緒論

近代因工業發展與交通工具(以石化原料為能源)的快速成長，使空氣中之二氧化碳與二氧化硫快速增加，導至酸雨的發生，且其情況有越趨嚴重的現象。 由於空氣環境酸化的結果，使混凝土的pH值逐漸下降，當混凝土的pH值降至10以下時，將使鋼筋表面之鈍態消失，混凝土即失去對鋼筋應有的保護作用。失去保護作用之鋼筋極易與水汽和氧氣產生如下的反應，產生腐蝕之電化學反應： 聚合物改質水泥砂漿或混凝土即可抵抗酸雨及海水鹽分的侵蝕，避免混凝土因酸化作用，而造成鋼筋的腐蝕，發揮強大的抗腐蝕性。同時也可避免水泥及混凝土的砂質化（如海砂屋），可延長建物的耐久性(durability)及安全性。
一般混凝土或水泥砂漿在固化以後，都會留有孔洞或龜裂現象，這是混凝土無法有效防水的主要原因之一。在混凝土或水泥砂漿中添加聚合物，可以產生填補空隙的作用並且可以避免龜裂現象的發生，達成絕佳的防水效果。
此外，聚合物改質水泥砂漿及混凝土可大幅改善一般混凝土及砂漿的撓曲強度(Flexural strength)，可強化建物之耐震性。
為了改善一般水泥砂漿及混凝土的缺點及擴展其用途，在水泥砂漿中添加聚合物使產生改質作用，亦即將有機聚合物導入無機的傳統建材之新興概念，已成為全球注目的焦點。根據W.J.Patton在其所編著之Construction Materials一書中，更明確指出二十一世紀起，將是有機聚合物取代鋼材的聚合物複合材新世代。

水泥乳膠之改質原理

一般水泥固化以後，都含有空隙，其中又以毛細管空隙為最多。這類空隙有時呈連續狀，有時呈非連續狀。這些空隙的孔徑由1╱50μm~10μm不等，因此固化後呈多孔性，這也是經常造成漏水的原因。
聚合物乳膠能滲入水泥粒子與砂粒之間隙，除了具有潤滑作用以外，亦會形成薄膜，並與水泥漿結成一體而結實地接著於水泥粒子間，並且可滲透（penetration）到混凝土表面的孔隙內，充分發揮充填孔隙的作用，使混凝土的質地變得更緻密，因而提高混凝土的耐壓強度，也因此能承受水的高壓負荷而達到防水的效果。 乳膠具有成膜的作用，能使混凝土形成共矩陣(Co-matrix)結構，此種結構較能承受微隙(Microcrack)侵襲，故強度及防水性都相對提高。
乳膠水泥構造之形成，是由下列四個階段而完成的。 混鍊開始時，未水合之水泥粒子、乳膠粒與骨材仍呈分離現象。 未水合水泥粒和水泥膠體形成混合物，此時乳膠粒子附著於水泥膠體上。 隨著水合作用之持續進行，乳膠緊密地附著於水泥和水泥膠體暨添加之骨材上。 水泥水合物為乳膠緊密的覆蓋，並逐漸硬化。
乳膠除了和水泥可形成緊密的被覆以外，更可以透過與水泥成份所進行之架橋反應，與骨材表面的SiO2結合，形成緊密的接合。

由於乳膠與水泥間的接合為有機性接合，其硬度較無機結合為軟，可吸收較多的應力，因此可顯著提升混凝土的耐撓曲性。

水泥乳膠的基本要求

＊可與一般混凝土相容。
＊容易攪拌混和。
＊在低水灰比時仍具有良好的工作性(Workability)。
＊可快速硬化。
＊有良好的接著性。
＊具有良好的自硬性(Self-curing)。
＊絕佳的抗滲透性(含氣體、水及有機溶劑等)。
＊不易脆裂，,彈性係數與素地相類似。
＊耐久性良好。
＊價格合理。

