混泥土防水剂原理,涨知识了

- 编辑:优筑嘉源防水 -

混凝土防水剂是一种掺入水泥混凝土中能改善混凝土孔结构,填塞或减少毛细孔隙,或切断毛细孔通道,提高混凝土抗渗性能,或使混凝土亲水表面转变为疏水表面,使水分不易浸润,避免混凝土透水的外加剂。

从上个世纪50年代开始,到今天将近70年的时间,混凝土防水剂在我们的发展日趋成熟,而且应用领域也不仅限于外加剂。

目前市场常用的防水剂产品大部分具有减水、增强、早强等特色,实际已成为以防水为主的多功能防水剂。


混凝土防水剂在防水领域的高超玩法!

【混凝土渗水的原因】

 

影响混凝土渗透性的因素很多。

内部因素是指混凝土本身的材料组成和结构特性,外在因素是指混凝土所处的使用环境。

混凝土本身的材料结构与性能可以通过配合比设计及适当的制作工艺来达到,如掺加矿物掺合物、高效减水剂、采用低水胶比、改善水泥浆体与集料界面的性能以及混凝土表面采取适当的防护措施等。

外部因素是客观存在的,提高混凝土的抗渗性的关键在于减少混凝土对腐蚀介质的抗腐蚀能力,提高混凝土本身的致密性,尽可能的减少原生裂缝,并加强混凝土硬化后的体积稳定性。

混凝土是一种非匀质脆性材料,从微观结构看属于多孔结构,混凝土中的孔按其成因可分为施工孔隙构造孔隙两大类。

施工孔隙是由于浇注时振捣不良引起的;构造孔隙主要取决于水灰比,是混凝土凝结硬化过程中形成的,仅与施工过程有关。

构造孔隙包括水化产物硅酸钙凝胶本身所固有的凝胶孔、水泥水化过程中多余水分蒸发后在混凝土中遗留下来的毛细孔、水泥和骨料在重力作用下产生不同程度的沉降而形成的沉降孔,以及粗细骨料结合不良形成的孔隙等。


 

混凝土内的孔隙按孔径大小又可分为:大孔(>103nm);毛细孔((102-103)nm);过渡孔((10-100)nm),凝胶孔(<10nm)。

孔隙虽是引起混凝土渗漏水的主要原因之一,但并不是所有的孔隙引起的渗透都是等同的。

凝胶孔尺寸最小,可以认为是不渗水的,对混凝土的渗透性没有什么影响,过渡孔对混凝土的渗透性影响很小。

混凝土结构中的毛细孔的微孔势能明显大于重力场势能,对渗透性影响较大。骨料的渗透性一般要比水泥石低的多,骨料会切断水泥石基体的渗水通道。水灰比越大,毛细孔隙率越大,其渗水的可能性越大。

孔隙率是影响混凝土工作性的主要指标。大孔对混凝土渗漏影响最大,对于混凝土渗透性来说大孔属于多害孔。


 

多孔材料的渗透性还受孔结构的影响,材料内部的封闭孔(未与表面连通的孔)对材料的渗透性是没有影响的,只有那些连通孔才能引起材料的渗漏问题。

混凝土浇注后,由于保水性不良,砂、石产生沉降,水分上升,其中一部分沿着毛细管道析出至混凝土表面(外表泌水)形成积水层,水分蒸发后,形成网络状相互连通的沉降孔隙。

基相中,除凝胶孔外,其余的孔隙(毛细孔和沉降孔隙)多数是开放的,是造成混凝土渗水的主要原因。

除此以外,当混凝土还处于塑性阶段时,由于表面水分大量、迅速地蒸发,如果水分蒸发的速度超过混凝土内部水分向表面迁移的速度,就会产生塑性收缩裂缝。

在水泥水化过程中,水泥不断放出水化热,由于硬化水泥浆体与集料的热膨胀不一致,因温度变化会引起浆体与集料界面区产生裂缝。

另外,在常规条件下,水化热还将造成与时间有关的温度梯度,引起混凝土局部变形,而这种变形受到混凝土其他部分的牵制或限制也会产生裂缝。

水分不断蒸发,孔隙中的毛细管表面张力发生变化,将引起毛细管的收缩裂缝;由于混凝土干燥收缩大部分在硬化后几个月甚至一年才完成,连续不断的收缩受限制后还可能导致由于其他原因(热致收缩、化学收缩、碳化收缩)产生的裂缝进一步扩展。

在硬化混凝土中,集料与水泥石界面太弱,在上述因素作用下,最易由于应变差产生裂缝,宽度也较水泥石基体中存在的裂缝大,而且易与水泥石中裂缝连通,大大增加系统的渗透性。

上述分析可见,混凝土产生渗水主要有两大方面,一是混凝土内部的孔隙;二是混凝土内部的裂缝。

并且孔隙和裂缝的形成主要由于混凝土组分的物理化学性质及结构缺陷形成的,是混凝土自身无法克服的缺陷,渗水也成为其自身难以解决的问题。


 

【防水剂的防水机理】

水的渗透和混凝土的孔结构

正确地选取混凝土的配合比和良好的施工工艺能生产出抗渗性较好的混凝土构件,如果再能保证混凝土经过充分养护,可以认为混凝土是不透水的。

因为这种混凝土的孔隙是不连通的。实际情况则不然,我们都知道混凝土是渗水的。

水能以多种方式透过混凝土结构,除贯穿接缝和裂纹渗漏外,主要有以下几种原因发生渗水:

