JG無機(jī)水性滲透結(jié)晶型混凝土高效防護(hù)劑的研發(fā)

1、JG無機(jī)水性滲透結(jié)晶型混凝土高效防護(hù)劑的研發(fā)         10-05-11 15:31:00     編輯：studa090420                     作者：許永彰 李慶霖 許永彤 論文關(guān)鍵詞：無機(jī)水性  

2、滲透結(jié)晶  混凝土防水防護(hù)  耐高溫 論文摘要：本項(xiàng)目研究開發(fā)一種噴涂后可有效改善和提高混凝土性能、對混凝土具有高滲透和持久保護(hù)功能且耐高溫灼燙的無機(jī)水性滲透結(jié)晶型高效防水防護(hù)劑，闡述它的特點(diǎn)及性能。 1 引 言 我國的建筑物、構(gòu)筑物主要采用硅酸鹽系水泥混凝土澆筑，因硅酸鹽水泥的主要熟料礦物硅酸三鈣和硅酸二鈣的水化反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化鈣Ca（OH）2，因此，混凝土中存在較大量的Ca（OH）2；此外，混凝土中還存在較多的毛細(xì)孔縫，正是由于這些毛細(xì)孔縫和Ca（OH）2的存在，在環(huán)境因素（如水、溫度循環(huán)、干濕循環(huán)、CL、SO42離子等）和侵蝕性介

3、質(zhì)（如氯鹽、硫酸鹽等）擴(kuò)散進(jìn)入混凝土體內(nèi)的作用下，混凝土材料及其構(gòu)筑物出現(xiàn)劣化與性能衰減等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響混凝土構(gòu)筑物的外觀質(zhì)量與使用壽命。 伴隨著城市化進(jìn)展的加快及工商業(yè)的迅猛發(fā)展，高層建筑、地下商場、高速公路、高速鐵路、橋梁隧道、港口碼頭、污水處理廠等高等級建筑物及構(gòu)筑物已經(jīng)在軍事與民用建筑及國家基礎(chǔ)設(shè)施工程中大量建設(shè)。尋求相應(yīng)的結(jié)構(gòu)防水方案已經(jīng)成為工程建設(shè)中的緊迫問題，開發(fā)高效新型的對混凝土具有持久防水防護(hù)作用的材料成為建材領(lǐng)域新的研究課題。 用于混凝土耐久性防護(hù)的涂層材料來源雖然很廣，但并不都能滿足混凝土防護(hù)的要求。涂層材料至少應(yīng)具備以下兩個(gè)特點(diǎn)：（1）涂層材料自身由于長期暴露在侵蝕環(huán)境

4、和有害介質(zhì)中，經(jīng)受風(fēng)吹、雨打、日曬和多種外界破壞作用，必須具有很好的抗侵蝕性和抗老化性。（2）涂層材料能與混凝土表面良好地結(jié)合，并對下一道的外裝飾工序和工程的整體外觀無不利影響。我們通過廣泛了解國內(nèi)外防水材料行情和順應(yīng)市場發(fā)展趨勢需求，總結(jié)各種防水材料的性能，深入分析防水機(jī)理及相關(guān)優(yōu)缺點(diǎn)后，立項(xiàng)進(jìn)行了無機(jī)水性滲透結(jié)晶型混凝土高效防護(hù)劑的研發(fā)，以開發(fā)出一種各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到理想的均衡狀態(tài)、具有良好的防水抗?jié)B、全面防護(hù)效果，能夠廣泛應(yīng)用于各類海工工程、橋梁工程等基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)與民用工程建筑防水防護(hù)的新型混凝土保護(hù)材料。由福建省寧德市建工防水科技有限公司承擔(dān)的JG無機(jī)水性滲透結(jié)晶型混凝土高效防護(hù)劑的研

5、究與開發(fā)科研項(xiàng)目今年4月26日通過了福建省科技廳組織的科技成果鑒定，鑒定委員會(huì)認(rèn)為該成果創(chuàng)新性、實(shí)用性強(qiáng)，技術(shù)居國內(nèi)同類研究領(lǐng)先水平。利用該研究成果技術(shù)開發(fā)的“混凝土DPS永凝液”，“JGM1500無機(jī)水性滲透型密封防水劑”等系列產(chǎn)品具有性價(jià)比高、操作簡便，迎水面、背水面均可施工，完全可以替代進(jìn)口產(chǎn)品，已在各類建筑物和構(gòu)筑物上廣泛使用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，深受用戶好評。 2 技術(shù)路線的選擇 如何使混凝土減低腐蝕、磨損、水溶蝕、鹽剝蝕、凍融循環(huán)等因素的破壞作用，延長使用壽命，使其具有密封防水、抗風(fēng)蝕碳化、耐酸堿侵蝕、耐高溫灼燙等功能是本項(xiàng)目研究的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。無機(jī)水性滲透型

