预铺式自粘防水卷材用新型水溶性隔离膜的制备与研究_孙艳美.pdf

新型建筑材料2023020引言防水卷材因其具有良好的耐水性、温度稳定性、柔韧性以及良好的力学性能在工程防水中得到了广泛的应用。预铺式自粘防水卷材主要由 3 部分组成：主体材料、胶料反应层以及隔离层1。预铺式施工方式是将防水卷材空铺在基面上，然后浇筑混凝土使其两者紧密结合2-4。现有的防水卷材隔离膜材料大多为 PET、PE 或石英砂，采用这种隔离材料在夏季高温情况下可能会出现揭膜困难，在使用时需要揭除隔离膜以及在揭除隔离膜后卷材表面会遭到污染等问题5-6。此外，在进行施工时传统的防水卷材隔离膜揭除后会随意丢弃造成薄膜清理回收困难等问题，故需要一种便于预铺的免揭型防水卷材对上述问题进行改善7。PVA 水溶性膜是一种具有广泛应用前景的绿色新材料。基金项目：湖南省教育厅科学研究重点项目（20A155）收稿日期：2022-09-26作者简介：孙艳美，女，1998 年生，硕士研究生，E-mail：。通讯作者：郝喜海，教授，博士生导师，E-mail：。预铺式自粘防水卷材用新型水溶性隔离膜的制备与研究孙艳美，李奥纬，王琢凌，郝喜海（湖南工业大学 包装与材料工程学院，湖南 株洲412007）摘要：通过流延法制备了一种用于预铺式自粘防水卷材的聚乙烯醇新型免揭环保水溶性隔离膜。研究了不同含量微硅粉对所制备薄膜水溶性、力学性能的影响，并以防水卷材与后浇混凝土的剥离性能为指标，探讨在无需揭除隔离膜的情况下防水卷材与后浇混凝土的粘接性。结果表明，当微硅粉含量为基材的 2%时，薄膜的综合力学性能较好；当微硅粉含量为基材的 5%时，剥离强度达到最大值 2.16 N/mm。说明在不揭除所制新型水溶性隔离膜的情况下能够提高防水卷材与后浇混凝土的粘接性，与传统防水卷材隔离膜相比基材无需揭除、简化施工流程，同时起到保护环境的作用。关键词：水溶性隔离膜；微硅粉；防水卷材；剥离性能中图分类号：TU57+3文献标识码：A文章编号：1001-702X（2023）02-0128-04Preparation and study of a novel water-soluble isolation membrane for pre-laid self-adhesive waterproof rollSUN Yanmei，LI Aowei，WANG Zhuoling，HAO Xihai（School of Packaging and Materials Engineering，Hunan University of Technology，Zhuzhou 412007，China）Abstract：A new type of environmentally-friendly water-soluble polyvinyl alcohol membrane for pre-laid self-adhesive waterproof roll was prepared by stream-casting.The effects of different contents of microsilica powder on the water solubility and mechanical properties of the film were studied.The adhesion between waterproof roll material and post-poured concrete without removing the isolation film was investigated by taking the peeling performance of waterproof roll material and post-poured concreteas the index.The result shows that when the content of silicon powder is 2%of the substrate，the comprehensive mechanical properties of the film are better.When the content of silicon powder is 5%of the substrate，the maximum peeling performance is 2.16N/mm.This shows that the adhesion between waterproof roll material and post-poured concrete can be improved without removingthe new water-soluble isolation film prepared.Compared with the traditional waterproof roll material isolation film，the environmental protection and no need to remove the substrate characteristics simplify the construction process and protect the environment.Key words：water-soluble isolation membrane，microsilica powder，waterproof roll，stripping performance中国科技核心期刊128NEW BUILDING MATERIALSNEW BUILDING MATERIALS因为 PVA 薄膜的成膜性优良、水溶性好且具有可生物降解性8-9，能有效替代 PET、PE 隔离膜，以此简化防水卷材铺设步骤，降低操作难度，提高防水卷材铺设效率，并解决揭膜困难问题。