內摻型有機硅防水劑對砂漿性能的影響

靳　昊，易忠來，溫　浩，程冠之，譚鹽賓，李林香(中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所，北京　100081)

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內摻型有機硅防水劑對砂漿性能的影響

靳昊，易忠來，溫浩，程冠之，譚鹽賓，李林香
(中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所，北京100081)

摘要:系統地研究了乳液型有機硅防水劑和粉體型有機硅防水劑對砂漿工作性能、力學性能和防水性能的影響。結果表明:粉體型有機硅防水劑更有利于提高砂漿的防水性能，當其摻量為1. 6%時，砂漿吸水量比為35. 5%，透水壓力比≥300% ;有機硅防水劑對砂漿流動度影響較小，但是會降低砂漿的凝結速度、抗折強度和抗壓強度。

關鍵詞:有機硅防水劑防水砂漿憎水性

在地下工程中混凝土滲漏病害較為普遍。在滲漏治理過程中，針對滲漏量較大的裂縫常采用鑿槽填充的方法進行治理。V形槽的填充砂漿多采用聚合物水泥砂漿，它的抗裂性能較好，收縮率較低，與混凝土黏結強度較高，但是防水抗?jié)B性能略有不足，在水壓較大部位易出現“洇水”現象。為了進一步降低砂漿的吸水率，提高其抗?jié)B性能，需在砂漿中摻入防水劑。

目前，防水劑主要分為4類:氯化物金屬鹽類、硅酸鈉類、拒水性物質類和有機硅類。氯化物金屬鹽類憎水劑含有氯離子，易造成鋼筋銹蝕;硅酸鈉反應速度快，制備的砂漿常用于短期、快速防堵水;拒水性物質添加量較多時，砂漿才具有較好的憎水性能，而且拒水性物質在砂漿體系中難于攪拌均勻，不易使用［1-2］。有機硅防水劑與砂漿的拌合性良好，對砂漿的黏結強度沒有負面影響，水解后自身可發(fā)生縮合反應，并與硅酸鹽中羥基反應形成末端帶有—Si—R*基的硅氧烷鏈，最終形成穩(wěn)定的網狀硅氧烷憎水層［3］，維持長期防水功能。同時，硅氧烷憎水層不會阻塞孔隙，砂漿仍可保持正常透氣功能［4］。目前，有機硅防水劑在防水砂漿中的應用已得到廣泛關注。相關資料表明，有機硅防水劑內摻至砂漿或混凝土后，可有效改善其不透水性，降低有害物質的吸收(如氯離子、硫酸根離子等)，提高其耐久性［5-7］。

本文采用乳液型有機硅防水劑和粉體型有機硅防水劑制備防水砂漿，通過對比試驗，研究了有機硅防水劑對砂漿工作性能、力學性能和防水性能的影響，明確了有機硅防水劑對砂漿各項性能的影響規(guī)律，為有機硅防水砂漿的研制提供了參考依據。

1　試驗

1. 1原材料

乳液型有機硅防水劑為BS(硅烷/硅氧烷，有效成分50% )和IE(硅氧烷，有效成分40% )，粉體型有機硅防水劑為SH-1(硅烷)和SH-2(硅烷/硅氧烷) ;水泥為北京金隅生產的P．O 42. 5普通硅酸鹽水泥;中國ISO標準砂購于廈門艾思歐標準砂有限公司。

1. 2防水砂漿制備

防水砂漿基礎配合比按照《砂漿、混凝土防水劑》( JC 474—2008)標準配制，試驗配合比如表1所示。采用乳液型有機硅防水劑時，將其加入水中，攪拌均勻后進行砂漿制備。采用粉體型有機硅防水劑時，將其加入水泥中，攪拌均勻后進行砂漿制備。

表1防水砂漿試驗配合比

1. 3測試方法

砂漿凝結時間按照《水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性》( GB /T 1346—2001)進行測定;砂漿流動度按照《水泥膠砂流動度測定方法》( GB /T 2419—2005)進行測定;砂漿抗折強度和抗壓強度按照《水泥膠砂強度檢驗方法( ISO法)》( GB /T 17671—1999)進行測定;砂漿吸水量比和透水壓力比按照《砂漿、混凝土防水劑》( JC 474—2008)進行測定。

2　結果與討論

2. 1對工作性能的影響

選擇不同種類的有機硅防水劑(摻量為0. 8% )，研究它們對砂漿工作性能的影響，試驗結果如圖1和圖2所示。

圖1有機硅防水劑對砂漿凝結時間的影響

圖2有機硅防水劑對砂漿流動度的影響

從圖1看到，加入0. 8%摻量(占水泥)的有機硅防水劑后，砂漿的初凝時間和終凝時間增加。與粉體型有機硅防水劑相比，乳液型有機硅防水劑對砂漿凝結時間的影響更為顯著。與基準試件相比，加入有機硅防水劑BS的砂漿初凝時間增加了約60 min，終凝時間增加了約40 min;加入有機硅防水劑IE的砂漿終凝時間增加了約100 min。從圖2看到，有機硅防水劑對砂漿流動性影響較小，當加入0. 8%摻量的有機硅防水劑時，砂漿流動度的變化率＜20%。特別是粉體型有機硅防水劑SH-2，它對砂漿流動度基本沒有影響。

