建筑用有機(jī)硅憎水劑試驗(yàn)研究

陳建飛 池惠斌

(1.陽(yáng)光學(xué)院土木工程系 福建福州 350000；2.福州四方化工有限公司 福建福州 350000)

建筑用有機(jī)硅憎水劑試驗(yàn)研究

陳建飛1池惠斌2

(1.陽(yáng)光學(xué)院土木工程系 福建福州 350000；2.福州四方化工有限公司 福建福州 350000)

通過(guò)對(duì)摻加有機(jī)硅憎水劑的水泥砂漿試件進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)和吸水量試驗(yàn)，研究并分析水泥砂漿強(qiáng)度、吸水量與有機(jī)硅憎水劑摻加量之間的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明：水泥砂漿中摻加SHP-50有機(jī)硅憎水劑后不會(huì)對(duì)其強(qiáng)度產(chǎn)生明顯影響，但可以顯著降低水泥砂漿的吸水量，且隨著憎水劑摻加量的增大吸水量顯著降低，增大到3‰后吸水量趨于穩(wěn)定，故摻加量在1.5‰～3‰之間為宜。

有機(jī)硅；憎水劑；試驗(yàn)；強(qiáng)度；吸水量

0 引言

水泥是當(dāng)今建筑市場(chǎng)中最常用的膠凝材料，加水?dāng)嚢栊纬蓾{體后在空氣中硬化能夠把砂石材料或陶瓷面磚牢固地膠結(jié)為一整體，但是水分的存在將會(huì)對(duì)其形成建筑構(gòu)件的耐久性產(chǎn)生嚴(yán)重影響[1]。當(dāng)水泥砂漿用作填縫劑使用時(shí)，過(guò)高的吸水量將會(huì)造成建筑物外墻和樓地面滲水，大量水體通過(guò)填縫劑進(jìn)入墻體造成墻身空鼓、霉變、甚至是整片脫落[2]，不僅影響建筑物的美觀，還會(huì)導(dǎo)致建筑物內(nèi)部設(shè)備和裝飾材料的損壞。同時(shí)，水分還可以造成凍融循環(huán)破壞，并作為傳遞氣體、離子和鹽類(lèi)等的介質(zhì)，使離子等深入結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生破壞[3]。

降低吸水率的方法多種多樣，在砂漿中摻加憎水劑是既經(jīng)濟(jì)又有效的方法，并且不會(huì)影響建筑物的美觀[4]。有機(jī)硅憎水劑具有良好的防風(fēng)化、防腐蝕及防水性能，同時(shí)還具有良好的抗泛堿效果，因此在各種飾面砂漿、混凝土、石材等的保護(hù)中應(yīng)用廣泛[5]。但有機(jī)硅憎水劑的憎水機(jī)理較為復(fù)雜、防水效果也不相同。

基于此，在水泥砂漿中摻加不同比例的有機(jī)硅憎水劑，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得水泥砂漿強(qiáng)度和吸水量，并分析有機(jī)硅憎水劑摻量與水泥砂漿強(qiáng)度和吸水量之間的關(guān)系，對(duì)于了解飾面砂漿、混凝土等材料中摻加憎水劑后的工作狀態(tài)及防水效果有十分重要的意義。

1 有機(jī)硅憎水機(jī)理

有機(jī)硅類(lèi)憎水劑在當(dāng)前市場(chǎng)上種類(lèi)較多，主要包括硅樹(shù)脂、有機(jī)硅乳液、甲基硅醇鹽、硅烷幾大類(lèi)[5]，此類(lèi)材料為帶有一定反應(yīng)活性基團(tuán)的硅氧烷類(lèi)有機(jī)硅化合物，與水泥等無(wú)機(jī)硅酸鹽材料具有較高的親和力。在摻入砂漿、混凝土等材料中后，不僅可以通過(guò)活性基團(tuán)相互作用生成鏈狀、枝狀及網(wǎng)狀分子，形成一層致密均勻的防水薄膜，還可與硅酸鹽材料中的羥基反應(yīng)形成末端帶有≡Si—R基的硅烷鏈(R一般為CH3)，能夠填補(bǔ)原材料的微孔，使原材料微觀結(jié)構(gòu)致密，抗?jié)B性增強(qiáng)。同時(shí)，正常的紫外線(xiàn)能量為418kJ/mol，而有機(jī)硅中Si-O鍵鍵能為452kJ/mol，有機(jī)硅很難被紫外線(xiàn)能量降解，所以有機(jī)硅憎水劑在經(jīng)過(guò)紫外線(xiàn)照射后，仍可保持良好的抗?jié)B性。

