高渗透溶剂型有机硅防水涂料在混凝土防水中的应用

詹洪，李玲

（华烁科技股份有限公司，湖北 武汉 430074）

0 引言

长久以来，人们一直以为混凝土是一种耐久性很好的材料。直到 20 世纪 70 年代末期，发达国家才逐渐发现原先建造的基础设施在一些环境下出现损坏。美国许多城市的混凝土基础设施工程和港口工程建成后不到二、三十年甚至在更短的时期内就出现破坏。在我国很多公路的桥面铺装和防撞护栏也都有不同程度的损坏，影响公路的通行和美观[1]。

混凝土耐久性指混凝土在抵抗周围环境各种因素的作用下，仍能保持原有性能的能力。影响混凝土耐久性的主要因素有：混凝土碳化、冻融破坏、侵蚀性介质的腐蚀、混凝土碱集料反应。研究发现这些对混凝土的破坏过程都与液态水的存在直接相关，采用适当的防水措施将可以避免上述破坏的发生。在混凝土表面涂刷一层防水涂料，阻隔水和有害物质与混凝土的接触是一种最具经济性和可操作性的办法[2-3]。

1 传统成膜性或水性防水涂料存在的问题

聚氨酯以及环氧树脂等成膜型的防水涂料在混凝土表面可以形成一层完整的膜来阻隔外界水的侵入，但是存在的问题是这层膜不具有透气性，混凝土内部的水汽无法顺利排出，时间长了，水汽可能将涂膜顶破，造成涂膜鼓包、脱落等，对混凝土的保护也就不存在了[4]。且这种成膜型涂料还会改变混凝土的外观，使混凝土不能保持其原始的清水混凝土外观状态。

聚丙烯酸酯类水性防水涂料应用于家庭室内防水效果比较好，但应用于混凝土桥面防水存在一些缺点，主要是因为聚丙烯酸酯是高分子物质，它不能深入渗透到混凝土内部空隙中，只在混凝土表面形成比较薄的防水层，经过一段时间的自然老化后会失去防水效果。

2 溶剂型有机硅防水涂料作用机理及制备

2.1 有机硅防水涂料的作用机理

将有机硅防水涂料涂在混凝土表面时，在毛细管的毛细作用下渗入基材内部，有机硅分子与基材中的硅醇基发生脱水反应，在基材表面和毛细孔表面形成定向排列、具有憎水作用的有机硅氧烷水膜（图 1）。液态水无法通过这层憎水性的有机硅氧烷水膜的毛细管渗入。换而言之，用有机硅处理过的具有憎水性的孔洞不能再被水浸湿否则会影响基材毛细管的毛细作用，从而阻止了水分的侵入。但同时又不堵塞毛细管，水蒸汽仍然可以从毛细孔中扩散出来，这样就可以使混凝土保持长期干燥，延缓腐蚀的发生。有机硅防水涂料是混凝土相对理想的防水涂料，是混凝土的“透气”型防水涂料[5-7]。

图1 有机硅防水涂料在混凝土基材表面形成的保护结构

2.2 溶剂型有机硅防水涂料的制备

经过大量的配方摸索试验以及反复的性能验证，选择了一种活性有机硅氧烷和一种活性有机硅树脂为主要原料，并选用对环境伤害最小、性能最安全的一种醇为溶剂，再配合一种高效的催化剂合成出一款针对混凝土防水的高渗透、高性能的溶剂型有机硅防水涂料。

具体制备方法是，将活性有机硅氧烷和活性有机硅树脂混合搅拌均匀后在惰性气体的保护下加入醇作为溶剂，再加入催化剂形成预混合物，将预混合物搅拌老化反应 1h，然后在 N2保护下包装而制得溶剂型有机硅防水涂料。制备流程如图 2。

图2 溶剂型有机硅防水涂料的制备流程

本研究制备的溶剂型有机硅防水涂料对混凝土基材有很高的渗透性，可深入渗透到混凝土内部 10～20mm，且干燥时间可以通过溶剂的选择来调整。它与现有的一些防水涂料相比具有如下优点：（1）具有良好耐候性，施工后能保持长期的防水效果。（2）具有极其强的渗透性，能在基材的深层形成防水膜交联体。

3 溶剂型有机硅防水涂料的技术性能

3.1 溶剂型有机硅防水涂料和市场上其他防水涂料的渗透性能对比[8～9]

制备 10cm×10cm×10cm 的 C50 混凝土块，将混凝土块在标准养护箱中养护 28d 后再在 60℃ 烘箱中干燥至恒重，在混凝土块表面涂刷各种需要对比的防水涂料，将已经涂刷防水涂料的混凝土块在室温干燥 1d 后垂直劈开，以水润湿，测试每个试块的防水涂料渗透深度。

A 试样为本研究的溶剂型有机硅防水涂料，B 为市场上出售的某公司乳液型丙烯酸酯防水涂料，C 为某公司的聚氨酯防水涂料，渗透深度对比结果如图 3。

图3 不同防水涂料在混凝土块内部的渗透深度

3.2 溶剂型有机硅防水涂料和市场上其他防水涂料的吸水率比对比

对经过涂刷防水涂料的混凝土进行吸水率比对比试验。吸水率测试：将处理好的试件称量，放入容器内的金属搁板上，确认试验面朝下。在标准试验温度下加入蒸馏水，试验中保持液面比搁板高约 3mm。24h 后取出试件，用餐巾纸吸干表面水分，立即称量。计算如下：

不同防水涂料对混凝土块的吸水率影响结果如图 4。

从图 4 可以看出不同种类防水涂料对混凝土吸水率比影响有很大不同，本研究的溶剂型防水涂料的吸水率比最低，只有 12%，通过了《建筑物表面用有机硅防水剂》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，这是因为丙烯酸酯为高分子物质主要附着在混凝土的表面，渗透进混凝土毛细孔的有效物质较少。

图4 不同防水涂料对混凝土块的吸水率比影响

4 结论

本研究制备的溶剂型有机硅防水涂料具有极其强的渗透性，能在基材的深层形成防水膜交联体，具有很好的防水保护性能，在水泥制品和混凝土养护中有着广阔的应用前景。

[1]洪乃丰.钢筋混凝土基础设施腐蚀与全寿命经济分析[J].建筑技术，2002 (4)；9-12.

[2]殷正坤，周卫清，王心泆.乳液型有机硅建筑防水剂[J].有机硅材料2000(4)；14-16.

[3]Greene J，et a1.Water repellant compositions and coating[P].US：20080125536，2008.

[4]徐彩宣，陆文雄.新型水性有机硅防水剂的制备研究[J].化学建材，2001(1)；35-36.

[5]THE HIGHWAYS AGENCY，SCOTTISH EXECUTIVE DEVELOPMENT DEPAETMENT，et al. BD 43/03 DESIGN MANUAL FOR ROADS AND BRIDGES，2003.

[6]党俐，陆文雄，梁晶晶.新型混凝土防护涂层的合成及其性能研究[J].混凝土，2006(10)；96-98.

[7]陈建强，范钱君，张立华.有机硅建筑防水剂的研究与发展[J].浙江化工，2004(02)；25-26.

[8]王雨，丁高升，张桂媛.渗透型混凝土保护剂的应用[J].新型建筑材料，2008(3).73-76.

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