但是，贴有 PVA 水溶性隔离膜的防水卷材在应用中会出现与混凝土之间粘结不牢的现象。微硅粉的主要成分为 SiO2，是矿热炉生产硅铁和硅时产生的大量 SiO2和 Si气体与空气迅速氧化冷凝形成的粉尘10。微硅粉作为混合材料掺入混凝土中，可以优化新拌混凝土的性能11。方小利等12研究微硅粉对混凝土性能的影响发现，微硅粉加入普通混凝土后能够改善混凝土的后期强度。张向新和覃盛昆13研究微硅粉和粉煤灰掺量对钢纤维再生混凝土力学性能的影响，结果发现，微硅粉掺量为 6%，粉煤灰掺量为 3%时钢纤维再生混凝土的综合性能最优。Wang14通过掺加不同含量的纳米硅灰探究对轻质水泥浆物理性能和微观结构的影响，实验发现，掺加纳米硅灰后生成了更多的水化硅酸钙，充当填充空隙的填料，为水泥水化提供了成核位点，使得轻质水泥浆的内部结构更加紧密。Zheng15研究硅灰掺量和类型对低热硅酸盐水泥混凝土抗磨性和力学性能的影响，结果表明，掺入 3%、5%硅灰可使混凝土的耐磨性分别提高10.0%、15.8%。本研究基于前期调研和实验现象，通过掺加微硅粉制备新型 PVA 水溶性膜，研究了微硅粉对薄膜水溶性和力学性能的影响，并进一步验证了在无需揭除隔离膜的情况下防水卷材与混凝土之间的粘接效果，分析微硅粉在反应中所起到的作用，为防水材料施工提供研究基础。1实验1.1原材料及仪器设备反应型耐根穿刺自粘防水卷材：XPS-CL；水泥、砂：湖南恒宇建材有限公司；聚乙烯醇（PVA）：工业级，型号 1788，武汉梦奇科技有限公司；微硅粉：工业级，四川朗天硅灰生产厂；吐温 80：AR，江苏省海安石油化工厂；丙三醇：AR，天津大茂化学试剂厂；十二烷基硫酸钠：AR，烟台淞郁商贸有限公司。电子天平：JJ200，常熟市双杰测试仪器厂；集热式恒温加热磁力搅拌器：DF-101Z，上海秋佐科学仪器有限公司；数显恒温水浴锅：HH-S24s，金坛大地自动化仪器厂；手动冲压机：SPEC JH-120，福建中泰集团有限公司；智能电子拉力机：XLW（L）-PC 型，济南兰光机电技术有限公司；塑料薄膜测厚仪：DTS-600H，济南兰光机电技术有限公司；数显式推拉力计：DS2-500N，深圳市梅隆仪器有限公司。1.2实验方法PVA 薄膜溶液的制备见图 1，流延法成膜工艺流程见图2，防水卷材的剥离性能测试见图 3。图 1薄膜溶液的制备图 2流延法成膜工艺流程图 3防水卷材的剥离性能测试1.3微硅粉/PVA 水溶性隔离膜的制备实验以未添加微硅粉和不贴附所制水溶膜为对照组。准确称量 5 组不同质量的微硅粉，使其占 PVA 质量的 1%、2%、3%、4%、5%，然后加入占 PVA 质量 3%的吐温 80 于烧杯中，加入丙三醇、十二烷基硫酸钠和水，将其放置于 90 的恒温水浴锅中以 200 r/min 搅拌 30 min。待各组溶液全部溶解后室温静置 30 min，使气泡消除，在 80 的流延加热钢板上加热10 min 后干燥揭膜。本实验要求成膜厚度为 2025 m。1.4微硅粉/PVA 水溶性隔离膜性能测试1.4.1水溶性测试将厚度在实验要求范围内的各组微硅粉/PVA 水溶性隔离膜裁切成尺寸为 10 mm10 mm 的试样，试样中间用十字符号标记，每组试样不少于 3 个。将试样放入在 25 恒温水浴锅的烧杯中，用搅拌棒进行匀速且轻微的搅拌，同时用秒表计时。观察并记录薄膜十字符号开始破裂（开始溶解）时间以及孙艳美，等：预铺式自粘防水卷材用新型水溶性隔离膜的制备与研究129新型建筑材料202302十字符号完全消失（完全溶解于水）的时间。得到 6 组不同比例的微硅粉/PVA 水溶性隔离膜数据，然后进行平均值计算以此作为测试结果。1.4.2拉伸性能测试在 6 组不同比例制备的微硅粉/PVA 水溶性隔离膜中，每组选取 3 个试样，要求表面完整、无气泡，且没有破损。根据GB/T 35513.22017 塑料 聚碳酸酯（PC）模塑和挤出材料第 2 部分：试样制备和性能测试测试断裂伸长率与拉伸强度，试样需要用手工冲压机裁切，试样长度为 50 mm，宽度为10 mm，形似哑铃状。1.5混凝土与防水卷材的剥离性能测试1.5.1样品预处理6 组不同配比制成的微硅粉/PVA 水溶性隔离膜中，每组选取 3 个厚度在 2025 m 的试样，将试样裁切成长 150mm、宽 100 mm 的长方形状薄膜。按照 GB/T 234572017 预铺防水卷材 要求，按 m（水泥）m（砂）m（水）=120.4 制备混凝土。1.5.2混凝土与防水卷材粘接处理将所裁取的薄膜试样贴合在防水卷材上，将新拌混凝土铺于表面。标准条件下养护 7 d 后将被测物裁成宽为 20 mm，长为 150 mm 的长条状，其余部分揭除，参照 GB/T 354672017 湿铺防水卷材 对防水卷材进行 180剥离测试。用改进的数显式推拉力计将混凝土块固定好，夹具固定好后均匀拉动，并记录数据的最大值，每组试样不少于 3 个，最终数据取平均值，实验数据采用 origin 软件进行处理。2结果与分析2.1微硅粉/PVA 水溶性隔离膜性能分析2.1.1不同含量微硅灰对 PVA 水溶性隔离膜水溶性的影响（见表 1）表 1不同含量微硅粉对 PVA 水溶性隔离膜的开始溶解时间和完全溶解时间的影响由表 1 可见，在常温条件下，随着微硅粉含量的增加，水溶性膜的开始溶解时间呈现先减少后增加的趋势，但总体显示对照组与实验组的差异并不明显。微硅粉含量为 1%时，水溶性薄膜的开始溶解时间为 22.3 s，完全溶解时间为 51.0 s。添加微硅粉后的 5 组水溶性隔离膜的开始溶解时间和完全溶解时间分别在 2226 s、4265 s，微硅粉含量对薄膜的水溶解性几乎没有影响，所有数据之间的无规律性变化符合实验误差的条件。2.1.2不同含量微硅灰对 PVA 水溶性隔离膜力学性能的影响（见表 2）表 2不同含量微硅粉对 PVA 水溶性隔离膜拉伸强度和断裂伸长率的影响由表 2 可见，新型环保 PVA 水溶性膜的拉伸强度平均值和断裂伸长率的平均值分别为 13.9 MPa 和 10