2 試驗(yàn)準(zhǔn)備

2.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)各材料用量比，見(jiàn)表1。除基礎(chǔ)材料外，分別摻加0‰、1 ‰、1.5 ‰、2 ‰、2.5‰、3 ‰、5‰的SHP-50有機(jī)硅憎水劑。

2.2 試驗(yàn)方法及試件制備

2.2.1 強(qiáng)度試驗(yàn)

試塊采用《陶瓷墻地磚填縫劑》(JC/T 1004—2006)中7.2的方法成型、養(yǎng)護(hù)及試驗(yàn)[6]。分別于3d、7d、28d齡期進(jìn)行抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，如圖1、圖2所示。試驗(yàn)儀器為電動(dòng)抗折試驗(yàn)機(jī)DKZ-5000和微機(jī)屏顯式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)WEW-1000B。試驗(yàn)地點(diǎn)陽(yáng)光學(xué)院水泥膠砂試驗(yàn)室。

表1 試驗(yàn)材料用量比

圖1 抗折強(qiáng)度試驗(yàn)

圖2 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

2.2.2 吸水量試驗(yàn)

吸水量試驗(yàn)采用規(guī)范規(guī)定方法和卡斯通管吸水量試驗(yàn)方法，試驗(yàn)地點(diǎn)為陽(yáng)光學(xué)院水泥膠砂試驗(yàn)室。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定方法試件采用JC/T 1004—2006中7.3的方法成型、養(yǎng)護(hù)及試驗(yàn)，分別于30min、240min時(shí)刻稱(chēng)取試件質(zhì)量，精確至0.01g?？ㄋ雇ü芪吭囼?yàn)試件尺寸為150mm×150mm×10mm，養(yǎng)護(hù)28d后進(jìn)行試驗(yàn)，將卡斯通管放置于試件的中心位置，用石蠟密封試管與試件間的縫隙，確保水不會(huì)游縫隙滲出，向試管內(nèi)注水至0刻度，試驗(yàn)條件下靜置30min、240min、24h后分別讀取數(shù)值，精確至0.1ml，如圖3所示。

圖3 卡斯通管吸水量試驗(yàn)

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 強(qiáng)度試驗(yàn)

圖4、圖5分別為齡期在3d、7d、28d時(shí)不同有機(jī)硅憎水劑用量下的抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度值。圖4～圖5中可看出，在齡期達(dá)到28d時(shí)，摻加憎水劑的試件強(qiáng)度均高于未摻加憎水劑的試件，且均符合規(guī)范[6]中抗折強(qiáng)度大于2.5MPa、抗壓強(qiáng)度大于15MPa的規(guī)定。而在齡期為3d和7d時(shí)，由于水泥水化反應(yīng)未完全，各項(xiàng)性能均不穩(wěn)定，摻加憎水劑與未摻加憎水劑的試件相比僅有個(gè)別試件強(qiáng)度較低，但基本不會(huì)對(duì)試件的強(qiáng)度造成影響。而不同憎水劑的摻加量對(duì)強(qiáng)度的影響亦不甚明顯。試驗(yàn)結(jié)果表明所采用憎水劑與水泥等無(wú)機(jī)硅酸鹽材料具有較高的親和力，在摻入砂漿材料中后，僅通過(guò)活性基團(tuán)相互作用生成鏈狀、枝狀及網(wǎng)狀分子，形成一層致密均勻的防水薄膜，可與硅酸鹽材料中的羥基反應(yīng)形成末端帶有≡Si—R基的硅烷鏈填補(bǔ)原材料的微孔增加材料的抗?jié)B性能，而不會(huì)與水泥等無(wú)機(jī)硅酸鹽材料發(fā)生降低其強(qiáng)度的化學(xué)反應(yīng)。

圖4 憎水劑用量～抗折強(qiáng)度關(guān)系曲線(xiàn)

圖5 憎水劑用量～抗壓強(qiáng)度關(guān)系曲線(xiàn)

3.2 吸水量試驗(yàn)

