0 引 言
国内外用于混凝土抗水压及防水处理的产品种类繁多, 但大多价格昂贵, 施工困难, 且加入混凝土中后,会不同程度地减弱混凝土结构本身的抗水压性。此外, 在施工过程中, 由于不同的建筑材料的结构密度不同, 所采用的产品品种也需分别选择。针对以上令建筑界感到棘手的问题, 世界各国都在加紧研制新型水泥防水剂。近年来, 欧美一些发达国家都已成功地研制出了水泥改质防水剂, 这种材料刚柔并济, 防水性能优良, 目前, 我国在此领域尚属空白, 还没有此类产品出售。为此我们研制了DCW 水泥改质防水剂, 它性能优异、施工方便。建筑单位只需在各种不同结构密度的建筑材料中加入适量比例的DCW, 即可达到设计所要求的抗压、防水的效果。
1 配方及原理
1 1 配方范围
苯乙烯 甲苯丙烯酸
丙乙烯 丙烯酸丁酯
丙烯酸 蒸馏水
太古油 过硫酸铵
碳酸氢钠
1 2 技术原理
1 2 1 混凝土本身是多孔性的, 并不是所有的空间均有骨料以固态填充其中。水泥与水拌和后产生孔隙,在混凝土搅拌过程中会产生气泡。当游离水与混凝土中的孔隙结合后, 最终成型的混凝土结构就会具有渗水性。这样, 裂解溶剂在静水压力或毛细管作用下就会进入混凝土结构, 并随着时间推移对混凝土结构产生破坏, 且结构外观也会变得陈旧, 失去光彩, 产生污点引起褪色。DCW 水泥防水剂可以改进混凝土的固化效果, 它能够在混凝土表面迅速形成防水层, 使游离水无法到达外表面, 弥补了水泥在与水拌和过程中产生的孔隙。尽管水泥与水拌和过程会比正常情况长,但较长的与水拌和过程可减少热量的产生, 这样因干缩作用而产生的发状裂纹也会减少。
1 2 2 DCW 防水剂是一种乳白色聚合物, 使用时将其添加到混凝土中代替设计规定的拌合物中水的比例。由于DCW 仅仅取代的是设计规定的水灰比中水分的同等量, 而不会额外增加用水量, 因此不会影响混凝土的强度。事实上, 从某种程度来说, 由于加入了DCW, 增加了混凝土的弹性, 设计规定的水灰比中水的用量可以减少, 坍落度就会增加, 从而增加其和易性。
1 2 3 DCW 防水剂在混凝土内部的作用填充了施工时无法完全消除的孔隙, 它由内到外形成保护层, 因而达到彻底防水的效果, 并有助于阻止混凝土因长期暴露在空气中, 受极端气温变化影响而在其表面产生的爆裂、污染和结晶风化。它增加了混凝土的可塑性, 却不会影响混凝土本身的强度, 由于不必等待混凝土表面完全干燥后才施工, 它可大大缩短了施工周期, 使施工更方便、快捷。
2 DCW 水泥防水剂试件的机械性能测试
笔者用DCW 自防水剂做了425# 水泥的抗压试验和C30 混凝土的抗压、抗折、握裹力、劈裂抗拉、防渗、抗冻融性等试验, 试验结果如下。
2 1 水泥条压缩试验
试验材料配比为: 普通425# 水泥: 中砂!DCW= 1:2.5:0.44模型尺寸: 40 * 40 *160mm28 天抗压强度如下:
从以上试验数据看出: 与42.5MPa 的抗压强度相比强度提高14.5% , 这说明该防水剂增加了水泥的弹性和比强度。
2 2 C30 混凝土的抗压试验
试验材料为: 普通425# 水泥, 中砂、DCW、砾石0.5~ 2cm, 混凝土强度等级为C30, ( 以下各试验材料相同) 。
模型尺寸: 100 * 100 * 100mm28 天强度如下:
从以上试验数据有出与C30 混凝土抗压强度相比提高了31.4%, 这组试验更进一步说明该防水剂同样也增加了混凝土的弹性, 并使强度提高, 即改善了混凝土的抗压性能。
2 3 C30 混凝土抗折强度试验
