高滲透溶劑型有機硅防水涂料在混凝土防水中的應用

詹洪，李玲

（華爍科技股份有限公司，湖北 武漢 430074）

0 引言

長久以來，人們一直以為混凝土是一種耐久性很好的材料。直到 20 世紀 70 年代末期，發達國家才逐漸發現原先建造的基礎設施在一些環境下出現損壞。美國許多城市的混凝土基礎設施工程和港口工程建成后不到二、三十年甚至在更短的時期內就出現破壞。在我國很多公路的橋面鋪裝和防撞護欄也都有不同程度的損壞，影響公路的通行和美觀[1]。

混凝土耐久性指混凝土在抵抗周圍環境各種因素的作用下，仍能保持原有性能的能力。影響混凝土耐久性的主要因素有：混凝土碳化、凍融破壞、侵蝕性介質的腐蝕、混凝土堿集料反應。研究發現這些對混凝土的破壞過程都與液態水的存在直接相關，采用適當的防水措施將可以避免上述破壞的發生。在混凝土表面涂刷一層防水涂料，阻隔水和有害物質與混凝土的接觸是一種最具經濟性和可操作性的辦法[2-3]。

1 傳統成膜性或水性防水涂料存在的問題

聚氨酯以及環氧樹脂等成膜型的防水涂料在混凝土表面可以形成一層完整的膜來阻隔外界水的侵入，但是存在的問題是這層膜不具有透氣性，混凝土內部的水汽無法順利排出，時間長了，水汽可能將涂膜頂破，造成涂膜鼓包、脫落等，對混凝土的保護也就不存在了[4]。且這種成膜型涂料還會改變混凝土的外觀，使混凝土不能保持其原始的清水混凝土外觀狀態。

聚丙烯酸酯類水性防水涂料應用于家庭室內防水效果比較好，但應用于混凝土橋面防水存在一些缺點，主要是因為聚丙烯酸酯是高分子物質，它不能深入滲透到混凝土內部空隙中，只在混凝土表面形成比較薄的防水層，經過一段時間的自然老化后會失去防水效果。

2 溶劑型有機硅防水涂料作用機理及制備

2.1 有機硅防水涂料的作用機理

將有機硅防水涂料涂在混凝土表面時，在毛細管的毛細作用下滲入基材內部，有機硅分子與基材中的硅醇基發生脫水反應，在基材表面和毛細孔表面形成定向排列、具有憎水作用的有機硅氧烷水膜（圖 1）。液態水無法通過這層憎水性的有機硅氧烷水膜的毛細管滲入。換而言之，用有機硅處理過的具有憎水性的孔洞不能再被水浸濕否則會影響基材毛細管的毛細作用，從而阻止了水分的侵入。但同時又不堵塞毛細管，水蒸汽仍然可以從毛細孔中擴散出來，這樣就可以使混凝土保持長期干燥，延緩腐蝕的發生。有機硅防水涂料是混凝土相對理想的防水涂料，是混凝土的“透氣”型防水涂料[5-7]。

圖1 有機硅防水涂料在混凝土基材表面形成的保護結構

2.2 溶劑型有機硅防水涂料的制備

經過大量的配方摸索試驗以及反復的性能驗證，選擇了一種活性有機硅氧烷和一種活性有機硅樹脂為主要原料，并選用對環境傷害最小、性能最安全的一種醇為溶劑，再配合一種高效的催化劑合成出一款針對混凝土防水的高滲透、高性能的溶劑型有機硅防水涂料。

具體制備方法是，將活性有機硅氧烷和活性有機硅樹脂混合攪拌均勻后在惰性氣體的保護下加入醇作為溶劑，再加入催化劑形成預混合物，將預混合物攪拌老化反應 1h，然后在 N2保護下包裝而制得溶劑型有機硅防水涂料。制備流程如圖 2。

圖2 溶劑型有機硅防水涂料的制備流程

本研究制備的溶劑型有機硅防水涂料對混凝土基材有很高的滲透性，可深入滲透到混凝土內部 10～20mm，且干燥時間可以通過溶劑的選擇來調整。它與現有的一些防水涂料相比具有如下優點：（1）具有良好耐候性，施工后能保持長期的防水效果。（2）具有極其強的滲透性，能在基材的深層形成防水膜交聯體。

3 溶劑型有機硅防水涂料的技術性能

3.1 溶劑型有機硅防水涂料和市場上其他防水涂料的滲透性能對比[8～9]

制備 10cm×10cm×10cm 的 C50 混凝土塊，將混凝土塊在標準養護箱中養護 28d 后再在 60℃ 烘箱中干燥至恒重，在混凝土塊表面涂刷各種需要對比的防水涂料，將已經涂刷防水涂料的混凝土塊在室溫干燥 1d 后垂直劈開，以水潤濕，測試每個試塊的防水涂料滲透深度。

A 試樣為本研究的溶劑型有機硅防水涂料，B 為市場上出售的某公司乳液型丙烯酸酯防水涂料，C 為某公司的聚氨酯防水涂料，滲透深度對比結果如圖 3。

圖3 不同防水涂料在混凝土塊內部的滲透深度

3.2 溶劑型有機硅防水涂料和市場上其他防水涂料的吸水率比對比

對經過涂刷防水涂料的混凝土進行吸水率比對比試驗。吸水率測試：將處理好的試件稱量，放入容器內的金屬擱板上，確認試驗面朝下。在標準試驗溫度下加入蒸餾水，試驗中保持液面比擱板高約 3mm。24h 后取出試件，用餐巾紙吸干表面水分，立即稱量。計算如下：

不同防水涂料對混凝土塊的吸水率影響結果如圖 4。

從圖 4 可以看出不同種類防水涂料對混凝土吸水率比影響有很大不同，本研究的溶劑型防水涂料的吸水率比最低，只有 12%，通過了《建筑物表面用有機硅防水劑》中的吸水率比不大于 20% 的要求。而丙烯酸酯防水涂料的吸水率比最高，這是因為丙烯酸酯為高分子物質主要附著在混凝土的表面，滲透進混凝土毛細孔的有效物質較少。

圖4 不同防水涂料對混凝土塊的吸水率比影響

4 結論

本研究制備的溶劑型有機硅防水涂料具有極其強的滲透性，能在基材的深層形成防水膜交聯體，具有很好的防水保護性能，在水泥制品和混凝土養護中有著廣闊的應用前景。

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[2]殷正坤，周衛清，王心泆.乳液型有機硅建筑防水劑[J].有機硅材料2000(4)；14-16.

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[5]THE HIGHWAYS AGENCY，SCOTTISH EXECUTIVE DEVELOPMENT DEPAETMENT，et al. BD 43/03 DESIGN MANUAL FOR ROADS AND BRIDGES，2003.

[6]黨俐，陸文雄，梁晶晶.新型混凝土防護涂層的合成及其性能研究[J].混凝土，2006(10)；96-98.

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