一種新型的液體混凝土防水劑的制備

蔣禹，鄧?yán)?，陳文紅，謝大銀，張波

（貴州科之杰新材料有限公司，貴州 龍里 551206）

0 引言

混凝土在建筑物中占主要成分，混凝土的質(zhì)量關(guān)系到建筑物的質(zhì)量，混凝土長期處于各種環(huán)境中，往往會(huì)對(duì)其造成不同程度的損害，經(jīng)常出現(xiàn)滲透現(xiàn)象[1]。利用防水劑使混凝土更加密實(shí)，減緩混凝土滲漏是十分重要的，所以，防水在建筑工程中占有十分重要的地位，防水材料是影響建筑物滲漏的主要因素[2]。

目前，國內(nèi)所用混凝土防水劑有粉體和液體兩種，粉體對(duì)環(huán)境的污染較大，而且使混凝土強(qiáng)度及耐久性都有所降低，并不能起到有效的防水作用，液體防水劑性能也不理想，往往添加和不添加對(duì)混凝土性能影響不大。

為了使混凝土具有高抗?jié)B、高耐久性，本文利用聚乙二醇、甲基丙烯磺酸鈉、對(duì)苯二酚等作基料，在催化劑過硫酸銨的作用下，合成無色透明液體防水劑，用以改善混凝土和易性和密實(shí)性，利用有機(jī)硅結(jié)合空氣中二氧化碳和水在混凝土表面和內(nèi)部形成憎水膜，排斥空氣中的水及有害液體，再通過無機(jī)鋁鹽的補(bǔ)償收縮性能使混凝土結(jié)構(gòu)不變形，綜合三種物質(zhì)的性能，合成一種有機(jī)無機(jī)結(jié)合的液體混凝土防水劑，從多方面改善混凝土的性能。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原材料

聚乙二醇：PEG 2000，工業(yè)級(jí)，白色粉末，上海凱茵化工有限公司；甲基丙烯磺酸鈉：SMAS，工業(yè)級(jí)，白色粉末，三東壽光松川工業(yè)助劑有限公司；對(duì)苯二酚：NA，工業(yè)級(jí)，白色結(jié)晶，鄭州智遠(yuǎn)化工產(chǎn)品有限公司；過硫酸銨（APS）：工業(yè)級(jí)，白色晶體，濟(jì)南鑫雅化工有限公司；甲基硅酸鋰：工業(yè)級(jí)，無色液體，高安市科盛硅業(yè)有限公司；明礬：工業(yè)級(jí)，無色透明狀結(jié)晶，淄博越洋化工科技有限公司；水泥（C）：紅獅P·O42.5，貴州紅獅水泥有限責(zé)任公司；砂子（S）：標(biāo)準(zhǔn)砂 S1，廈門艾思?xì)W標(biāo)準(zhǔn)砂有限公司；白砂 S2，青砂 S3，細(xì)度模數(shù)：2.5～3.0，北京市政建設(shè)有限公司；石子（G）：7～20mm連續(xù)級(jí)配，北京市政建設(shè)有限公司；拌合水（W）：自來水；減水劑（S08E）：固含量：10%，貴州科之杰新材料有限公司；市售防水劑：SS-FS，黃色液體，固含量：5%。

1.2 樣品的制備

A 料：SMAS+W=0.82g+40g；

B 料：APS+W=0.05g+50g。

在 500mL 的三口燒瓶中加入 200g 水，然后加入聚乙二醇 15g，對(duì)苯二酚 2.1g，升溫到 80℃，攪拌30min，開始滴加 A 料和 B 料，A 料 3h 滴加完全，B料 3h20min 滴加完全。然后降溫到 40℃，添加少量的甲基硅酸鋰及明礬，攪拌30分鐘，制得一種有機(jī)無機(jī)混凝土防水劑（Point-FS），固含量 5%。

1.3 試驗(yàn)配合比

根據(jù) GB/T 2419—2005《水泥膠砂流動(dòng)度測定方法》進(jìn)行砂漿性能試驗(yàn)。防水劑 Point-FS 和防水劑 SSFS 在表中統(tǒng)一用 FS 表示。砂漿試驗(yàn)配合比見表 1。

表1 砂漿試驗(yàn)配合比 kg/m3

根據(jù) GB 8076—2008《混凝土外加劑》進(jìn)行 C30 混凝土性能試驗(yàn)，混凝土配比見表 2。

表2 混凝土試驗(yàn)配合比 kg/m3

2 結(jié)果與討論

2.1 防水劑砂漿性能對(duì)比

按照砂漿設(shè)計(jì)配合比的摻量分別做三組砂漿試驗(yàn)，以比較防水劑砂漿性能上的區(qū)別，以未摻防水劑的砂漿試驗(yàn)為空白對(duì)照，摻防水劑 SS-FS 的砂漿和防水劑Point-FS 的砂漿為對(duì)比砂漿，砂漿流動(dòng)度如表 3。

表3 砂漿流動(dòng)度

由表3可看出，與空白對(duì)照試驗(yàn)相比，摻 SS-FS 的砂漿初始流動(dòng)度減小了 19mm，半小時(shí)和一小時(shí)保坍性能也減?。粨?Point-FS 的砂漿相對(duì)于基準(zhǔn)砂漿初始流動(dòng)度增加了 9mm，半小時(shí)和一小時(shí)保坍性能也稍微增加，Point-FS 具有一定減水率，而 SS-FS 能在一定程度上影響砂漿減水率。