6、混凝土高效防護(hù)劑的研究開發(fā)需要無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)及分析化學(xué)等多方面的知識基礎(chǔ)，同時(shí)還穿插了材料結(jié)構(gòu)及表面化學(xué)等方面的理論基礎(chǔ)，產(chǎn)品具有較高的技術(shù)含量。 我們確定了JG無機(jī)水性滲透結(jié)晶型混凝土高效防護(hù)劑以堿金屬硅酸鹽溶液及惰性材料為基料，加入催化劑、助劑，混合反應(yīng)配制的技術(shù)路線。它不同于傳統(tǒng)有機(jī)材料，噴涂后不在混凝土表面形成涂膜，也不同于水泥基滲透結(jié)晶型防水材料，它是無機(jī)液體，不含水泥粉末；可滲透至混凝土內(nèi)部結(jié)晶形成永久性防護(hù)層，具有與混凝土結(jié)構(gòu)的相融性；它以水為載體，隨著水對混凝土結(jié)構(gòu)孔隙進(jìn)行滲透，被流滲到砼結(jié)構(gòu)內(nèi)部的孔縫中，催化硅酸鈣與水泥水化反應(yīng)過程中析出的Ca(OH)2與硅酸鈣

7、交互反應(yīng)，形成了不溶于水的枝蔓狀纖維結(jié)晶物，在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部吸水膨脹，使結(jié)構(gòu)中的毛細(xì)孔縫得到充盈密實(shí)，從而有效提高了混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B水能力，并提高混凝土結(jié)構(gòu)的致密性，在涂層中起到密實(shí)抗?jié)B的作用。隨著時(shí)間（一般為17d）的發(fā)展，結(jié)晶量遞增，在防水涂層中滲透結(jié)晶相結(jié)合，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體的抗?jié)B能力。由于活性化學(xué)物質(zhì)多年后還能被水激活，繼續(xù)起到催化作用，因此混凝土結(jié)構(gòu)即使局部受損滲漏（裂縫小于0.3mm）在結(jié)晶作用下，會(huì)自行修補(bǔ)愈合并具有多次抗?jié)B能力，具有滲透性、可封閉水泥砂漿與混凝土毛細(xì)孔通道和裂紋功能的防水防護(hù)材料。從而在本質(zhì)上改變了普通混凝土結(jié)構(gòu)體積不穩(wěn)定而再次帶來的裂滲。 本研究項(xiàng)目開發(fā)的產(chǎn)品的技

8、術(shù)指標(biāo)是結(jié)合了混凝土工程對防護(hù)劑的要求，參考了國內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)資料、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)專家的意見，同時(shí)在國內(nèi)外主要生產(chǎn)、經(jīng)銷1500防水劑、DPS永凝液防水劑企業(yè)的產(chǎn)品多次反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上而制定設(shè)計(jì)配方的。 2.1密度 由于防護(hù)劑是與砂漿和混凝土內(nèi)部的堿性物質(zhì)起反應(yīng)來封閉毛細(xì)孔的，為了保證有足夠的反應(yīng)物，促使凝膠體的生成，我們研究了產(chǎn)品的密度。密度不僅反映了產(chǎn)品有效物質(zhì)的含量，同時(shí)密度也與凝膠化時(shí)間有直接的關(guān)系：密度大，凝膠化時(shí)間就短；密度小，凝膠化時(shí)間就長。國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了防水劑的密度為：I型產(chǎn)品不小于1.10g/3，型產(chǎn)品不小于1.07g/3。密度檢測按照GB/T 8077

9、2000混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法中5.3款精密密度計(jì)法進(jìn)行，直接測試液體樣品。經(jīng)福建省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司抽樣檢測，JG無機(jī)水性滲透結(jié)晶型混凝土高效防護(hù)劑的密度為1.10g/cm3。 2.2 pH值 防護(hù)劑是直接用于砂漿、混凝土砂漿和混凝土表面的，產(chǎn)品的pH值須與硅酸鹽水泥的pH值基一致。 因?yàn)楫a(chǎn)品只有在該pH值條件下，才能與砂漿和混疑土內(nèi)部的堿性物質(zhì)起反應(yīng)；同時(shí)又不腐蝕混凝土、不對鋼筋產(chǎn)生銹蝕。國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定防水劑pH值I型產(chǎn)品在13±的范圍內(nèi)，型產(chǎn)品在11±1的范圍內(nèi)。此pH值與硅酸鹽水泥的pH值基本一致，能保證防水劑對水泥砂漿或混凝土的

