水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料的研制及性能研究.pdf

1、水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料是一種通過(guò)自身含有的活性組分在硬化水泥石、混凝土的毛細(xì)管和微裂縫內(nèi)滲透、反應(yīng)生成不溶晶體，堵塞毛細(xì)管道和微裂紋，從而起到防水作用的防水材料。它具有防水效果持久、自愈合性能好、耐老化、耐化學(xué)腐蝕、無(wú)毒副作用、對(duì)環(huán)境友好的特點(diǎn)，因而具有廣闊的市場(chǎng)前景。 本文根據(jù)水泥混凝土自身的結(jié)構(gòu)特性、化學(xué)組分，分析出能夠作為滲透結(jié)晶型防水涂料活性組分的化學(xué)物質(zhì)必須滿(mǎn)足兩個(gè)必要條件：一、必須是可溶于水；二、能夠與混凝土內(nèi)部的

2、游離Ca(OH)2、CaO或Ca2+、[SiO4]4- 、Al(OH)4-等發(fā)生直接或間接反應(yīng)、生成不溶晶體。在此基礎(chǔ)上并結(jié)合對(duì)國(guó)外R牌成品涂料進(jìn)行的測(cè)試分析，選擇出了一系列可能的活性物質(zhì)。通過(guò)對(duì)活性物質(zhì)配方涂料進(jìn)行涂層混凝土抗?jié)B試驗(yàn)檢驗(yàn)，選擇出了兩個(gè)有效的活性物質(zhì)組合，加入水泥和石英砂后得到了兩種水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料配方，分別命名為L(zhǎng)T涂料和LG涂料。其中LT涂料的基本組分為：TA、NB、JC、YD、精制石英砂和PO42.5R水泥

3、；LG涂料的基本組分為：GA、NNB、EC、精制石英砂和PO42.5R水泥。 利用正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)LT涂料的配方進(jìn)行了初步優(yōu)化。圍繞著正交試驗(yàn)優(yōu)化出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行了單因子優(yōu)化試驗(yàn)，得出LT涂料的最佳配方為：TA 摻量為8.0％，NB摻量為1.5％，JC摻量為1.5％，YD摻量為2.0％，灰砂比為2.0，石英砂顆粒分布范圍為70～140目。為了改善涂料的實(shí)際施工性能，加入了表面活性劑（減水劑）。并研究了減水劑種類(lèi)和摻量對(duì)LT

4、涂料性能的影響，結(jié)果表明合適種類(lèi)減水劑的加入，可以較為顯著地改變LT涂料的流動(dòng)性能、凝結(jié)時(shí)間，但不會(huì)對(duì)涂料的防水性能造成顯著的影響。最終確定加入0.25％的JX減水劑。 針對(duì)正交試驗(yàn)所需試驗(yàn)次數(shù)較多的缺點(diǎn)，采用均勻設(shè)計(jì)對(duì)LG涂料的配方進(jìn)行優(yōu)化，并利用二次多項(xiàng)式逐步回歸分析方法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行非線(xiàn)性回歸分析，分別針對(duì)一次、二次抗?jié)B壓力獲得了合適的數(shù)學(xué)模型。運(yùn)用線(xiàn)性加權(quán)法對(duì)兩個(gè)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，從而獲得了LG涂料的最佳配方。引入

5、減水劑后，LG涂料的最終配比為——GA摻7.5％；NNB摻3.0％；EC摻5.3％；JZ減水劑摻0.25％；灰砂比為4.0；石英砂顆粒分布范圍: 70～140目。 按著國(guó)標(biāo)GB18445-2001《水泥基滲透結(jié)晶型防水材料》對(duì)LT涂料和LG涂料的性能進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，所研制的LT涂料與LG涂料的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。而且LT涂料與LG涂料均具有較高的背水面抗?jié)B壓力，涂層破壞后的混凝土基體的抗?jié)B壓力損失

6、很小。在防水性能和自修復(fù)能力方面與美國(guó)的Penetron401涂料相比，性能相當(dāng)?；炷亮芽p修補(bǔ)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于寬度小于0.3mm的裂縫，LT、LG和Penetron401三種涂料均表現(xiàn)出了良好的裂縫修補(bǔ)能力，而當(dāng)裂縫寬度達(dá)到0.5mm寬時(shí)，只有LT涂料和Penetron401涂料具有較好的修補(bǔ)能力，而涂有LG涂料的裂縫基體則幾乎沒(méi)有修補(bǔ)效果。對(duì)LT、LG和Penetron401涂料進(jìn)行了抗化學(xué)侵蝕測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明三種涂料均具有

7、良好的耐酸、堿、硫酸鹽侵蝕性能，可以在pH值為3.0～12.0的環(huán)境中正常使用，并能夠提高混凝土基體耐酸、堿、鹽侵蝕能力。分別對(duì)LT、LG和Penetron401涂層砂漿基體進(jìn)行了抗凍融循環(huán)試驗(yàn)，凍融循環(huán)80次后，經(jīng)三種涂料涂敷的砂漿試塊的抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B壓力變化率均比空白基體要小得多，表明三種滲透結(jié)晶型防水涂料通過(guò)在毛細(xì)孔道中的結(jié)晶作用，密實(shí)了基體試塊，從而顯著提高混凝土的抗凍融循環(huán)性能。 利用SEM對(duì)LT與LG涂料的涂層砂漿基

8、體進(jìn)行觀測(cè)，在距LT涂層與LG涂層5mm深處發(fā)現(xiàn)了針狀晶體，相同位置的X射線(xiàn)衍射圖表明此處的Ca(OH)2的含量明顯減少。在距涂層50mm深處，則沒(méi)有針狀晶體出現(xiàn)，其X射線(xiàn)衍射圖也和空白基體基本相同。這說(shuō)明LT涂料和LG涂料中的活性成分都能夠滲入混凝土基體內(nèi)部并發(fā)生反應(yīng)，生成針狀晶體。在實(shí)驗(yàn)養(yǎng)護(hù)條件下，滲透的深度至少為5mm，但不能確定是否能夠擴(kuò)散到距涂層50mm處?；谶@些微觀分析和相關(guān)參考文獻(xiàn)，對(duì)LG與LT涂料的防水機(jī)理進(jìn)行了探討，