防水剂对干粉砂浆泛碱抑制的研究

防水剂对干粉砂浆泛碱抑制的研究

黄永茂1,陈欣2
(1.河北化工医药职业技术学院,石家庄050026;2.中材人工晶体研究院,北京100018)

0 前言
干粉砂浆以其品质、效率、环保等方面的显著优越性,在建筑市场上被广泛使用。但在长期的使用过程中也出现了一些质量问题, 其中之一就是干粉砂浆的泛碱现象。
泛碱现象俗称析白或起霜, 是建筑砂浆表面经常发生的现象。它一般为白色粉末,常呈絮团或絮片状。在许多建筑物墙面,尤其是雨篷和墙的连接处、屋面排水口处及许多常与水分接触的抹灰砂浆表面处经常出现这种现象[1]。泛碱会严重影响建筑工程观感质量,有时还会影响装修时的着色效果及基层与表面装修、粉刷层的粘结质量, 甚至会造成质量事故。在水泥砂浆中,CaCO3是形成泛碱的主相。水泥水化后生成Ca (OH)2溶解于砂浆内部的游离水中形成Ca2+和OH-,当砂浆继续硬化干燥时,结构内部的游离水会逐渐沿着毛细孔或微裂缝向表面渗出,带出的Ca(OH)2会迅速吸收空气中的CO2, 生成不易溶于水的白色CaCO3,水分蒸发后它会残留在砂浆表面,形成泛碱[2]。泛碱的另外一个成因是外部水份入侵固化后的砂浆内部,使内部Ca(OH)2随水份沿裂缝、毛细管向外迁移至表面,形成表面泛碱[3]。

1 试验
1.1 原材料
水泥采用42.5 级普通硅酸盐水泥; 砂为建筑细砂、石英砂两种,细度分别为40~70 目、70~140 目;外加剂包括德国科莱恩甲基纤维素醚、北京产JGB 高分子聚合物胶粉和道康宁300 硅烷防水剂。

1.2 试验方法
(1)试验原理
硅烷是一种分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物,通式为Y-R-SiX3。其中Y-R 为非水解的有机基团, 具有憎水性,X 则为可水解基团,在水中能水解转化为Si-OH, 从而可以同砂浆表面的活性硅羟基发生缩合反应,形成稳定的Si-O-Si-C 键,使有机基团覆盖砂浆表面形成表面憎水层[4],起到阻止外部水分进入砂浆内部的作用,从而减少盐分的迁移量,有效抑制泛碱现象的发生。硅烷水解后的产物还能发生自身的缩合反应,形成低聚硅烷[5],它能填充水泥砂浆干燥固化时形成的裂缝及毛细管,起到抗裂作用,可有效地减少水泥砂浆固化过程中内部Ca (OH)2向外迁移形成的表面泛碱。
(2)试样制作
每次按预定配方,配料2000g,搅拌均匀后涂抹于150mm×150mm×5mm 的陶瓷砖上面。每组试验涂抹四块试样。要求确保涂抹表面的平整度,以便测试表面泛碱程度。
(3) 试样养护环境
砂浆均在低温高湿(5℃、90%相对湿度)的情况下进行养护(低温高湿条件下泛碱现象明显),养护24h后拿出,放置在通风干燥处干燥24h,如此干湿循环三次,并在7d 后观察试样的表面泛碱情况。
(4) 试样泛碱程度的测定及表述
本实验以方形试样表面的泛碱总面积占整个试样面积的百分比来评价泛碱程度。利用数码相机及专业图像处理软件来分别测量同配方下四个试样的数据,然后取平均值。
试验采用数码照相机将待测的砂浆表面拍摄下来, 然后利用专业的图像处理软件Image-ProPlus6.0对表面产生的泛碱面积进行测量, 由此可计算出泛碱面积占抹面砂浆总面积的百分比[6],并以此作为泛碱程度的指标进行表述。

2 试验结果与分析
2.1 硅烷掺量对泛碱程度的影响
用外掺法分别向水泥中加入不同量的硅烷, 再经搅拌制得水泥砂浆, 硅烷加入量分别是:0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%。实验测得不同硅烷掺量下砂浆的泛碱程度如图1 所示
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如图可知,随着硅烷防水剂添加量的增大,砂浆的泛碱面积逐渐降低, 泛碱程度由不加硅烷防水剂时的57%降低到添加5%硅烷防水剂时的31%。可见加入硅烷防水剂后对泛碱的抑制效果明显。图1 还表明,当硅烷防水剂加入量大于0.4%时,泛碱程度有趋于平稳的趋势。由于硅烷用量加大会造成水泥砂浆成本的增加,故基于成本考虑, 建议硅烷防水剂的添加量以不超过0.4%为宜。

2.2 硅烷防水剂对砂浆力学性能的影响
从表1 可以看出, 硅烷防水剂的加入没有对砂浆的强度产生明显影响, 抗折强度和抗压强度的数值均在小范围内波动,强度指标均符合《干粉砂浆生产与应用技术规范》(上海市工程建设规范DG/TJ08-502A-2000)的要求,说明硅烷防水剂的加入对结构用水泥砂浆的承载力没有产生不利的影响。
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3 结论
(1)硅烷防水剂的加入可以明显降低干粉砂浆的泛碱程度, 其泛碱抑制程度在一定范围内随硅烷加入量的增大而增加。硅烷掺加量为0.4%时,对泛碱的抑制效果较理想,超过此掺入量后,对泛碱的抑制作用趋于平稳,反倒可能会造成泛碱抑制的经济性下降。
(2)硅烷的加入除了在砂浆表面形成憎水层防止外部水份侵入之外,还能填充砂浆水泥空隙、防止裂缝及毛细管的形成,从而减少内部Ca(OH)2向外迁移形成泛碱。在此两种机制的协同作用下,显著提高了泛碱抑制效果。
(3)硅烷的掺加在对泛碱起显著抑制作用的同时,对水泥砂浆的力学性能并无不利影响, 不影响水泥砂浆内部结构的形成及最终的承载力。

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