一種新型混凝土防水材料的研究

王 軍 ，吳光蓉 ，許 穎

(1.重慶鵬方路面工程技術研究院有限公司，重慶市400054；2.重慶中交科技股份有限公司，重慶市 401121)

0 前言

混凝土主要是指以水泥為主要膠凝材料的復合材料，混凝土材料是工業和民用建筑以及交通、水利、能源、海洋、市政等建設工程中用量最大的材料，它構成了土木建筑工程的主體或骨架，用于承受各種荷載并在發揮防滲、隔熱保溫等功能的同時抵御氣候環境的侵蝕，即必須具有足夠的耐久壽命。因此混凝土結構與這些工程的使用性能、安全性能、耐久性能以及與環境的適應性都有著極其重要的聯系，而混凝土的耐久性又是其使用中的最重要性能特征。混凝土的耐久性是指其在外界環境作用下的表現行為，主要包括抗凍性、抗碳化、抗化學腐蝕、抗物理侵蝕、抗微生物侵蝕、堿集料反應、鋼筋銹蝕等[1]，由于這些性能與混凝土抵抗環境介質的滲透性有密切關系，因此保護水泥混凝土的耐久性可從阻隔或減弱環境介質的浸入來考慮。

本文采用一種新型的滲透性防水密封材料對混凝土進行表面封閉處理，應用英國混凝土結構修補和保護用產品和系統試驗方法對其進行應用評價，結果表明該材料與混凝土匹配性較好，能夠充分發揮其對混凝土的固結和保護作用。

1 防水材料性能研究

試驗用防水密封材料主要由熱固性樹脂、低分子聚合物的滲透材料以及部分改性劑和溶劑等組成，配方為粘度極低的雙組分溶液，使用時將A、B組分按照質量比1∶1的比例混合。

1.1 防水材料基本性能

防水材料基本性能指標見表1。

表1 防水材料基本性能指標

1.2 防水材料應用性能評價

1.2.1 耐磨性試驗研究[2]

本試驗參照《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》(JTG E30-2005)中T0567-2005水泥混凝土耐磨性試驗方法進行耐磨性試驗，但不預磨，直接磨耗30轉試驗。制備C30混凝土試件28 d齡期后，混凝土經處理分為3組，第一組為不處理混凝土，第二組做噴砂處理，第三組噴砂處理后，涂密封劑并且養護7 d，耐磨性能試驗結果見圖1。

由圖1可見，噴砂處理后，混凝土耐磨性能略有下降，混凝土單位面積磨損量增加1.4%，噴砂處理的混凝土表面，涂刷防水密封材料后，耐磨性能顯著增強，單位面積磨損量比未處理混凝土減少10.4%，因此，混凝土防水封閉材料能改善混凝土表面的耐磨性能，固結混凝土表面。

1.2.2 透氣性與吸水性試驗研究

配制水灰比0.45的C40混凝土試件9塊，試件尺寸100mm×100mm×100mm，養護至28 d強度后備用。透氣性試驗按照BSEN 13579混凝土結構的修補和保護用的產品和系統疏水性浸漬的烘干試驗試驗方法進行，吸水率試驗依照BSEN 13580混凝土結構的修補和保護用的產品和系統疏水性浸漬的吸水率和耐堿性試驗試驗方法實施[3]。試驗結果見表2～表4。

表2 干燥系數比試驗結果

從以上試驗結果可知，本文研究的新型防水材料透氣性與干燥性能均符合英國高速公路局《路橋設計手冊》憎水浸漬材料性能指標[4]。實驗結果也表明，混凝土經過本研究防水材料處理后，能夠較好的抵御外部液體介質的侵入，同時混凝土內部潮氣可在使用過程中呼出，因此該材料能較好的封閉和保護混凝土。

1.2.3 疏水性浸漬混凝土鹽力凍融試驗研究[5]

配制水灰比0.7的C20混凝土試件8塊，試件尺寸100mm×100mm×100mm，養護至28 d強度后備用。本研究依照BSEN 13580混凝土結構的修補和保護用的產品和系統鹽力凍融后疏水性浸漬混凝土的質量損失的測定試驗方法進行，試驗結果見圖2。

從試驗結果可以看出，普通水泥混凝土在3%質量濃度的氯化鈉溶液中凍融破壞較快，而本文新型防水材料密封處理的混凝土抗鹽力凍融的能力提高了4～5倍。

2 防水材料作用機理分析

A、B組分混合均勻后，用噴灑裝置將其噴灑到混凝土表面，混合物中反應性物質隨著溶劑和滲透性物質向混凝土內部滲透的同時發生交聯反應，交聯物質不斷的填充混凝土的空隙和內部毛細孔管道，隨著交聯程度的增加，固化反應不斷進行，從而對疏松混凝土起到了固結補強的作用，另外混凝土內部毛細孔管道被部分的填充，內徑變小，由于毛細作用與表面張力的變化，可以很大程度的阻止外部水分子的進入，而混凝土內部潮氣在大于0.5 MPa[6]蒸汽壓力的作用時，混凝土內部水分可以通過毛細管孔隙自由排出，同時混合材料在交聯形成網絡結構時常含有一些非極性的支鏈在主鏈側端排列，對水分子的進入更形成了一道良好的化學抵抗力，因此憑借水分或其它溶劑進入混凝土內部的腐蝕性介質將失去其載體的運輸作用，從而可以有效避免混凝土遭到外部介質的侵蝕，保證混凝土在使用過程中良好的耐久性。

表3 不同混凝土試件吸水率比試驗結果

表4 試件堿處理后吸水率試驗記錄

3 結論

(1)防水材料對混凝土耐磨性能能起到促進作用。噴砂處理后，混凝土試件粗骨料與結合料粘結能力有一定減弱，涂刷密封劑后，密封劑起到固結補強的作用，單位面積磨損量顯著減少。

(2)防水材料能夠起到較好的防水作用，且有一定的呼吸功能，能夠維持混凝土的良好使用性能。

(3)試驗用防水材料為滲透型密封劑，施工時需根據混凝土疏松情況分多次噴灑，試件表面不得有密封劑成膜。

(4)該防水材料能夠抵御一定腐蝕性介質的侵蝕，具有較好的防凍融，耐堿，抵抗氯離子侵蝕的功能。

(5)材料含有部分溶劑，雖然對施工影響不大，只要做一般性防護即可，但溶劑揮發過程中不可避免的會對環境產生一定危害，這也將是該材料存在的一點不足，下一步的工作還需要對其進行一定的改進和完善。

[1]文梓蕓,等.混凝土工程與技術[M].武漢理工大學出版社,2004,69-76.

[2]JTG E30-2005,公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程[S].

[3]Denis A.Chamberlain.TEST REPORT ESRC/2003/CP/01.PAVIX CCC100:Impregnation of Reinforced and Pre-stressed Concrete Highway Structures[J].School of Engineering in City University,LONDON EC1VOHB,2003.

[4]Denis Chamberlain.PaviX CCC100被證實為硅烷涂料的替代品[J].英國混凝土月刊,2005(2).

[5]Mistsura Saito,Minuoru Ohta,Hiroshi Ishimori.Chloride Permeability of Concrete Subjected to Freeze and Thaw Damage[J].Cement and Concrete Composites,1994,16(4):233-239.

[6]徐峰,等.涂膜防水材料與應用[M].北京:化學工業出版社,2006,794-798.