FT—I型水泥基渗透结晶型防水涂料的抗渗性能研究
陈永其。，章凯 ，张品元
(1．浙江省长城建设集团股份有限公司，浙江杭州310009；2．浙江省建筑科学设计研究院，浙江杭州310012；
3．杭州建工集团，浙江杭州310007)
摘要：通过对FT—I型水泥基渗透结晶型防水涂料的抗渗性能研究以及显微结构分析，表明该涂料对于提高混凝土的抗渗性能具有明显的改善作用。
关键词：水泥基渗透结晶型防水涂料；抗渗压力；显微结构
水泥基渗透结晶型防水材料是以硅酸盐水泥、石英砂等为基材，掺入活性化学物质组成的一种新型刚性防水材料。通过一系列的实验研究，我们成功研制了一种新的水泥基渗透结晶型防水涂料——FT—I型涂料，本文将着重介绍其组成、抗渗性能及作用机理。
1 原材料及配合比
1．1 原材料
(1)水泥：本研究中采用江南小野田水泥有限公司生产的P II 52．5级水泥作为水泥基渗透结晶防水涂料的主要胶凝组分。 ，
(2)超细石英砂：为提高涂料自身强度和刚度，同时抑制涂料的收缩，考虑在配制涂料时加入适量超细石英砂起骨架作用。试验中采用符合GB 177— 85要求的水泥强度试验用标准砂(福建平潭砂)，经细碎并过0．63 mm方孔筛，选取筛下部分。
(3)络合剂为二元有机弱酸，外观为白色微晶粉末，无毒性，水饱和溶液的pH值为2．5—3．0。这种助剂与水泥石中钙、硅、铝有很好的反应活性，形成络合物，可以延缓涂料中含钙组分和含铝、硅组分的反应，提高含钙、硅、铝等组分的溶解度和渗透性。试验中采用纯度不小于99．O％ 的分析纯化学试剂。
(4)活性硅助剂为一种含Si(硅)的无机盐，外观为无定型白色粉末，无味无毒，常温常压下可快速溶解于水中。
(5)钙铝复合盐为一种含钙化合物和一种含铝硫酸盐以一定比例配合的混合物，两种化合物均为纯度不小于99．O％ 的分析纯试剂。
(6)高效缓凝型减水剂：为改善涂料施工性能，提高涂层力学性能，在涂料制备中拟加入高效减水剂，以保证涂料在较低拌和水用量的条件下，具有较大的流动性。
(7)纤维素为普通市售工业品，外观为白色粉末，用以提高涂料的粘结性能和施工性能。
1．2 涂料配合比
以上原材料的配合比见表1。
2 实验部分
2．1 抗渗试验
抗渗性能是评价该防水材料的最重要指标之一， 也是直观反映防水涂料是否具有自愈合能力的指标。本文主要通过对涂层混凝土抗渗透压力和第二次抗渗透压力的测定来评价FT—I涂料的防水性能和自愈合性能。试验按《水工混凝土试验规程》中第4．21条的规定，用逐级加压法测定混凝土抗渗标号。
2．1．1 涂层处理按GBJ 82规定成型基准混凝土试件，静置1 d脱模，用钢丝刷将试件两端面刷毛、清除油污，清洗干净并除去浮水，使表面处于饱和面干状态。将涂料人工拌合成均匀浆料，用刷子涂刷于已处理之混凝土试件表面。第一次涂刷后，待涂层手触干时进行第二次涂刷，此时厚度可达1～1．2 mm。第二次涂刷后，移入标准养护室养护3 d后按GB 18445—2001第6．2．4．2条规定进行浸水养护：作为对比的基准混凝土和涂层试件为同条件养护。待到规定龄期后取出试件，参照《水泥基渗透结晶型防水材料(GB 18445—2001)》和《普通混凝土长期性能与耐久性能试验方法(GB／T 50082-2002)》进行试验。
2．1．2 试验方案 抗渗性试验的具体试验方法分三步进行。
(1)抗渗压力测定：对基准混凝土试件、迎水面涂FT—I涂料的混凝土试件和背水面涂FT—I涂料的混凝土试件，分别测定它们的28 d抗渗压力，研究涂料对于混凝土抗渗性能的影响。
(2)第二次抗渗压力测定：基准混凝土试件和背水面涂层试件28 d抗渗试验后，将试验所有试件进行到全部透水。脱模后，按GB 18445—2001标准第6．2．4．2条规定继续浸水养护至28 d。随后按第6．2．8．3条规定进行试验，至第三个试件透水时为止。记录此时压力，减去0．1 MPa后即为第二次抗渗压力。第二次抗渗压力试验的目的是验证渗透结晶型防水材料是否具有自愈合的性能。
(3)将浸水养护28 d的背水面涂层试件的涂料刮除，再和未经渗透试验的基准混凝土试件一起进行28 d龄期的抗渗试验。试验的目的在于根据破坏涂层后试件的抗渗压力分析涂料是否确实具有渗透结晶能力，是否具有永久防水的特点。
