高滲透溶劑型有機(jī)硅防水涂料在混凝土防水中的應(yīng)用

詹洪，李玲

（華爍科技股份有限公司，湖北 武漢 430074）

0 引言

長(zhǎng)久以來(lái)，人們一直以為混凝土是一種耐久性很好的材料。直到 20 世紀(jì) 70 年代末期，發(fā)達(dá)國(guó)家才逐漸發(fā)現(xiàn)原先建造的基礎(chǔ)設(shè)施在一些環(huán)境下出現(xiàn)損壞。美國(guó)許多城市的混凝土基礎(chǔ)設(shè)施工程和港口工程建成后不到二、三十年甚至在更短的時(shí)期內(nèi)就出現(xiàn)破壞。在我國(guó)很多公路的橋面鋪裝和防撞護(hù)欄也都有不同程度的損壞，影響公路的通行和美觀[1]。

混凝土耐久性指混凝土在抵抗周?chē)h(huán)境各種因素的作用下，仍能保持原有性能的能力。影響混凝土耐久性的主要因素有：混凝土碳化、凍融破壞、侵蝕性介質(zhì)的腐蝕、混凝土堿集料反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)這些對(duì)混凝土的破壞過(guò)程都與液態(tài)水的存在直接相關(guān)，采用適當(dāng)?shù)姆浪胧⒖梢员苊馍鲜銎茐牡陌l(fā)生。在混凝土表面涂刷一層防水涂料，阻隔水和有害物質(zhì)與混凝土的接觸是一種最具經(jīng)濟(jì)性和可操作性的辦法[2-3]。

1 傳統(tǒng)成膜性或水性防水涂料存在的問(wèn)題

聚氨酯以及環(huán)氧樹(shù)脂等成膜型的防水涂料在混凝土表面可以形成一層完整的膜來(lái)阻隔外界水的侵入，但是存在的問(wèn)題是這層膜不具有透氣性，混凝土內(nèi)部的水汽無(wú)法順利排出，時(shí)間長(zhǎng)了，水汽可能將涂膜頂破，造成涂膜鼓包、脫落等，對(duì)混凝土的保護(hù)也就不存在了[4]。且這種成膜型涂料還會(huì)改變混凝土的外觀，使混凝土不能保持其原始的清水混凝土外觀狀態(tài)。

聚丙烯酸酯類(lèi)水性防水涂料應(yīng)用于家庭室內(nèi)防水效果比較好，但應(yīng)用于混凝土橋面防水存在一些缺點(diǎn)，主要是因?yàn)榫郾┧狨ナ歉叻肿游镔|(zhì)，它不能深入滲透到混凝土內(nèi)部空隙中，只在混凝土表面形成比較薄的防水層，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的自然老化后會(huì)失去防水效果。

2 溶劑型有機(jī)硅防水涂料作用機(jī)理及制備

2.1 有機(jī)硅防水涂料的作用機(jī)理

將有機(jī)硅防水涂料涂在混凝土表面時(shí)，在毛細(xì)管的毛細(xì)作用下滲入基材內(nèi)部，有機(jī)硅分子與基材中的硅醇基發(fā)生脫水反應(yīng)，在基材表面和毛細(xì)孔表面形成定向排列、具有憎水作用的有機(jī)硅氧烷水膜（圖 1）。液態(tài)水無(wú)法通過(guò)這層憎水性的有機(jī)硅氧烷水膜的毛細(xì)管滲入。換而言之，用有機(jī)硅處理過(guò)的具有憎水性的孔洞不能再被水浸濕否則會(huì)影響基材毛細(xì)管的毛細(xì)作用，從而阻止了水分的侵入。但同時(shí)又不堵塞毛細(xì)管，水蒸汽仍然可以從毛細(xì)孔中擴(kuò)散出來(lái)，這樣就可以使混凝土保持長(zhǎng)期干燥，延緩腐蝕的發(fā)生。有機(jī)硅防水涂料是混凝土相對(duì)理想的防水涂料，是混凝土的“透氣”型防水涂料[5-7]。

圖1 有機(jī)硅防水涂料在混凝土基材表面形成的保護(hù)結(jié)構(gòu)

