一种与防水卷材协同的高延性纤维增强无机防护砂浆及其制备和施工方法与流程

本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种与防水卷材协同的高延性纤维增强无机防护砂浆及其制备和施工方法。

背景技术：

1、在建筑防水工程中，防水卷材是最为常用的防水材料之一，广泛应用于屋面、地下室、厨卫间、外墙等部位的防水施工。然而，防水卷材在完成铺设后，通常需要在其表面设置保护层，以防止卷材在后续施工或使用过程中受到机械损伤、紫外线老化、温度应力等不利因素的影响。

2、目前，防水卷材表面保护层的常用做法为铺设普通水泥砂浆或细石混凝土保护层。但普通水泥砂浆与防水卷材之间的界面粘结力极弱，通常仅为0.2~0.5mpa，远不能满足工程使用要求，导致保护层与卷材之间极易出现脱层、空鼓、剥离等问题。一旦界面粘结失效，保护层便失去对卷材的有效约束和保护作用，水分沿界面空隙渗透，引发渗漏隐患。同时，普通水泥砂浆属于脆性材料，抗拉强度低、极限拉伸应变小（通常仅0.01%~0.03%），在基层沉降、温度伸缩、结构微变形及屋面楼面往复受力等作用下极易开裂。砂浆开裂后形成的裂缝不仅无法保护防水卷材，反而可能因裂缝处的应力集中拉裂或穿刺卷材，导致防水层整体失效。

3、为解决上述问题，现有技术通常在防水卷材与砂浆保护层之间增设界面处理剂或隔离层。但界面处理剂增加了施工工序和成本，且其粘结效果的持久性难以保证；而隔离层的设置虽然减少了界面粘结失效的风险，但使保护层与卷材之间形成完全脱离的“两层皮”状态，无法形成整体协同受力，保护效果有限。此外，现有技术中尚缺乏一种能够同时实现与防水卷材高粘结强度、自身高延性、优良耐久性且施工简便的无机防护砂浆材料及相应的施工方法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种与防水卷材协同的高延性纤维增强无机防护砂浆及其制备和施工方法，克服现有技术中普通砂浆与防水卷材界面粘结失效、砂浆自身易开裂、保护层与卷材无法协同工作等技术问题。

2、本发明提供一种用于防水卷材的防护砂浆，按重量份数，组分包括：

3、硅酸盐水泥50~100份、活性矿物掺合料30~60份、石英砂120~200份、聚合物乳液15~35份、聚合物干粉5~15份、纤维0.5~3.0份、纤维素醚0.1~0.5份、减水剂0.5~2.0份、膨胀剂3~10份、消泡剂0.1~0.5份、水30~50份。

4、优选地，所述硅酸盐水泥为p·o 42.5、p·o 52.5硅酸盐水泥中的一种或几种；所述减水剂包括聚羧酸系高效减水剂，减水率≥25%。

5、优选地，所述膨胀剂包括硫铝酸钙类膨胀剂、氧化镁类膨胀剂中的一种或几种；所述消泡剂包括有机硅消泡剂。

6、优选地，所述活性矿物掺合料为粉煤灰、矿渣微粉、硅灰中的一种或几种；所述石英砂的粒径为0.1~1.0mm。

7、优选地，所述活性矿物掺合料为含硅灰的混合物时，其中硅灰的掺量不超过活性矿物掺合料总量的30%。

8、优选地，所述石英砂中0.1~0.4mm细砂与0.5~1.0mm中砂的重量比为1:0.8~1.2。

9、优选地，所述聚合物乳液包括丙烯酸酯乳液、苯丙乳液、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液中的一种或几种，固含量≥45%。

10、优选地，所述聚合物干粉为可再分散乳胶粉，其中可再分散乳胶粉包括醋酸乙烯-乙烯共聚乳胶粉、丙烯酸酯类乳胶粉中的一种或几种。

11、优选地，所述纤维包括聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维中的一种或几种，其中纤维长度为6~18mm，直径为15~40μm，抗拉强度≥400mpa，弹性模量≥6gpa；

12、优选地，所述纤维素醚包括羟丙基甲基纤维素醚，粘度为40000~100000mpa·s。

13、优选地，所述砂浆的28天抗压强度≥25mpa，28天抗折强度≥8mpa，28天拉伸粘结强度≥1.5mpa，极限拉伸应变≥0.5%，28天干燥收缩率≤0.08%。

