预处理以后，影响粘结强度的不可控因素减少，同时还会减少测试中的组内偏差。

2.2 机理的验证

分别将养护好的预处理试件和对照组试件依据GB/T 23445—2009 进行粘结性能测试。图2 是粘结强度结果分析，其中，a、b、c 分别代表无处理、浸水处理、潮湿基层粘结强度的数据，d 为粘结强度变化百分率。将预处理试件与对照组试件的粘结强度进行对比后发现，基板预处理确实能小幅提高JS 防水涂料无处理和浸水处理的粘结强度，而预处理试件的潮湿基层粘结强度提高了至少20%。这是因为潮湿基层粘结试件的界面层存在不规则的微小孔隙，水的表面张力使薄水层和孔隙不规则分布，而基板预处理能排出孔隙中的空气与水，从而更显著地改善其粘结性能。上述结果验证了预处理能改善JS 防水涂料与基板的相容性，消除第1 次涂覆过程中的不可控因素，使粘结性能测试结果更可靠。

图2 中，2 号样品预处理后粘结性能的提升效果不明显，原因可能是2 号样品对照组试件的粘结性能各指标均明显高于其他样品，可认为该样品本身与基板的相容性较好，因此导致预处理收效甚微。这一现象也表明当涂料与基板相容性较好时，预处理不会产生异常数据。

将所有数据进行对比后，还可量化出粘结强度的变化百分率。基板预处理能提高JS 防水涂料无处理和浸水处理的粘结强度，提高幅度为4%~12%；而潮湿基面粘结强度的提高幅度最大，至少为20%。

图3 为预处理试件和对照组试件组内变异系数对比，其中，a、b、c 分别代表无处理、浸水处理、潮湿基层的情况。基板预处理能够消除第1 次涂覆的不可控因素，理论上也会使组内数据离散程度更低。从图3 可知，预处理确实能使粘结强度试验的变异系数保持在较低水平。

3 结论

本文基于对GB/T 23445—2009 中粘结强度试验方法的理解，考察了基板预处理对JS 防水涂料粘结性能测试的影响。文中对5 种JS 防水涂料进行无处理、浸水处理、潮湿基面粘结强度性能试验，将预处理试件和对照组试件的检测结果进行对比，结果表明，预处理后试件的粘结性能会提升，特别是潮湿基层的粘结强度会提升逾20%；同时，预处理试件组内测试数据的离散程度更低，使检测结果的判定更可靠。基板预处理方法简单，其作用是让涂料浸透基材表面，起到提高接触面积和填平孔隙的作用，根本目的是提高基板和涂料的相容性，避免制样中的不可控因素，提高测试结果的可靠性。