改性有机硅防水剂对混凝土耐久性的影响

data-full-width-responsive="true"> 0 前言随着国民经济的不断发展，混凝土的应用越来越广泛，混凝土的耐久性问题也日益为人们所关注，混凝土的耐久性与抗渗性密切相关［1］。烷基烷氧基硅烷有机硅防水剂是近年发展比较迅速的新型有机硅防水剂［2］，这种防水剂具有两极构造的结构特性，不仅能够提高表面混凝土的抗渗性，而且对混凝土的耐久性也有所提高［3-6］。本文通过对有机硅改性合成一种改性有机硅防水剂，通过对混凝土表面进行喷涂处理，在混凝土表面形成斥水膜层，不仅提高了混凝土的抗渗性，而且提高了混凝土的抗碳化性能，降低了氯离子在混凝土中的渗透性等耐久性，可以提高混凝土的耐久性。1 改性有机硅防水剂1 1 改性有机硅防水剂的作用利用改性有机硅防水剂，对混凝土表面进行喷涂处理。这类有机硅化合物由于带有反应活性基的硅氧烷，不但能通过活性基团的相互作用形成均匀致密的硅氧烷憎水膜( 图1) ，还能与硅酸盐基材中的羟基反应形成末端带有SiR + 基的硅氧烷链，这是一种非极性基，有着很强的斥水性。这种斥水性硅氧烷膜具有很低的表面张力，能均匀地分布在多孔的硅酸盐基材微孔孔壁上，而不是封闭其毛细管通道，使基材表面的水成为小水珠，无法渗入到基材内部。这样，经有机硅防水剂处理过的基材就具有良好的斥水效应，有效地阻止水分的侵入。又由于它没有封闭基材毛细管通道，不妨碍水气由里向外扩散，使得基材具有良好的透气性。图1 有机硅防水剂在混凝土基材表面的保护结构1 2 试验用原材料及配合比1 2 1 原材料水泥: 陕西秦岭牌P O32 5R;卵石: 粒径为5 ～ 20 mm( 西安灞河) ;砂: 中砂，细度模数为2 6 ～ 2 9( 西安灞河) ;改性有机硅防水剂( 自制) ;水: 饮用自来水。1 2 2 配合比试验参考标准为JC474 － 1999。混凝土的配合比: 水泥: 310 kg /m3 ; 砂子: 675kg /m3 ; 石子: 1246 kg /m3 ; 水灰比: 0 52。2 试验结果与分析2 1 改性有机硅防水剂对混凝土表面渗透性及疏水性的影响混凝土属于亲水性材料，水滴滴在混凝土表面会很快铺展开来，即润湿边角小于90。将1∶ 4的改性有机硅涂料在混凝土表面施涂两道，用量约200g /m2，用染色法测定其渗透深度( 施涂后24 h 后测定) 为3 ～ 4 mm，用TLXY-II 型涂料耐洗刷测定仪对混凝土表面洗刷2000 次后，在其表面所滴水珠呈似球状，保持7 d 无变化( 即润湿边角始终) ，如图2 所示。图2 施涂改性有机硅涂料混凝土试件洗刷2000 次前后的水珠效应以上说明，所研制的改性有机硅涂料在混凝土表面的渗透性、粘附性、疏水性优异，可以长久、有效阻断水及有害介质对混凝土的侵蚀，提高耐久性。2 2 改性有机硅防水剂对混凝土抗氯离子渗透能力的影响氯盐腐蚀是沿海混凝土建筑物和公路腐蚀破坏最主要的因素之一。氯盐既有可能来自外部水、海风、海雾、化冰盐，也有可能来自于建筑过程中使用的海砂、早强剂、防冻剂等。氯离子进入到混凝土内部，会与其中的氢氧化钙、水化铝酸钙等起反应，生成易溶的氯化钙和带有大量结晶水、比反应物体积大几倍的固相化合物，造成混凝土的膨胀破坏。水和土体等环境介质中的氯离子侵入混凝土中，通过保护层到达钢筋表面并逐步富集到一定浓度，将破坏钢筋表面的钝化膜而产生电化学锈蚀。本文采用NEL-PDR 型混凝土渗透性电测仪，测定了涂与不涂改性有机硅涂料试件的氯离子的渗透系数，氯离子渗透系数见表1。表1 混凝土试件氯离子的渗透系数( 56 d)表1 数据说明，在混凝土表面均匀施涂两道改性有机硅防水涂料，可以使混凝土氯离子的渗透系数降低6 ～ 10 倍，从而大大延长钢筋表面钝化膜因氯离子的侵入而破坏的时间，显著提高钢筋混凝土结构的耐久性。2 3 改性有机硅防水剂对混凝土抗碳化能力的影响混凝土的碳化是指混凝土中水泥的空气中的二氧化碳与水化产物氢氧化钙、水化铝酸钙发生化学反应生成碳酸钙的过程。这将导致混凝土中碱度降低和混凝土本身的粉化。混凝土的碳化受多种因素影响: 混凝土的材料、配比、环境条件如温度、湿度、二氧化碳浓度等［7］。将研制的改性有机硅涂料均匀施涂于制作的混凝土试块表面，在SJ-2 型标准碳化箱内进行碳化试验，碳化的试验结果如图3 所示。图中J为未施涂涂料混凝土试件的碳化深度，其碳化28 d 已达1cm 以上; T为施涂有机硅涂料混凝土试件的碳化深度，其碳化深度随涂料与稀释水的比例增加而增大，碳化28 d 时仅为2 7 ～ 3 8 mm。图3 碳化深度与时间的关系图3 说明，在混凝土表面均匀施涂一层疏水型改性有机硅涂料，可以大幅度降低碳化深度，即延缓混凝土中钢筋锈蚀的时间，提高结构的耐久性。3 结语( 1) 改性有机硅防水剂疏水性优异，渗透性良好。( 2) 施涂改性有机硅防水剂的混凝土的抗氯离子渗透系数比未施涂的降低6 ～ 10 倍。( 3) 施涂改性有机硅防水剂的混凝土的28 d 标准碳化深度比未施涂的减少8 ～ 9 mm。综上所述，在混凝土表面均匀施涂两道改性有机硅防水剂，不仅可改善混凝土表面质量，同时也能大幅度提高混凝土耐久性，延长混凝土及钢筋混凝土结构的寿命。