新型水性渗透结晶防水剂的配方及应用性能研究.docx

新型水性渗透结晶防水剂的配方及应用性能研究王虎群，杨晓峰，胡铁刚（北京东方雨虹防水技术股份有限公司技术中心，北京 101309）摘要：采用无机铝盐、硅酸盐以及聚羧酸盐等多种活性配料，制备了一种性能优良的新型水性渗透结晶防水剂。通过试验研究了该防水剂对混凝土抗渗性能、收缩性能及力学性能的影响，结果表明，涂刷该防水剂的混凝土试件在抗渗和力 学性能方面有很大提高，收缩性能也有所改善。关键词：水性渗透结晶防水剂；抗渗性；收缩性；力学性能文章编号：1007-497x（2012）-24-0014-04中图分类号：tu57+2文献标识码：aformulation and application study of new water solublepermeable crystalline waterproofing agentwang huqun，yang xiaofeng，hu tiegang（technology center of beijing oriental yuhong waterproof technology co., ltd., beijing 101309, china）abstract: a new water soluble permeable crystalline waterproofing agent with excellent performance was prepared by activeingredients such as inorganic aluminum salt, silicate and polycarboxylate. its influence on impermeability, shrinkage and mechanical properties of concrete was studied by tests. the results showed that impermeability and mechanical properties of concrete coated with the agent were improved obviously, as well as its shrinkage.key words: water soluble permeable crystalline waterproofing agent; impermeability; shrinkage; mechanical property受地域及外界环境的影响，混凝土结构易遭到腐蚀和破坏，进而缩短其使用寿命，故混凝土结构的耐 久性越来越受到工程领域的关注。用于混凝土耐久 性防护的涂层材料来源虽然很广，但并不都能满足混 凝土防护的要求1-2。水性渗透结晶防水剂是一种新 型绿色防水材料，由于其具有优良的性能，已在不同 的建筑领域（如水坝、隧道、地下室及桥梁等）得到广 泛应用3-4。本文在分析了国内外各种防水剂优缺点 的基础上，通过试验确定了新型水性渗透结晶型防水 剂的最佳配方，并考察了该防水剂对混凝土抗渗性、收稿日期：2012-07-18作者简介：王虎群，男，1983 年生，研发工程师，研究方向为高 分子材料及外加剂的研发。联系地址：101309 北京顺义区顺平 路沙岭段 甲 2 号北京东方雨虹防水技术股份有限公司。抗收缩性及力学性能的影响。1 试验部分1.1试验原料 氢氧化铝、甲基硅酸钾、羧酸单体、丙二醇、去离子水、表面活性剂，均为市售工业级。1.2新型水性渗透结晶防水剂的合成 将甲基硅酸钾加入去离子水中，升温溶解后加入一定量的氢氧化铝及丙二醇，搅拌溶解，保温 1 h，然 后在此温度下加入羧酸单体反应 2 h，降温，过滤除 去不溶物，在滤液中加入表面活性剂，搅拌溶解后得 到澄清透明溶液，即为新型水性渗透结晶防水剂。