2.2 防水劑砂漿抗?jié)B試驗(yàn)對(duì)比

分別制備三組砂漿，未摻防水劑的空白試驗(yàn)、摻SS-FS 的砂漿合摻 Point-FS 的砂漿為對(duì)比砂漿。將裝入砂漿抗?jié)B圓模，等終凝后脫模養(yǎng)護(hù)7天，以防水劑摻量4.0% 分別做砂漿抗?jié)B對(duì)比試驗(yàn)，砂漿抗?jié)B試驗(yàn)如圖 1和表 4。

圖1 砂漿抗?jié)B試驗(yàn)

表4 砂漿滲透防水試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由抗?jié)B試驗(yàn)可知，空白砂漿試驗(yàn)、摻 SS-FS 的砂漿以及摻 Point-FS 的砂漿滲透壓力分別為 0.28MPa、0.47MPa 和 0.88MPa，摻 SS-FS 的砂漿與空白砂漿的抗?jié)B壓力比為 167%，摻 Point-FS 的砂漿與空白砂漿的抗?jié)B壓力比為 314%，Point-FS 同摻量下抗?jié)B壓力較 SSFS 高，完全滿足砂漿抗?jié)B壓力比一等品要求（一等品為 300%）[3]。

2.3 防水劑的混凝土面效果對(duì)比

制備一塊混凝土試塊，試塊表面平整且各點(diǎn)的抗壓強(qiáng)度相近，無明顯蜂窩麻面。在混凝土試塊的表面從左至右分別涂抹 Point-FS、SS-FS，右側(cè)不涂抹任何防水劑作空白對(duì)照。7天后在混凝土表面滴加水滴，防水效果如圖 2。

圖2 混凝土表面防水試驗(yàn)

從圖2可明顯看出，涂抹 Point-FS、SS-FS 后的混凝土表面水滴凝聚成水珠狀態(tài)，未涂抹防水劑的混凝土表面水滴迅速滲透，30min 后，試塊表面水滴均消失，從試塊側(cè)面可看出水滴在試塊表面滲透的深度，如圖3。

圖3 混凝土試塊側(cè)面對(duì)比圖

從圖3可明顯看出，涂抹防水劑 Point-FS 的試塊表面水分滲透較少，約 5mm 左右，其余水分主要通過揮發(fā)作用而消失掉；涂抹防水劑 SS-FS 的試塊表面水分滲透較 Point-FS 多約 12mm 左右，大部分水滲透到試塊內(nèi)部；空白對(duì)照的水分滲透約 20mm，且滲透面積較大，大部分水通過滲透作用而進(jìn)入試塊內(nèi)部，揮發(fā)較少。對(duì)比試驗(yàn)說明，與防水劑 SS-FS 相比，防水劑 Point-FS 的表面防水功能已得到明顯改善。

2.4 防水劑混凝土性能對(duì)比

為了進(jìn)一步比較混凝土防水劑性能的區(qū)別，分別按照混凝土配合比設(shè)計(jì)三組混凝土，未摻防水劑的空白混凝土、摻 SS-FS 的混凝土和 Point-FS 的混凝土為受檢混凝土，減水劑摻量 1.4%，防水劑摻量 4.0%，將二者均勻混合后加入混凝土攪拌機(jī)中攪拌 2min，以比較兩種防水劑對(duì)混凝土性能的影響，試驗(yàn)如表 5。

由表5可看出，空白混凝土初始和 3h 坍落度/擴(kuò)展度分為 230mm/630mm、210mm/450mm，摻 Point-FS混凝土初始和 3h坍落度/擴(kuò)展度分為 230mm/640mm、215mm/520mm，摻 SS-FS 的混凝土初始和 3h 坍落度和擴(kuò)展度偏小，Point-FS 具有一定減水率，SS-FS 的加入使混凝土減水率減?。粡幕炷聊Y(jié)時(shí)間來看，空白混凝土、摻 SS-FS 的混凝土和摻 Point-FS 的混凝土成遞增趨勢；從混凝土滲透高度比看，摻 SS-FS 的混凝土為 38%，達(dá)到合格品要求[3]，摻 Point-FS 的混凝土為27%，達(dá)到一等品要求[3]；從抗壓強(qiáng)度看，摻 SS-FS 的混凝土和摻 Point-FS 的混凝土都具有提高強(qiáng)度的作用，摻 Point-FS 的混凝土強(qiáng)度提高較明顯。綜合混凝土坍落度、擴(kuò)展度、凝結(jié)時(shí)間、滲透高度比、抗壓強(qiáng)度看，Point-FS 使混凝土性能提高，是一款比較理想的液體混凝土防水劑，可以進(jìn)行實(shí)際推廣使用。

表5 防水劑混凝土性能測試

3 結(jié)論

（1）本文制備的新型液體混凝土防水劑主要利用甲基硅酸鋰參與合成，甲基硅酸鋰能結(jié)合空氣中二氧化碳和水在混凝土表面和內(nèi)部形成憎水膜而起到防水作用，再通過無機(jī)鋁鹽的補(bǔ)償收縮性能使混凝土結(jié)構(gòu)不變形而起到混凝土密實(shí)防水效果。

（2）本文制備的防水劑 Point-FS 具有表面防水和內(nèi)部抗?jié)B的作用。即可通過簡單涂抹在混凝土表面起防水作用，也可與混凝土減水劑一起拌制混凝土而起混凝土抗?jié)B防水作用。

（3）本文制備的防水劑 Point-FS 與市售的防水劑SS-FS 相比，具有一定減水率，可使混凝土擴(kuò)展度略微增大，且 28d 混凝土強(qiáng)度明顯增大，滲透壓力比等參數(shù)均能達(dá)到一等品要求，是一款較為理想的有機(jī)無機(jī)復(fù)合型高性能混凝土防水劑，可進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。