上表说明: C30 混凝土抗折强度平均值大约为抗压强度39.4MPa 的20%。
2 4 C30 混凝土的极限拉伸试验
笔者以4 个试件为一组做了3 组试验。
模型尺寸为450* 100 * 100mm, 试验数据如下:
根据混凝土理论可知, 轴向拉伸强度R1 =0.5P压3/ 4, 从以上试验结果可以看出, 平均轴向拉伸强度大约为抗压强度39.4MPa 的19% 。
2 5 C30 混凝土劈裂抗拉试验
笔者做了10 个试件, 模型尺寸为100 * 100 *100mm, 试验数据如下:
以试验数值看出, 劈裂抗拉强度的平均值大约为抗压强度39.4MPa 的17% 。
按近似关系: R劈裂= 0.35R压3/ 4验证, 劈裂强度在抗压强度39.4MPa 的基础上提高3%左右。
2 6 C30 混凝土抗渗性试验
模型尺寸: 150( 直径)*150( 高) mm 圆柱体笔者做了3 组试验, 每组6 个试件加压: 水压以0.1MPa 开始, 每隔8 小时增加0.1MPa, 当6 个试什中有4 个试件表面未出现渗水时, 以最大压力为主。3 组试验均为S10。
2 7 C30 混凝土抗冻融性试验
抗冻融试件尺寸: 150 * 150 * 150mm在试件箱放入试件时, 能使温度在16 小时内降至- 17~ – 20 % , 融化水槽水温可自控在20 % , 试件盒的边长为: 160 * 160mm, 在到达试验前4 天, 冻融试件投入20 % 水中浸泡, 水深没过试件顶2cm。然后试件放入有橡皮板的试件盒中, 试件下浸水2cm, 在放入冷冻设备时, 试件排放间距为: 水平方向5cm, 垂直方向25cm, 在- 17~ – 20 % 的气温中冻结4 小时。然后连试件盒一起放入20 % 水中融化4 小时, 至此为一次冻融循环。每次冻融6 个试件, 测得抗冻标号为D300。
从以上的实验结果看出, 用自防水剂代替水的含量后, 抗压强度提高很大, 即抗压性能提高了30% 左右, 水泥抗压强度提高了15% 左右, 抗拉、抗折、抗劈裂等强度在抗压强度提高30%的基础上均改善3%左右。
对混凝土这种脆性材料而言, 破坏应符合第二强度理论( 即最大伸长线应变理论) , 也就是说试件在裂开方向的??1 有所增长, 即自防水剂在防水的同时还增强了混凝土的弹性和韧性。
3 结 论
DCW 水泥防水剂与国内同类产品相比, 具有以下特点:
3 1 自身具有良好的柔韧性, 可以适应基体的扩展与收缩。与各种基体粘结力极强, 其粘结强度约为普通水泥砂浆的5 倍左右, 并且抗冻融性好, 可应用于各种防水工程, 如可用于地下室、游泳池、内外墙、隧道等有防水要求的工程中, 见图1、图2 所示。应用范围广泛, 便于推广。
3 2 DCW 性能优异, 所需生产成本少, 售价相对低廉, 市场的竞争力强. 就目前国内市场情况看, 每年大约需要10 万吨, 中小型厂家均可生产, 按年产量为3000 吨计, 成本每吨大约需要6500 元( 未稀释前) , 成品售价每吨10000 元, 年利润可达1050 万元, 而国内类似产品的聚氨脂防水涂料售价却是13000 元/ 吨。物美价廉为DCW 开拓市场创造了条件。
3 3 由于DCW 不含有机溶剂, 所以无毒, 对生产和操作人员身体无害, 更不会污染环境, 其生产和使用易得到国家和政府部门的支持; 再则它可在潮湿基面上施工, 无需打底, 操作简便灵活, 更易得到市场和消费者的认可。
3 4 由于本产品质量达到了国外90 年代同类产品水平, 完全可以代替进口并出口创汇, 市场可以拓展到国外。