参 照 jc/t 10182006水性渗透型无机防水剂标准对 该防水剂进行性能检测，结果见表 1。1.3 性能测试14 cbw 201224表 1 新型水性渗透结晶防水剂的性能b 以及表面活性剂 c 进行对比试验，结果见图 2。从图 2 可以看出，采用表面活性剂 c 制得的新型水性 渗透结晶防水剂的抗渗能力最佳。表面活性剂 c 的 用量以占单体总量的 0.3%0.5%为佳，用量太大由于 其本身的吸水性，会影响防水效果；用量太小则抗渗 能力减弱6。1.3.1抗渗性能测试依据 jc/t 10182006水性渗透型无机防水剂 中抗水渗透试验方法测试新型水性渗透结晶防水剂 的抗渗性能。水渗入试件的深度测定：在 7 d 抗渗压 力试验完成后，切开试件断面，分别测量 10 个点的 水渗入深度，计算平均值。1.3.2收缩性能测试参照 gb/t 500822009 普通混凝土长期性能 和耐久性能试验方法进行测试。1.3.3力学性能测试按照 gb/t 500822009 普通混凝土长期性能 和耐久性能试验方法进行测试。2结果与讨论2.1甲基硅酸钾与羧酸单体比例对抗渗性能的影响 投料比是影响产品最终性能的主要参数之一，在 保证其他工艺参数不变的情况下，改变甲基硅酸钾及 羧酸单体的比例，测试制得的新型水性渗透结晶防水 剂对混凝土抗渗性能的影响，结果见图 1。从图 1 可 以看出，随着羧酸单体用量的增加，混凝土试件的 7 d 渗入深度呈减小趋势。这主要是由于随着羧酸单体 用量的增加，高分子聚合物形成的聚合物膜堵塞混凝土中的连续空隙及毛细孔道，使得抗渗性能提高5。2.2表面活性剂的选择及用量对抗渗性能的影响 表面活性剂的选择是影响防水剂抗渗能力的一个关键因素。本研究选用表面活性剂 a、表面活性剂2.3新型水性渗透结晶防水剂对不同强度混凝土抗渗性能的影响图 3 显示了从 c20 到 c50 不同强度等级的混凝 土未刷涂防水剂的试件及刷涂防水剂的试件水渗入 深度的曲线。从图 3 可看出，c20 混凝土试件的渗水 深度大于其他混凝土试件的渗水深度，这是由于 c20 混凝土密实性差、毛细孔通道多。另外，从图 3 还可 以看出，随着混凝土强度的增大，试件渗入深度的降 低率增大，这表明高强度混凝土刷涂防水剂后抗渗性 提高幅度较大，可能由于混凝土密实度高，内部空隙 较少，刷涂防水剂后空隙很容易被填充，故抗渗性提201224 中国建筑防水 15项 目jc/t 10182006 技术指标本试验样品 检测结果型（1 500）型（dps）外观无色透明，无气味无色透明，无气味密度（/ g/cm3）1.101.071.10ph 值13111112黏度/s11.0111.6表面张力（mn/m）26.036.026.8凝胶化时间/min初凝12030终渗性（渗入高度）/mm303526贮存稳定性，10 次循环外观无变化外观无变化高幅度较大；反之，其抗渗性提高幅度就小。小。这是由于适量的防水剂能够增加混凝土的密实度，进而提高其抗压和抗折强度，然而强度等级较高 的混凝土本身密实度就大，所以抗压和抗折强度提高 的幅度较小7。2.4新型水性渗透结晶防水剂对混凝土收缩性的影响图 4 为新型防水剂中氢氧化铝的用量对混凝土 收缩性能的影响。从图 4 可知，涂刷新型防水剂的混 凝土试件收缩变形低于常规混凝土试件，且其收缩率 比随氢氧化铝用量的增加而增大，随养护龄期的延长 而减小。前 7 d，试件收缩值增加速率较快，之后有所 减缓，可能由于前期混凝土毛细管中水分蒸发较快， 故收缩也就越强烈。