一种新型混凝土防水材料的研究

王 军 ，吴光蓉 ，许 颖

(1.重庆鹏方路面工程技术研究院有限公司，重庆市400054；2.重庆中交科技股份有限公司，重庆市 401121)

0 前言

混凝土主要是指以水泥为主要胶凝材料的复合材料，混凝土材料是工业和民用建筑以及交通、水利、能源、海洋、市政等建设工程中用量最大的材料，它构成了土木建筑工程的主体或骨架，用于承受各种荷载并在发挥防渗、隔热保温等功能的同时抵御气候环境的侵蚀，即必须具有足够的耐久寿命。因此混凝土结构与这些工程的使用性能、安全性能、耐久性能以及与环境的适应性都有着极其重要的联系，而混凝土的耐久性又是其使用中的最重要性能特征。混凝土的耐久性是指其在外界环境作用下的表现行为，主要包括抗冻性、抗碳化、抗化学腐蚀、抗物理侵蚀、抗微生物侵蚀、碱集料反应、钢筋锈蚀等[1]，由于这些性能与混凝土抵抗环境介质的渗透性有密切关系，因此保护水泥混凝土的耐久性可从阻隔或减弱环境介质的浸入来考虑。

本文采用一种新型的渗透性防水密封材料对混凝土进行表面封闭处理，应用英国混凝土结构修补和保护用产品和系统试验方法对其进行应用评价，结果表明该材料与混凝土匹配性较好，能够充分发挥其对混凝土的固结和保护作用。

1 防水材料性能研究

试验用防水密封材料主要由热固性树脂、低分子聚合物的渗透材料以及部分改性剂和溶剂等组成，配方为粘度极低的双组分溶液，使用时将A、B组分按照质量比1∶1的比例混合。

1.1 防水材料基本性能

防水材料基本性能指标见表1。

表1 防水材料基本性能指标

1.2 防水材料应用性能评价

1.2.1 耐磨性试验研究[2]

本试验参照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30-2005)中T0567-2005水泥混凝土耐磨性试验方法进行耐磨性试验，但不预磨，直接磨耗30转试验。制备C30混凝土试件28 d龄期后，混凝土经处理分为3组，第一组为不处理混凝土，第二组做喷砂处理，第三组喷砂处理后，涂密封剂并且养护7 d，耐磨性能试验结果见图1。

由图1可见，喷砂处理后，混凝土耐磨性能略有下降，混凝土单位面积磨损量增加1.4%，喷砂处理的混凝土表面，涂刷防水密封材料后，耐磨性能显著增强，单位面积磨损量比未处理混凝土减少10.4%，因此，混凝土防水封闭材料能改善混凝土表面的耐磨性能，固结混凝土表面。

1.2.2 透气性与吸水性试验研究

配制水灰比0.45的C40混凝土试件9块，试件尺寸100mm×100mm×100mm，养护至28 d强度后备用。透气性试验按照BSEN 13579混凝土结构的修补和保护用的产品和系统疏水性浸渍的烘干试验试验方法进行，吸水率试验依照BSEN 13580混凝土结构的修补和保护用的产品和系统疏水性浸渍的吸水率和耐碱性试验试验方法实施[3]。试验结果见表2～表4。

表2 干燥系数比试验结果

从以上试验结果可知，本文研究的新型防水材料透气性与干燥性能均符合英国高速公路局《路桥设计手册》憎水浸渍材料性能指标[4]。实验结果也表明，混凝土经过本研究防水材料处理后，能够较好的抵御外部液体介质的侵入，同时混凝土内部潮气可在使用过程中呼出，因此该材料能较好的封闭和保护混凝土。

1.2.3 疏水性浸渍混凝土盐力冻融试验研究[5]

配制水灰比0.7的C20混凝土试件8块，试件尺寸100mm×100mm×100mm，养护至28 d强度后备用。本研究依照BSEN 13580混凝土结构的修补和保护用的产品和系统盐力冻融后疏水性浸渍混凝土的质量损失的测定试验方法进行，试验结果见图2。

从试验结果可以看出，普通水泥混凝土在3%质量浓度的氯化钠溶液中冻融破坏较快，而本文新型防水材料密封处理的混凝土抗盐力冻融的能力提高了4～5倍。

2 防水材料作用机理分析

A、B组分混合均匀后，用喷洒装置将其喷洒到混凝土表面，混合物中反应性物质随着溶剂和渗透性物质向混凝土内部渗透的同时发生交联反应，交联物质不断的填充混凝土的空隙和内部毛细孔管道，随着交联程度的增加，固化反应不断进行，从而对疏松混凝土起到了固结补强的作用，另外混凝土内部毛细孔管道被部分的填充，内径变小，由于毛细作用与表面张力的变化，可以很大程度的阻止外部水分子的进入，而混凝土内部潮气在大于0.5 MPa[6]蒸汽压力的作用时，混凝土内部水分可以通过毛细管孔隙自由排出，同时混合材料在交联形成网络结构时常含有一些非极性的支链在主链侧端排列，对水分子的进入更形成了一道良好的化学抵抗力，因此凭借水分或其它溶剂进入混凝土内部的腐蚀性介质将失去其载体的运输作用，从而可以有效避免混凝土遭到外部介质的侵蚀，保证混凝土在使用过程中良好的耐久性。

表3 不同混凝土试件吸水率比试验结果

表4 试件碱处理后吸水率试验记录

3 结论

(1)防水材料对混凝土耐磨性能能起到促进作用。喷砂处理后，混凝土试件粗骨料与结合料粘结能力有一定减弱，涂刷密封剂后，密封剂起到固结补强的作用，单位面积磨损量显著减少。

(2)防水材料能够起到较好的防水作用，且有一定的呼吸功能，能够维持混凝土的良好使用性能。

(3)试验用防水材料为渗透型密封剂，施工时需根据混凝土疏松情况分多次喷洒，试件表面不得有密封剂成膜。

(4)该防水材料能够抵御一定腐蚀性介质的侵蚀，具有较好的防冻融，耐碱，抵抗氯离子侵蚀的功能。

(5)材料含有部分溶剂，虽然对施工影响不大，只要做一般性防护即可，但溶剂挥发过程中不可避免的会对环境产生一定危害，这也将是该材料存在的一点不足，下一步的工作还需要对其进行一定的改进和完善。

[1]文梓芸,等.混凝土工程与技术[M].武汉理工大学出版社,2004,69-76.

[2]JTG E30-2005,公路工程水泥及水泥混凝土试验规程[S].

[3]Denis A.Chamberlain.TEST REPORT ESRC/2003/CP/01.PAVIX CCC100:Impregnation of Reinforced and Pre-stressed Concrete Highway Structures[J].School of Engineering in City University,LONDON EC1VOHB,2003.

[4]Denis Chamberlain.PaviX CCC100被证实为硅烷涂料的替代品[J].英国混凝土月刊,2005(2).

[5]Mistsura Saito,Minuoru Ohta,Hiroshi Ishimori.Chloride Permeability of Concrete Subjected to Freeze and Thaw Damage[J].Cement and Concrete Composites,1994,16(4):233-239.

[6]徐峰,等.涂膜防水材料与应用[M].北京:化学工业出版社,2006,794-798.