圖6為采用規(guī)范規(guī)定試驗(yàn)方法測(cè)得的憎水劑用量～吸水量關(guān)系圖，圖6中可看出，摻加憎水劑的試件吸水率明顯小于未摻加憎水劑的試件，隨著憎水劑摻量的增加，試件吸水量逐漸降低。其中：憎水劑摻加量在從1‰增大到2‰時(shí)吸水量降低較多；待憎水劑摻加量增大到3‰時(shí)，隨著憎水劑用量的增加，試件吸水量基本保持不變。說(shuō)明，有機(jī)硅憎水劑能夠有效地降低試件吸水量，但憎水劑的摻量并非越多越好，在1.5‰～3‰之間為宜。

圖6 憎水劑用量～吸水量關(guān)系曲線(xiàn)

SHP-50添加量/‰時(shí)間30min240min24h0/ml0.212.61/ml00.51.11.5/ml00.30.52/ml00.050.12.5/ml0003/ml0005/ml000

表2為卡斯通管吸水量試驗(yàn)方法測(cè)得的各試件吸水量。表2中可以看出，30min摻加憎水劑的試件吸水量均為0，240min憎水劑摻加量在2.5‰以上的試件吸水量為0，24h憎水劑摻加量在2.5‰以上的試件吸水量均為0，在3個(gè)時(shí)刻摻加憎水劑的試件吸水量明顯小于未摻加憎水劑的試件。試驗(yàn)結(jié)果與規(guī)范規(guī)定試驗(yàn)方法測(cè)得的數(shù)據(jù)基本一致。分析不同憎水劑摻量下試件吸水量隨時(shí)間變化情況，如圖7所示。未摻加憎水劑的試件吸水量隨吸水時(shí)間的增長(zhǎng)而增大，且增量明顯；摻加憎水劑的試件吸水量隨時(shí)間增長(zhǎng)而增大，但增量較小，尤其是憎水劑的摻加量越高，吸水時(shí)間對(duì)試件吸水量的影響越小，在憎水劑摻加量達(dá)到2‰時(shí)，試件的吸水量在吸水30min后基本保持穩(wěn)定。說(shuō)明在水泥等無(wú)機(jī)硅酸鹽材料中加入少量有機(jī)硅憎水劑可以形成明顯的防水薄膜或有效填充原材料微孔顯著提高其抗?jié)B效果，當(dāng)憎水劑的摻量達(dá)到1.5‰～3‰之間時(shí)，能夠形成足夠的防水薄膜或充分填充原材料微孔，達(dá)到最理想的抗?jié)B效果，如繼續(xù)增加摻量會(huì)造成不必要的浪費(fèi)。

圖7 吸水時(shí)間～吸水量關(guān)系曲線(xiàn)

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)不同有機(jī)硅憎水劑摻加量的水泥砂漿試件進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)和吸水量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：(1)在水泥砂漿中摻加SHP-50有機(jī)硅憎水劑后，并不會(huì)對(duì)水泥砂漿早期的強(qiáng)度產(chǎn)生影響，而28d強(qiáng)度略高于未摻加憎水劑的水泥砂漿。

(2)有機(jī)硅憎水劑能夠顯著降低水泥砂漿的吸水量，并且采用不同憎水劑摻加量的砂漿吸水量下降程度不同。隨著憎水劑摻量的增加水泥砂漿吸水量顯著降低，當(dāng)憎水劑摻加量達(dá)到3‰后吸水量不會(huì)有明顯降低，所以憎水劑的摻加量在1.5‰～3‰之間為宜。

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Experimental Study on Building Organic Silicone Waterproofing Agent

CHENJianfei1CHIHuibin2

(1.Department of Civil Engineering, Yango College, Fuzhou 350000；2.Fuzhou Sifang Chemical Co., Ltd. Fuzhou 350000)

Through the strength test and water absorption test of cement mortar specimens added with organic silicone waterproofing agent, the relationship among the strength of cement mortar, water absorption and the mixing amount of organic silicone waterproofing agent was studied. The test results show that the addition of organic silicone SHP-50 waterproofing agent admixture in cement mortar will not have a significant impact on its strength, but it can significantly reduce the water absorption of cement mortar. And with the increasing of the mixing amount, the water absorption is considerable reduced, when it reaches 3‰, the water absorption tends to be stable, so the best mixing amount is between 1.5‰ and 3‰.

Organic silicone; Waterproofing agent; Experimental; strength; Water absorption

陳建飛(1987.12- )，男，助教。

E-mail:chenjf19871206@163.com

2016-08-17

TU5

A

1004-6135(2016)12-0067-04