3 结语通过改性制得了一种新型水性渗透结晶防水剂， 考察了防水剂中甲基硅酸钾与羧酸单体的比例、表面 活性剂种类及用量以及混凝土强度等级对混凝土抗 渗性能的影响，同时还研究了该防水剂对混凝土收缩 性和力学性能的影响，得到以下结论：1）刷涂该新型 防水剂的混凝土试件的抗渗压力可达 1.9 mpa 以上；2）随着防水剂中硅酸盐与羧酸比例的减小，在一定的水压下，水渗入混凝土试件的深度呈减小趋势，且混 凝土强度等级越高，刷涂该防水剂后其抗渗效果越 好；3）涂刷该防水剂的混凝土试件有很好的抗收缩性 能；4）该防水剂可以提高混凝土的抗折强度及抗压强 度。（下转 第 29 页）2.5新型水性渗透结晶防水剂对混凝土力学性能的影响图 5 是混凝土强度等级对抗压强度的影响；图 6 是混凝土强度等级对抗折强度的影响。从图 5 和图 6 可以看出，各强度等级的混凝土试件刷涂新型防水剂 后，抗压强度及抗折强度均高于基准试件。新型防水 剂能够改善混凝土的抗压、抗折强度，并且随着混凝 土强度等级的提高，其抗压比和抗折强度比逐渐减16 cbw 201224图 6 化学灌浆施工现场1）海湾国家普遍富裕，本国国民从事建筑行业人数较少，当地建筑市场充斥着大量来自欠发达国家的 劳动力，这些劳动力大多没有经过专业技能培训，因 此，海湾国家从事像化学灌浆这种对专业经验要求较 高的人员相对稀缺。2）海湾国家自身工业基础薄弱，包括化学灌浆材 料在内的很多建筑材料均需进口，这一点对中国国内 相关材料供应商来说，无疑展现出一个诱人的市场， 但要在这个巨大的市场中有所建树显然还有很多的 工作要做。目前海湾国家的主要建材来自于美国、欧 洲以及新加坡等国家和地区，质量检测标准主要依据 欧洲标准，虽然中国国内的相关材料通过近几年的快 速发展，种类和品质越来越得到用户的认可，但由于 检测标准和国际不接轨，导致海湾国家对中国相关材 料很陌生。3）无论是西卡公司还是富斯乐公司，他们的建筑 材料在海湾国家工程建设项目中被广泛应用，这与他 们在海湾国家有效的营销方式有关。比如，这两个公 司专门针对卡塔尔炎热的气候环境做了大量的材料 试验工作，推出专供产品，确保其材料在卡塔尔使用 的可靠性；又比如，他们主动和有经验的专业施工队 伍结成战略伙伴关系，保证其相关材料的市场声誉和 口碑。这一点，值得中国国内的同行学习和借鉴。 参考文献：须经过完善的施工过程，才能将其优良的性能发挥出来。2011 年初，constreite（卡塔尔公司）和 dicotech（德 国公司）两家公司也是使用本文介绍的材料对部分裂 缝进行了化学灌浆处理，但灌后取芯检查效果不理 想，其主要原因就是施工环节的欠缺，具体表现在以 下几个方面：1）裂缝内充填浆液不饱满，经了解得知， 施工人员为了追求施工效率，灌浆作业时间过短；2） 对渗水裂缝处理过于强调程式化，缺乏对渗水点分布 特征的分析，也未据此灵活选择灌浆部位；3）对各种 原材料的性能特点缺乏认识，施工中不能科学合理地 选用材料。笔者率部承担裂缝修补任务后，一方面充分分析 并吸取以前裂缝处理的教训，另一方面没有将国内经 验照搬照抄到国外，而是先和瑞士西卡公司以及英国 富斯乐公司两家材料供应商的工程师取得联系，充分 了解材料的性能特点，体会国内外同类材料的不同 点，并据此调整工艺细节，最终获得了满意的处理效 果。截止至 2012 年 4 月，先后解决了灌溉水池泵站及 箱涵区域各类混凝土裂缝约 8 000 m，并且一次验收 通过率达 100%。4项目体会1mohammed bin saif al kuwari . qatar national constructionstandards s. qatar: quality, safety & environmentdepartment, 2002.!（上接 第 16 页）参考文献:4 王芳，孟贝.水泥基渗透结晶型防水材料的研制j.中国建筑防水，2010（13）：4-7.5 韩朝辉.聚合物水泥防水砂浆的性能研究j.中国建筑防 水，2012（4）：3-6.6 陈沅江，潘长良，曹平.表面活性剂提高水玻璃浆材渗透性 能的试验研究j.勘察科学技术，2000（3）：29-