使用水泥乳膠之優點

項     目		傳統水泥砂漿	乳膠水泥	備註
固 化 前 性 質	流動性	小	○大	依照乳膠種類而定， 可用消泡劑調整之。
	空氣連行性	小	△中 — 大
	用水量	普通	◎小
	材料分離	普通	○小
	保水性	小	◎中 — 大
	凝結時間	普通	△變慢
固 化 後	防水性	小	◎大	乳膠的顯著改良效果。 水泥砂漿之中性化變慢 P/C高，則耐熱性差。 P/C高，則發煙性高。
	乾燥收縮	大	◎中 — 大
	防止龜裂性	小	○大
	耐凍融性	小	◎大
	耐藥品性	小	○中
	防氣體透過性	小	○中
	防蝕性	普通	○大
	耐熱性	大	○△中 — 小
	防火性	大	△降低
性 質	接著性	小	◎大	乳膠最顯著的改良效果之一。 乳膠最顯著的改良效果。
	拉力強度	小	◎大
	抗折強度	小	◎中 — 大
	壓縮強度	小	△降低
	耐磨耗性	中	◎大
	耐衝擊性	小	◎大
	可撓曲性	小	◎大

P/C=乳膠/水泥 ◎：改良效果佳 ○：有改良效果 △：無明顯改良效果

防水材性能	乳膠水泥	PU或EPOXY	滲透性防水劑
材質	有機/無機複合系	有機系	無機系
素地潮濕可否施工	可	否	可
素地凹凸複雜地形可否施工	可 〈流動性可控制〉	否  〈會垂流〉	可
施工難易度	容易	容易	容易
易失敗處	未依施工說明書施工	A.B.劑配比控制不當 濕氣	無法承受素地龜裂
可否直接貼磁磚	可	否	否
防水膜特性	優	優〜不佳 (受素地條件影響)	―
耐候性	優	普通〜不佳	優
耐久性	優	普通	優
防水性	優	優	優

優        點	缺        點
• 附著性及接著性提高。  • 耐磨耗性、耐衝擊性及耐曲折性均提高。  • 較不易發生乾燥收縮及龜裂現象。  • 具有優良的防水性。  • 薄層塗裝亦有良好的附著性。  • 改善抗紫外線能力，提高耐久性。	• 配料及混鍊略為複雜。  • 須調整乳膠水泥的空氣含量。  • 水合及凝結時間變慢。  • 鏝刀的塗刷作業性稍差。  • 成本提高。

優        點	缺        點
• 減水效果高。  • 有適度的親水性，乾燥收縮率低，防龜裂性良好。  • 耐鹼性、耐水性良好，耐光性、耐熱性及耐化學性均優良。  • 與各種素地〈基材〉的附著性、接著性均優異。  • Tg範圍廣，可適於各種不同用途。	• 塗刷作業性略遜於EVA。  • 成本較高。

乳膠水泥的常用配比
VQ-6000建議配方

應用領域	應用例	標準配比（﹪）			舖設厚度 （mm）
		水泥	砂	乳膠
一般地坪	地板、倉庫、辦公室、大賣場、商店	1	3	0.2~0.3	5~10
地板	通道、樓梯、化學工廠、食品工廠、月台、道路、車庫、停車場	1	3	0.3~0.5	10~15
防水材	混凝土屋頂、RC、磚牆、蓄水池、游泳池	1	2~3	0.3~0.5	5~20
接著劑	地板材、牆面材、隔熱材、新舊水泥接著	1	0~3	0.5~0.8	–––
防蝕內襯	化學工廠地板、防酸磁磚填縫劑、機械工廠、化學實驗室、藥房倉庫、排放口	2	2~3	0.4~0.6	10~15
被覆材	橋面 底塗	1	2~3	0.9~1.0	1~2
	車底 中塗	1	3	0.4~0.6	5~6
	橋底 上塗	1	3	0.5~0.6	3~4
打底/粉光	RC結構	1	2~3	0.05~0.2	–––