10、適應(yīng)性的同時(shí)增加建筑物表層的堿度，提高其耐久性。pH值檢測按照GB/T80772000混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法第7章規(guī)定進(jìn)行。經(jīng)福建省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司抽樣檢測，JG無機(jī)水性滲透結(jié)晶型混凝土高效防護(hù)劑的pH值為12。 2.3粘度 粘度是通過控制堿金屬硅酸鹽溶液基料、添加劑、稀釋劑含量來決定的，控制粘度對催化劑的性能及原料之間的匹配性提出了要求，因?yàn)檎扯仍礁?，防水劑的滲透性越差，滲透所需的時(shí)間會(huì)增長。在保證有效物質(zhì)含量的同時(shí)，適宜的粘度才能有良好的滲透性。國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)粘度規(guī)定在（11.0±1.0 s）范圍內(nèi),粘度測定按GB 17231993涂料粘度測定法

11、中5.3款規(guī)定進(jìn)行。經(jīng)福建省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司抽樣檢測，JG無機(jī)水性滲透結(jié)晶型混凝土高效防護(hù)劑的粘度為11.6s。                   2.4表面張力 表面張力的大小主要由催化劑的性能及加量所決定。在防水劑具有優(yōu)異的水溶性的情況下，較小的表面張力有利于增加防水劑對水泥砂漿及混凝土的滲透能力，并能提高其與砂漿、混凝土內(nèi)部物質(zhì)的反應(yīng)能力，并能提高其與砂漿、混凝土內(nèi)部物質(zhì)的反應(yīng)能力，因此表面張力是

12、控制防水劑性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。 表面張力檢測按照GB/T 80772000混凝土外加劑勻質(zhì)N性試驗(yàn)方法第8章規(guī)定進(jìn)行。直接測試液體樣品，被測溶液的溫度為（20±1），被測樣品必須清澈，如有沉淀應(yīng)濾去。國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提出的表面張力確定控制值：I型產(chǎn)品為不大于26mN/m，型產(chǎn)品為不大于36mN/m。經(jīng)福建省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司抽樣檢測，JG無機(jī)水性滲透結(jié)晶型混凝土高效防護(hù)劑的表面張力為25.0 mN/m。 2.5凝膠化時(shí)間 凝膠化時(shí)間是指水性滲透型無機(jī)防水劑與水泥建筑物中堿類物質(zhì)反應(yīng)所需的時(shí)間。反應(yīng)過快，過早封閉毛細(xì)孔通道，使?jié)B透深度降低；過慢，則延長了施工時(shí)

13、間，同時(shí)也說明參與反應(yīng)的活性物質(zhì)的濃度偏低，兩者都會(huì)使防水效果減弱。 檢測凝膠化時(shí)間的方法是在Ca（OH）2溶液中加入離子水，用玻璃棒攪拌2 min，均勻后緩緩注人防水劑試樣，隨即開始計(jì)時(shí)，勻速攪拌5 min后靜置。將玻璃燒杯左右輕晃，觀察其液面波動(dòng)情況，以試樣液面開始產(chǎn)生凝膠并與燒杯壁呈粘附狀為初凝時(shí)間，以燒杯傾斜45°角試樣表面無流動(dòng)呈完全凝膠狀時(shí)所需時(shí)間為終凝時(shí)間。以三次試樣測試平均值表示初、終凝膠時(shí)間，精確至min。凝膠化時(shí)間I型產(chǎn)品初凝：（120±30）min，終凝：（180±30）min；型產(chǎn)品由于初凝不明顯，終凝控制在400

14、60;min以內(nèi)。經(jīng)福建省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司抽樣檢測，JG無機(jī)水性滲透結(jié)晶型混凝土高效防護(hù)劑的凝膠化時(shí)間為初凝：105min，終凝：160min。 2.6抗?jié)B性 抗?jié)B性是防水劑性能指標(biāo)中最重要的指標(biāo)，能直接反應(yīng)其滲透結(jié)晶效果的好壞。產(chǎn)品應(yīng)用的抗?jié)B性效果可采用測試滲入高度的方法判斷，滲入高度越小，抗?jié)B性越好。但必須指出的是，測試用混凝土試件抗?jié)B能力的提高幅度與基準(zhǔn)試件抗?jié)B等級有很大關(guān)系，原抗?jié)B等級較低的混凝土，涂刷防水劑后抗?jié)B能力提高的幅度就較大。故有必要確定基準(zhǔn)混凝土的配合比，在此配比下，采用混凝土抗?jié)B試驗(yàn)儀，按GBJ 82抗?jié)B試驗(yàn)方法進(jìn)行測試。其指標(biāo)值為：在水壓1.2MP