(a)外界压力下渗水;

(b)混凝土中毛细管吸附作用;

(c)两者共同作用。

防水剂的防水机理

 

虽然防水剂加入混凝土中以各种方式阻止了水在混凝土中的渗透。其防水机理大致可分成两方面。

1. 减少或堵塞混凝土中的各种孔隙。

2. 使混凝土由亲水性变为憎水性,消除由于毛细管压力引起的渗水和润湿。


【两类常见混凝土防水剂】

1. 有机硅防水剂

有机硅是含有硅元素的众多高分子化合物的总称。

一般是指以硅氧烷为主链的聚有机硅氧烷,它的基本结构单元(即主链)是由—Si—O—键构成的,在硅原子至少有一个直接与其他各种有机基团碳原子相连。

当带有反应活性基的硅氧烷掺入混凝土中后,不但能通过活性基团相互作用形成网状交联硅氧烷膜,还能与无机硅酸盐基材中的羟基反应形成末端带有—Si—R基的硅烷链(R一般为CH3)。

这是一种非极性基,与水分子中的氢原子有排斥作用,使得有机硅聚合物有着良好的憎水性。

这种硅烷链在混凝土内部填补了施工时无法完全消除的孔隙,使混凝土的微观结构更加致密,并由内到外形成保护层,因而达到彻底的防水效果,提高了混凝土的抗渗性。

这种硅烷链在混凝土内部填补了施工时无法完全消除的孔隙,使混凝土的微观结构更加致密,并由内到外形成保护层,因而达到彻底的防水效果,提高了混凝土的抗渗性。

疏水性的网状硅氧烷膜具有很低的表面张力,能均匀的分布在多孔的无机硅酸盐基材的微孔孔壁上,形成薄膜而非封闭其毛细管通道,水在毛细管壁的接触角为100°-130°以上,使水只能以球状小液滴的形式存在,无法进入到基材内部。

而毛细管壁表面张力的降低,不但有效地阻止水分进入,而且由于它没有封闭基材的毛细管通道,不影响基材内部水汽向外扩散,使得基材具有良好的透气性。

经过有机硅防水剂处理过的建筑物,可保持清洁、不沾尘埃,提高建筑物的隔热、隔音性能,并防止由于遭冻融而造成的建筑物表面开裂,使建筑物不受风化或减少风化作用,从而延长建筑物的使用寿命。

随着聚合物乳液理论和技术的发展,作为有机硅系中的重要产品之一——有机硅乳液受到了国内外学者的高度重视。

乳液型有机硅防水剂是由高分子乳液与反应性有机硅乳液共聚而成的一类新型建筑涂料。

有机高分子乳液(如丙烯酸、酸丙、苯丙等聚合物乳液)能形成透明膜,对基材具有良好的粘接性,但耐热性和耐候性较差。(目前市场上大部分透明防水胶都是以这些高分子乳液为主。)

而反应性有机硅乳液(反应性硅橡胶或活性硅油)中含有交联剂及催化剂等成分,失水后能在常温下进行交联反应,形成网状结构的聚硅氧烷弹性膜,具有优异的耐高低温性和憎水性。

但对某些填料的粘接性差,将两种乳液进行复配或改性可使两者性能优势互补。

采用此防水剂处理过的基材具有良好的憎水性,能有效地阻止水分的侵入,并保持基材原有的透气性能。

2. 氯化铁类防水剂

氯化铁类防水剂一直是一种常用的防水剂,在混凝土中加入少量氯化铁防水剂配制成具有高抗渗性、高密实的混凝土,氯化铁类防水剂的作用机理如下:

A. 氯化铁类防水剂的主要成分氯化铁、氯化亚铁、硫酸铝等,它们能与水泥石中C3S和C2S水化释放出的Ca(OH)2发生反应,生成氢氧化铁、氢氧化亚铁和氢氧化铝等不溶于水的胶体。

这些胶体填充了混凝土内的孔隙,堵塞毛细管渗水通道,增加了混凝土的密实性。

B. 降低了泌水率。混凝土中掺加氯化铁类防水剂后,由于浆体中生成了氢氧化铁、氢氧化亚铁和氢氧化铝等胶状物,混凝土的泌水率降低了,减少了因此而引起的缺陷。

C. 氯化铁类防水剂与Ca(OH)2作用生成氯化钙,不但能起填充作用,而且这种新生态的氯化钙能激发水泥熟料矿物,加速其水化速度,并与硅酸二钙、铝酸三钙和水反应生成氯硅酸钙和氯铝酸钙晶体,提高了混凝土的密实性,因而抗渗性提高。


在防水堵漏这个行业,从来不缺乏把市场玩得炉火纯青的销售高手。

比如,现在一些声称可以做到背水涂的水泥基防水材料。很多都是以水泥为基础配以各种成熟的混凝土防水剂“秘制”而成!

但一些材料本身的科学性和使用领域的效用性还有待时间去检验。毕竟,一些“混凝土防水剂”并没有按照合理的配方要求设计,还有很多缺陷有待弥补和改进!

 

公众号搜索“冯耀宗”,领取大礼包

微信二维码

来源:,欢迎分享本文,转载请保留出处!(QQ/微信号:394062665)

你会喜欢下面的文章? You'll like the following article.