14、本发明提供一种任一所述用于防水卷材的防护砂浆的制备方法，包括：

15、按配比称取各组分，先将硅酸盐水泥、活性矿物掺合料、石英砂、聚合物干粉、纤维素醚、减水剂、膨胀剂、消泡剂进行干混搅拌120~180秒至均匀，得到干混料；

16、将聚合物乳液加入水中混合均匀形成液相，将液相加入干混料中进行湿搅拌180~240秒，最后加入纤维继续搅拌120~180秒至纤维均匀分散，得到防护砂浆。

17、所述搅拌环境温度为5~35℃，搅拌用水温度为15~25℃；制得的砂浆的坍落扩展度为160~220mm，施工可操作时间为40~90分钟。

18、本发明提供一种防护砂浆复合构造，所述防护砂浆复合构造自下而上依次包括：基层结构层、防水卷材层和防护砂浆层；其中防水卷材层铺设于基层结构层表面；防护砂浆层直接铺抹于所述防水卷材层表面并与所述防水卷材层形成牢固粘结一体化复合；其中防护砂浆层采用任一所述防护砂浆。

19、在阴阳角、管道根部、变形缝等细部节点部位，所述防护砂浆层内还设有增强网格布层，所述增强网格布层铺设于砂浆层中部或偏下1/3厚度位置。

20、本发明提供一种用于防水卷材的防护砂浆的施工方法，包括：

21、（1）基层检查与清理：对防水卷材表面进行全面检查和清理，确保防水卷材表面平整、干净、无明水；

22、（2）按配比称取各组分，先将硅酸盐水泥、活性矿物掺合料、石英砂、聚合物干粉、纤维素醚、减水剂、膨胀剂、消泡剂进行干混搅拌120~180秒至均匀，得到干混料；将聚合物乳液加入水中混合均匀形成液相，将液相加入干混料中进行湿搅拌180~240秒，最后加入纤维继续搅拌120~180秒至纤维均匀分散，得到防护砂浆；

23、（3）界面湿润处理：在防水卷材表面均匀喷洒水进行润湿，使卷材表面处于微湿状态，无需涂刷界面处理剂；

24、（4）砂浆分层铺抹：将防护砂浆采用分层铺抹的方式施工于步骤（3）界面湿润处理后的防水卷材表面，单层铺抹厚度为3~8mm，总厚度为10~30mm，其中，每层铺抹间隔时间为上一层砂浆初凝前完成进行下一层施工；

25、（5）压实收光；

26、（6）养护固化。

27、优选地，所述步骤（1）中防水卷材为sbs改性沥青防水卷材、自粘聚合物改性沥青防水卷材、高分子自粘胶膜防水卷材、聚氯乙烯防水卷材、热塑性聚烯烃防水卷材中的至少一种；

28、优选地，步骤（1）中对已施工完成的防水卷材表面进行全面检查和清理；

29、优选地，步骤（1）中对清除防水卷材表面的灰尘、油污、杂物及积水，对卷材破损部位进行修补处理，从而确保卷材表面平整、干净、无明水。

30、所述防水卷材破损部位的修补采用与原卷材同材质的卷材进行补铺，补铺范围超出破损边缘不小于100mm。

31、优选地，所述步骤（2）中搅拌环境温度为5~35℃，搅拌用水温度为15~25℃；制得的砂浆的坍落扩展度为160~220mm，施工可操作时间为40~90分钟。

32、优选地，所述步骤（3）中喷洒清水的量为0.1~0.3kg/m2，喷洒后等待1~3分钟使卷材表面充分润湿且无积水。

33、优选地，步骤（4）中在阴阳角、管道根部、变形缝等细部节点部位，先在卷材表面铺抹一层3~5mm厚的砂浆作为底层加强，再铺设一层耐碱玻璃纤维网格布或聚酯纤维网格布进行增强，然后继续分层铺抹砂浆至设计厚度。

34、优选地，步骤（4）中，当施工面积较大时，设置分格缝，分格缝间距为3~6m，缝宽为8~12mm，缝深至防水卷材表面，分格缝内采用柔性密封材料进行填充.

