丁苯橡胶防水剂防水机理初探

 防水是保证建筑物使用功能的最基本的手段,也是人们对建筑物的最基本的要求,随着高层建筑、地下建筑和港口、隧道及其它水利工程的兴建,对混凝土的防水提出了越来越高的要求. 本研究采用的SBR 型防水剂为水性有机聚合物,不腐蚀钢筋,可适应各种防水工程的需要,用其配制的防水砂浆也具有优异的性能,可用于混凝土的结构维修和补强,防水砂浆批荡等.

1  试验材料与方法
111  试验材料 水泥:425 # 普通硅酸盐水泥;砂:中砂,平均粒径0. 2~0. 5 mm;石: 碎石,粒径5~10 mm; 级配良好防水剂: SBR 型防水剂(47 %固体)

112  试验材料配比 试验材料配比见表1.

113  试验方法 砂浆试样按照国标提供的方法制作,渗透性实验采用原表面吸收法进行,抗冻性实验采用冻融循环法进行;混凝土采用人工拌合,孔结构测定采用压汞法.

2  结果与分析
211  对硬化砂浆性能的影响
21111  对砂浆强度的影响 添加了SBR 型防水剂后,砂浆试样早期和后期强度增长都较快(见表2) ,并显著提高了各龄期的抗压强度和抗弯强度,且随防水剂的添加量的不同,性能有不同程度的提高.

21112  对砂浆渗透性的影响 添加SBR 型减水剂之后,砂浆的吸水性大大降低(见表3) ,实验进行30 min 后,原表面和原表面下层的吸水率几乎为零,远远低于合格水平.

21113  对砂浆抗冻性的影响 抗冻性实验是采用- 18 (24 h) ~ + 20 ℃冻融循环,并对试样的抗弯强度进行测试,结果见表4. 添加了防水剂的试样B表现出优异的抗冻性,经过30 次冻融循环后,其抗弯强度只下降了6. 90 % ,而未添加防水剂的试样A 在同样的情况下已破坏.

212  对新拌混凝土性能的影响 新拌混凝土和易性良好,水灰比可降到0. 4 左右,而拌合物仍保持良好的流动性;保水性高,特别是水灰比的降低更有利于提高保水性;粘聚性优良,未发现拌合物分层离析和泌浆现象. 由此可见,加入了SBR 型防水剂后,和易性大大提高,在保持混凝土坍落度不变的情况下,减少了用水量.

213  对硬化混凝土性能的影响
21311  抗压强度 由表5 可知,该防水剂的添加显著提高了混凝土各龄期的抗压强度,7~28 d 的抗压强度提高了近50 %.

21312  抗渗性能 掺加防水剂后,抗渗性能大大提高,混凝土的抗渗标号由S4 提高S28以上,因此在原材料及生产工艺不变的情况下,可配制高抗渗标号的混凝土.

21313  混凝土的孔结构 由表7 数据可知,未加防水剂的试样D 的总空隙率较大,其开口孔体积也较大,水分和各种离子扩散过程中的通道更多,置换更快,因而扩散系数也大,基体抗渗能力较差.
加入防水剂后,SBR 胶乳渗入水泥石骨架的孔隙及骨料之间的孔隙内,有效地封闭了水泥石中的连通孔隙和毛细孔隙,直接影响了混凝土的孔结构分布. 提高了抗渗性.

3  防水机理初探
混凝土是一种非均匀质材料,其体内有很多大小不同的微细孔隙,其中孔径大于25 nm 的孔隙,由于孔径较大,且是开放式的,是渗水的主要通路.要提高混凝土的抗渗性,关键是提高自身密实度,减少内部孔隙,改变孔结构,抑制孔隙间连通,以及堵塞渗水通道.SBR 型防水剂为水性有机聚合物,可自由流动,并填充在水泥石空间骨架的孔隙及其与骨料之间的孔隙、裂纹等处,与水泥石和骨料紧密结合,而且聚合物的硬化和水泥的水化同时进行,减少了基体与骨料之间的微裂纹,两者结合在一起形成聚合物与水泥石互相填充的复合材料,即聚合物混凝土,从而提高了自身密实性和抗渗性,有效地改善和提高了混凝土的各项性能,形成较高强度和弹性的防水材料.

从另一方面来讲,混凝土中的毛细孔是水泥水化过程中多余水分蒸发后留下来的孔隙,水泥完全水化所需的结合水约为20 %~30 % ,但为了满足和易性的要求混凝土拌合物的实际用水量大大超过此值. 由于SBR 型防水剂的流动性较好,在保持坍落度不变的情况下,可使水灰比减少,大大减少了拌合用水量,从而减少了混凝土中游离水的数量和相应减少水分蒸发后留下的毛细孔体积,提高混凝土的密实性和不透水性,并有利于提高强度. 提高了混凝土的抗渗性,就可以减少腐蚀介质和水的渗入,也就能有效地提高其抗蚀性和抗冻性,因此,抗渗性是影响混凝土耐久性的最主要因素.
由混凝土孔结构分析和砂浆抗渗性、抗冻性结果可见,添加SBR 胶乳制得的聚合物混凝土和聚合物改性砂浆,不仅有效地封闭了水泥石中的孔隙,还由于防水剂轻微的引气作用,改变了混凝土的孔隙特征,使开口孔转变为闭口孔,减少了渗水通道,使得混凝土的抗渗性和抗冻性显著提高.

综合以上3 点作用可知, SBR 型防水剂可以减少毛细孔体积,特别是开口孔体积,从而改变混凝土中的孔结构,抑制孔隙间的连通;并能填充水泥石与骨料间的空隙与裂纹,与水泥石胶结成复合材料,提高混凝土自身的密实性和抗渗性,是一种性能优良的防水剂.

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