2. 2對力學性能的影響

選擇不同種類及摻量的有機硅防水劑，研究它們對砂漿力學性能的影響，試驗結果如圖3和圖4所示。

圖3有機硅防水劑種類對砂漿力學性能的影響

圖4有機硅防水劑SH-2摻量對砂漿力學性能的影響

從圖3看到，加入有機硅防水劑后，砂漿的抗折強度和抗壓強度下降，而且相同摻量情況下，乳液型有機硅防水劑和粉體型有機硅防水劑對砂漿力學強度的影響程度基本相同。加入0. 8%摻量的有機硅防水劑后，砂漿7 d的抗折強度和抗壓強度分別下降約11% ～13%和10%～18%，砂漿28 d的抗折強度和抗壓強度分別下降約5%～18%和16%～24%。

從圖4看到，隨著粉體型有機硅防水劑SH-2摻量增加，砂漿的抗折強度和抗壓強度下降，其中，砂漿抗壓強度的下降程度更加顯著。當SH-2的摻量從0. 4%增至1. 6%時，砂漿7 d抗折強度下降了7%，砂漿28 d抗折強度無變化，而砂漿7 d和28 d抗壓強度分別下降了11%和21%。

2. 3對防水性能的影響

選擇不同種類及摻量的有機硅防水劑，研究它們對砂漿防水性能的影響，試驗結果如圖5和圖6所示。

圖5有機硅防水劑對砂漿吸水量的影響

圖6有機硅防水劑對砂漿透水壓力比的影響

從圖5( a)看到，加入有機硅防水劑后( 0. 8%摻量)，砂漿的吸水量降低，其中粉體型有機硅防水劑SH-2的憎水效果最佳，浸水168 h后，砂漿吸水量比＜60%。同時，隨浸水時間增加，摻入乳液型有機硅防水劑的砂漿吸水量比明顯增大，防水效果變差;摻入粉體型有機硅防水劑的砂漿吸水量比隨浸水時間增加無明顯變化，其防水效果的保持率良好。從圖5( b)看到，當粉體型有機硅防水劑SH-2摻量增加時，砂漿吸水量明顯降低，其摻量為1. 6%時，砂漿吸水量比( 48 h) 為35. 5% ;其摻量從0. 4%增至1. 6%時，砂漿168 h吸水量比降低了26. 7%。

從圖6( a)看到，當有機硅防水劑摻量為0. 8%時，加入粉體型有機硅防水劑SH-1和SH-2的砂漿透水壓力比分別為140%和170%，而加入乳液型有機硅防水劑BS和IE的砂漿透水壓力與基準試件相同，說明粉體型有機硅防水劑對提高砂漿的抗?jié)B性能更加有效。從圖6( b)看到，當粉體型有機硅防水劑SH-2摻量增加時，砂漿的抗?jié)B性能提高，當其摻量增至1. 6%時，砂漿透水壓力值已超過測試設備量程( 1. 5 MPa)，透水壓力比≥300%。

3　結語

1)粉體型有機硅防水劑的防水效果優(yōu)于乳液型有機硅防水劑，它可有效降低砂漿的吸水量，提高其透水壓力，且隨摻量增加，防水效果提高。

2)有機硅防水劑對砂漿流動性影響較小，但會延長砂漿的初凝時間和終凝時間。

3)有機硅防水劑會降低砂漿的力學強度，且隨摻量增加，下降程度增大。

參考文獻

［1］王培民．商品砂漿的研究與應用［M］．北京:化學工業(yè)出版社，2007．

［2］朱立德．有機硅類憎水劑在干混砂漿中的應用及其防水機理探討［D］．武漢:武漢理工大學，2008．

［3］趙滿喜，吳少鵬，劉杰，等．有機硅防水劑在建筑防水中的研究［J］．建材世界，2009，30( 3) : 51-52．

［4］付長濤，宇富生．有機硅防水劑的性能與應用［J］．山西建筑，2010，36( 25) : 164-165．

［5］胡玲霞，趙瀟武，金祝年．不同有機硅烷類粉末憎水劑對聚合物保溫砂漿性能的影晌［J］．新型建筑材料，2010，37 ( 6) : 50-51．

［6］道康寧公司．粉末型硅烷/有機硅添加劑在水泥基材中的應用［J］．化學建材，2009，25( 4) : 25-27．

［7］張娟，劉杰勝，夏琳．有機硅防水劑改性水泥砂漿的性能研究［J］．中國建筑防水，2014( 12) : 27-29．

(責任審編周彥彥)

Influence of internal mixing type organo-silicone waterproofing agent on mortar performance

JIN Hao，YI Zhonglai，WEN Hao，CHENG Guanzhi，TAN Yanbin，LI Linxiang
( Railway Engineering Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China)

Abstract:In this paper，the influence of emulsion type organo-silicon waterproofing agent and powder type organosilicon waterproofing agent on the working performance，mechanical and waterproof properties of the mortar were studied．T he results show that powder type organo-silicon waterproofing agent could improve mortar waterproof property better，mortar water absorption ratio is 35. 5% and penetration pressure ratio is more than 300% when the content of organo-silicon waterproofing agent is 1. 6%，organo-silicon waterproofing agent has little effect on the mortar fluidity but could decrease the condensation rate，flexural strength and compressive strength of mortar．

Key words:Organo-silicon waterproofing agent; W aterproof mortar; Hydrophobicity

文章編號:1003-1995( 2016) 01-0092-04

中圖分類號:TU57+2

文獻標識碼:A

DOI:10．3969 /j．issn．1003-1995．2016．01．20

作者簡介:靳昊( 1985—)，男，助理研究員，碩士。

基金項目:國家自然科學基金項目( 51308546) ;中國鐵道科學研究院基金項目( 2013YJ026)

收稿日期:2015-08-21;修回日期: 2015-10-11