2．1．3 试验结果分析FT一I防水涂料涂层混凝土的抗渗透性能测试结果见表2。
从表2可以看出，无论在迎水面还是在背水面，涂刷FT—I涂料都可以大大提高混凝土的抗渗透性。基体混凝土本身的抗渗压力为0．4 MPa，在迎水面和背水面涂刷FT—I涂料后，抗渗压力分别提高到0．9 MPa和0．8 MPa，在迎水面涂刷比在背水面涂刷有更好的防水效果。
从表2还可以看出，基准混凝土试件在被水压击穿后自愈能力较差，继续养护并不能维持试件的抗渗压力，然而涂层试件的二次抗渗压力明显高于基准混凝土试件。这些现象及数据说明，渗透结晶防水材料在养护充足的条件下，活性物质能够再度被激活，促使结晶反应发生，形成不溶于水的结晶体。进而堵塞基体内部的连通孑L隙，愈合微小裂缝，增加基体的密实性，实现自愈合能力，从而提高基体整体的抗渗能力。
该涂料具有渗透结晶反应的特性，在试件击穿后，继续养护28 d，由于涂料发生结晶反应使得第一次抗渗试验产生的裂缝自动愈合，尽管己经凿去涂层，但是活性物质在水的载体作用下，能够继续渗入基体内部的孑L隙及裂缝中与水泥水化产物再次发生结晶反应，生成不溶于水的结晶物，堵塞毛细孔，增加基体的密实性，从而提高基体的抗渗能力。可见，该涂料不仅仅是依靠形成坚硬致密涂层防水，而且还能够通过渗透到基体内部的涂料组分再次发生结晶反应，生成不溶结晶物，增加基体的密实度来防水。
2．2 显微结构分析
用于显微结构分析的试样为硬化水泥浆体(水泥石)试样。水泥浆试体w／e为0．35，用水泥净浆搅拌机搅拌3 min，成型为40 mil×40 mm×160 mm试体，在(20．4-1)℃条件下养护24 h后脱模。将FT— I涂料涂刷于试件表面，涂层的涂刷及涂刷后试件的养护方法同2．1．2所述。养护28 d后，将涂层试件折断，分别在涂层和距离与涂层接触面约为10 l’lqtm和30 mm 处上凿取水泥石试样，分别记为SO、$10和$30，用无水酒精终止水化，在50。C下干燥10 h后，用于显微结构分析。
图l为涂层试样‘sO中典型形貌的SEM 图像。由于涂层的水灰比较大，故其结构比较疏松，其中存在大量孑L隙，这也是涂层自身力学强度相对较低的原因。孑L隙中存在大量粗细不同的针柱状产物，这些产物可能为钙矾石。
图2是在距离涂层界面10 mm 的水泥石试样S10的扫描电镜图像，试样中存在大量放射状生长的晶体或凝胶类物质(图2 a)以及一些类似于在涂层存在的可能为钙矾石的针柱状产物(图2 b)。
在距离涂层界面30 mm处的试样$30中(图3)，尽管其中也存在一些较大的孑L隙，但未发现类似于距离涂层10 mm处试样中的放射状生长的晶体或凝胶类物质和针柱状产物，仅见一些较小的钙矾石结晶。这一方面表明了S10试样中的放射状生长的晶体或凝胶类物质和针柱状产物与涂层中活性物质的渗入有关，这些活性物质渗入水泥石孔隙，在其中形成晶体或凝胶体，填充、堵塞毛细孔道，使得混凝土致密防水。另一方面也表明这种结晶渗透性防水涂料的作用深度(或者说防水涂料中活性物质的渗透深度)是有限的，在本次试验中渗透深度不到30 mm。当然渗透深度与基体性质有关
3 结 论
通过对FT—I型防水涂料的抗渗性能研究以及应用扫描电子显微镜分析研究了涂料涂层的硬化水泥浆体(水泥石)的显微结构，发现：
(1)涂有FT—I水泥基渗透结晶型防水涂料的混凝土28 d抗渗压力为0．9 MPa，大于规范要求的0．8 MPa，且随着龄期的增长涂料防水能力也有相当程度的提高；涂层混凝土的二次抗渗压力达到0．6 MPa，满足GB 18445-2001规定的I型的水泥基渗透结晶型防水涂料的要求；
(2)FT—I水泥基渗透结晶型防水涂料中活性物质渗入水泥石孑L隙中，形成放射状生长的水化硅酸钙凝胶和针柱状的钙矾石结晶体，填充、堵塞毛细孑L道，使得混凝土致密防水，所以其防水作用是永久性的。
参考文献
[1] 周培杰，谷青华．水泥基渗透结晶型防水涂料性能研究[J]．新型建筑材料，2002(4)：43—45．
[2] 章凯，游有鲲，缪昌文，等．渗透结晶型防水涂料性能与作用机理研究[J]．混凝土与水泥制品，2004(4)：105—108