2.2 溶劑型有機(jī)硅防水涂料的制備

經(jīng)過(guò)大量的配方摸索試驗(yàn)以及反復(fù)的性能驗(yàn)證，選擇了一種活性有機(jī)硅氧烷和一種活性有機(jī)硅樹(shù)脂為主要原料，并選用對(duì)環(huán)境傷害最小、性能最安全的一種醇為溶劑，再配合一種高效的催化劑合成出一款針對(duì)混凝土防水的高滲透、高性能的溶劑型有機(jī)硅防水涂料。

具體制備方法是，將活性有機(jī)硅氧烷和活性有機(jī)硅樹(shù)脂混合攪拌均勻后在惰性氣體的保護(hù)下加入醇作為溶劑，再加入催化劑形成預(yù)混合物，將預(yù)混合物攪拌老化反應(yīng) 1h，然后在 N2保護(hù)下包裝而制得溶劑型有機(jī)硅防水涂料。制備流程如圖 2。

圖2 溶劑型有機(jī)硅防水涂料的制備流程

本研究制備的溶劑型有機(jī)硅防水涂料對(duì)混凝土基材有很高的滲透性，可深入滲透到混凝土內(nèi)部 10～20mm，且干燥時(shí)間可以通過(guò)溶劑的選擇來(lái)調(diào)整。它與現(xiàn)有的一些防水涂料相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）具有良好耐候性，施工后能保持長(zhǎng)期的防水效果。（2）具有極其強(qiáng)的滲透性，能在基材的深層形成防水膜交聯(lián)體。

3 溶劑型有機(jī)硅防水涂料的技術(shù)性能

3.1 溶劑型有機(jī)硅防水涂料和市場(chǎng)上其他防水涂料的滲透性能對(duì)比[8～9]

制備 10cm×10cm×10cm 的 C50 混凝土塊，將混凝土塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù) 28d 后再在 60℃ 烘箱中干燥至恒重，在混凝土塊表面涂刷各種需要對(duì)比的防水涂料，將已經(jīng)涂刷防水涂料的混凝土塊在室溫干燥 1d 后垂直劈開(kāi)，以水潤(rùn)濕，測(cè)試每個(gè)試塊的防水涂料滲透深度。

A 試樣為本研究的溶劑型有機(jī)硅防水涂料，B 為市場(chǎng)上出售的某公司乳液型丙烯酸酯防水涂料，C 為某公司的聚氨酯防水涂料，滲透深度對(duì)比結(jié)果如圖 3。

圖3 不同防水涂料在混凝土塊內(nèi)部的滲透深度

3.2 溶劑型有機(jī)硅防水涂料和市場(chǎng)上其他防水涂料的吸水率比對(duì)比

對(duì)經(jīng)過(guò)涂刷防水涂料的混凝土進(jìn)行吸水率比對(duì)比試驗(yàn)。吸水率測(cè)試：將處理好的試件稱(chēng)量，放入容器內(nèi)的金屬擱板上，確認(rèn)試驗(yàn)面朝下。在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溫度下加入蒸餾水，試驗(yàn)中保持液面比擱板高約 3mm。24h 后取出試件，用餐巾紙吸干表面水分，立即稱(chēng)量。計(jì)算如下：

不同防水涂料對(duì)混凝土塊的吸水率影響結(jié)果如圖 4。

從圖 4 可以看出不同種類(lèi)防水涂料對(duì)混凝土吸水率比影響有很大不同，本研究的溶劑型防水涂料的吸水率比最低，只有 12%，通過(guò)了《建筑物表面用有機(jī)硅防水劑》中的吸水率比不大于 20% 的要求。而丙烯酸酯防水涂料的吸水率比最高，這是因?yàn)楸┧狨楦叻肿游镔|(zhì)主要附著在混凝土的表面，滲透進(jìn)混凝土毛細(xì)孔的有效物質(zhì)較少。

圖4 不同防水涂料對(duì)混凝土塊的吸水率比影響

4 結(jié)論

本研究制備的溶劑型有機(jī)硅防水涂料具有極其強(qiáng)的滲透性，能在基材的深層形成防水膜交聯(lián)體，具有很好的防水保護(hù)性能，在水泥制品和混凝土養(yǎng)護(hù)中有著廣闊的應(yīng)用前景。

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