15、a時(shí)滲人高度I型產(chǎn)品不大于30mm，型產(chǎn)品不大于35 mm。經(jīng)福建省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司抽樣檢測，JG無機(jī)水性滲透結(jié)晶型混凝土高效防護(hù)劑的抗?jié)B性為27mm。 2.7貯存穩(wěn)定性 貯存穩(wěn)定性是在一定貯存期內(nèi)（自產(chǎn)品生產(chǎn)之日起12個(gè)月）產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性。通過急冷（10）、急熱（50）10個(gè)冷熱循環(huán)觀察其外觀是否自絮凝、沉淀及色澤變化，如果沒有變化則產(chǎn)品合格如果有絮凝、沉淀及色澤變化現(xiàn)象，則要再測定其凝膠化時(shí)間，以仍符合技術(shù)指標(biāo)規(guī)定要求為合格，否則判斷產(chǎn)品不合格。經(jīng)福建省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司抽樣檢測，采用上述方法對JG無機(jī)水性滲透結(jié)晶型混凝土高效防護(hù)劑進(jìn)行10個(gè)冷熱循環(huán)的貯存

16、穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，外觀無變化，符合國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。 3.耐久性、防護(hù)性等驗(yàn)證方案 我們通過研究對比，經(jīng)過反復(fù)多次試驗(yàn)研究解決了技術(shù)關(guān)鍵和難題，并委托福建省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司對產(chǎn)品進(jìn)行耐久性檢測驗(yàn)證，獲得了相關(guān)重要數(shù)據(jù)。 3.1試件的成型及養(yǎng)護(hù)： 3.1.1混凝土配合比 基準(zhǔn)與對比試件混凝土配比為： 煉石水泥W/C每3m混凝土材料用量（kg）水泥水中砂碎石（5-31.5mm）42.5R0.6031719065411893.1.2混凝土采用80熱水法加速養(yǎng)護(hù)24h后放入試驗(yàn)室中放置24h。 3.2標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件：溫度（20±3） 3.3試驗(yàn)方法 被檢試件迎水面浸入樣品中

17、，液面高度為高出迎水面10mm，浸泡24h后放置試驗(yàn)室中24h，另基準(zhǔn)樣也放置試驗(yàn)室中24h。 3.3.1耐堿性：飽和氫氧化鈣168h，對比浸泡后試件和基準(zhǔn)試件表面是否有粉化、裂紋； 3.3.2耐酸性：1鹽酸溶液浸泡168h，對比浸泡后試件和基準(zhǔn)試件表面是否有粉化、裂紋； 3.3.3氯離子擴(kuò)散系數(shù)參照CECS 012004 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南進(jìn)行，對比浸泡后試件和基準(zhǔn)試件的氯離子擴(kuò)散系數(shù)； 3.3.4混凝土碳化試驗(yàn)依據(jù)GBJ 8285普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法進(jìn)行，對比浸泡后試件和基準(zhǔn)試件碳化7d、14d的碳化深度；   

18、   10-05-11 15:31:00     編輯：studa0904203.3.5耐高溫性能（135）：將準(zhǔn)各好的試件放置設(shè)定為135的干燥烘箱中30min后取出放置試驗(yàn)室待冷卻后和基準(zhǔn)試驗(yàn)一同做抗?jié)B試驗(yàn)，對比浸泡后試件和基準(zhǔn)試件的滲透高度。 4.結(jié)果與分析 4.1經(jīng)福建省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司檢測，得出性能指標(biāo)詳見表1、表2。 表1  JG無機(jī)水性滲透結(jié)晶型混凝土高效防護(hù)劑產(chǎn)品檢測結(jié)果 檢  測  項(xiàng)  目JC/T1018-2006指標(biāo)要求檢 測 結(jié) 果I型型外觀無色透明、無氣體無色透明、無氣體密度，g/cm3 ，           1.101.071.10PH值13±111±112粘度，s11.0±1.011.6表面張力/mN/m，     26.036.025.0膠凝化時(shí)間，min初凝120&