35、优选地，所述步骤（5）压实收光为每层砂浆铺抹后立即使用抹子进行压实，排出砂浆与卷材界面间的空气，最外层表面进行收光处理，使表面平整密实。

36、优选地，所述步骤（6）养护固化为砂浆施工完成后进行保湿养护，养护时间不少于7天，前3天保持表面湿润，后续可根据环境条件适当调整养护方式。

37、进一步地，养护期间环境温度不应低于5℃，当环境温度低于5℃时应采取保温覆盖措施；夏季高温施工时，应在砂浆表面覆盖保湿薄膜或湿麻袋，避免阳光直射和快速失水。

38、用于防水卷材的防护砂浆的施工方法制得防护砂浆复合构造。

39、本发明提供一种任一所述防护砂浆、所述防护砂浆复合构造在屋面防水工程、地下室防水工程、厨卫间防水工程、外墙防水工程中防水卷材的面层保护与加固修复中的应用。

40、本发明中硅酸盐水泥作为胶凝材料，提供砂浆的基本强度。活性矿物掺合料的微细颗粒可填充水泥颗粒间的空隙，改善砂浆的微观结构，同时参与二次水化反应，提高砂浆的密实性和后期强度。石英砂作为骨料，提供砂浆的骨架支撑，其级配影响砂浆的施工性能和力学性能。聚合物乳液在砂浆中形成连续的聚合物膜，与水泥水化产物相互交联，显著提高砂浆的粘结强度、柔韧性和耐久性。聚合物干粉（可再分散乳胶粉）在砂浆加水搅拌后重新分散为聚合物颗粒，与聚合物乳液形成双重聚合物改性体系，进一步增强粘结和增韧效果。纤维在砂浆中形成三维乱向分布的增强网络，通过桥接作用抑制裂缝的萌生和扩展，显著提高砂浆的抗裂性能和韧性。纤维素醚赋予砂浆良好的保水性和施工和易性，防止砂浆过快失水导致开裂和强度下降。减水剂降低砂浆用水量，提高密实性和强度。膨胀剂产生微膨胀以补偿砂浆的收缩，减少开裂风险。消泡剂消除砂浆搅拌过程中引入的有害气泡，提高密实性。

41、有益效果

42、（1）高粘结强度，杜绝界面脱层：本发明通过聚合物乳液和聚合物干粉的双重聚合物改性，使砂浆与防水卷材之间形成化学粘结与物理嵌锁的双重粘结机制，28天拉伸粘结强度可达1.5mpa以上，是普通砂浆与卷材粘结强度的3~5倍，有效解决了普通砂浆与卷材界面易脱层、空鼓、剥离的通病，杜绝因界面粘结失效引发的渗漏隐患。

43、（2）高延性增韧，适应变形：本发明采用纤维增韧与聚合物柔性改性的协同作用，使砂浆的极限拉伸应变达到0.5%以上，是普通砂浆的15~50倍，可良好适应基层沉降、温度伸缩、结构微变形及屋面楼面往复受力，既能保护防水卷材免受硬脆砂浆开裂拉裂、穿刺破损，又能借助自身柔性延性吸收变形应力，避免整体防水层被拉断破坏。

44、（3）刚性防护与柔性过渡的统一：本发明砂浆成型后兼具优良的抗裂、抗冲击、耐磨、耐候及抗冻融性能，可作为卷材表面的刚性防护与柔性过渡层，抵御室外日晒雨淋、人为踩踏、外物撞击及老化侵蚀，大幅延长防水卷材和整个防水系统的使用寿命。

45、（4）施工简便，无需界面剂：本发明高粘结特性使其无需额外增设界面处理剂，仅通过清水润湿卷材表面即可实现高粘结施工，施工工序更简洁，粘接可靠性更高，整体防水防护系统整体性更强。

46、（5）自愈及抗裂防渗效果优：本发明中膨胀剂的微膨胀作用可补偿砂浆收缩，纤维的桥接作用可抑制裂缝扩展，聚合物的柔性变形能力可缓冲应力集中，三者协同使砂浆具有优良的自愈及抗裂防渗效果，后期运维返修率显著降低。

47、（6）广泛适配性：本发明砂浆与sbs改性沥青防水卷材、自粘聚合物改性沥青防水卷材、高分子自粘胶膜防水卷材、聚氯乙烯防水卷材、热塑性聚烯烃防水卷材等多种防水卷材均能实现高粘结复合，广泛适配屋面、地下室、厨卫、外墙等各类卷材防水工程的面层保护与加固修复场景。