建筑用有機硅憎水劑試驗研究

陳建飛 池惠斌

(1.陽光學院土木工程系 福建福州 350000；2.福州四方化工有限公司 福建福州 350000)

建筑用有機硅憎水劑試驗研究

陳建飛1池惠斌2

(1.陽光學院土木工程系 福建福州 350000；2.福州四方化工有限公司 福建福州 350000)

通過對摻加有機硅憎水劑的水泥砂漿試件進行強度試驗和吸水量試驗，研究并分析水泥砂漿強度、吸水量與有機硅憎水劑摻加量之間的關系。試驗結果表明：水泥砂漿中摻加SHP-50有機硅憎水劑后不會對其強度產生明顯影響，但可以顯著降低水泥砂漿的吸水量，且隨著憎水劑摻加量的增大吸水量顯著降低，增大到3‰后吸水量趨于穩定，故摻加量在1.5‰～3‰之間為宜。

有機硅；憎水劑；試驗；強度；吸水量

0 引言

水泥是當今建筑市場中最常用的膠凝材料，加水攪拌形成漿體后在空氣中硬化能夠把砂石材料或陶瓷面磚牢固地膠結為一整體，但是水分的存在將會對其形成建筑構件的耐久性產生嚴重影響[1]。當水泥砂漿用作填縫劑使用時，過高的吸水量將會造成建筑物外墻和樓地面滲水，大量水體通過填縫劑進入墻體造成墻身空鼓、霉變、甚至是整片脫落[2]，不僅影響建筑物的美觀，還會導致建筑物內部設備和裝飾材料的損壞。同時，水分還可以造成凍融循環破壞，并作為傳遞氣體、離子和鹽類等的介質，使離子等深入結構構件內部產生破壞[3]。

降低吸水率的方法多種多樣，在砂漿中摻加憎水劑是既經濟又有效的方法，并且不會影響建筑物的美觀[4]。有機硅憎水劑具有良好的防風化、防腐蝕及防水性能，同時還具有良好的抗泛堿效果，因此在各種飾面砂漿、混凝土、石材等的保護中應用廣泛[5]。但有機硅憎水劑的憎水機理較為復雜、防水效果也不相同。

基于此，在水泥砂漿中摻加不同比例的有機硅憎水劑，通過試驗測得水泥砂漿強度和吸水量，并分析有機硅憎水劑摻量與水泥砂漿強度和吸水量之間的關系，對于了解飾面砂漿、混凝土等材料中摻加憎水劑后的工作狀態及防水效果有十分重要的意義。

1 有機硅憎水機理

有機硅類憎水劑在當前市場上種類較多，主要包括硅樹脂、有機硅乳液、甲基硅醇鹽、硅烷幾大類[5]，此類材料為帶有一定反應活性基團的硅氧烷類有機硅化合物，與水泥等無機硅酸鹽材料具有較高的親和力。在摻入砂漿、混凝土等材料中后，不僅可以通過活性基團相互作用生成鏈狀、枝狀及網狀分子，形成一層致密均勻的防水薄膜，還可與硅酸鹽材料中的羥基反應形成末端帶有≡Si—R基的硅烷鏈(R一般為CH3)，能夠填補原材料的微孔，使原材料微觀結構致密，抗滲性增強。同時，正常的紫外線能量為418kJ/mol，而有機硅中Si-O鍵鍵能為452kJ/mol，有機硅很難被紫外線能量降解，所以有機硅憎水劑在經過紫外線照射后，仍可保持良好的抗滲性。

2 試驗準備

2.1 試驗材料

試驗各材料用量比，見表1。除基礎材料外，分別摻加0‰、1 ‰、1.5 ‰、2 ‰、2.5‰、3 ‰、5‰的SHP-50有機硅憎水劑。

2.2 試驗方法及試件制備

2.2.1 強度試驗

試塊采用《陶瓷墻地磚填縫劑》(JC/T 1004—2006)中7.2的方法成型、養護及試驗[6]。分別于3d、7d、28d齡期進行抗折強度和抗壓強度試驗，如圖1、圖2所示。試驗儀器為電動抗折試驗機DKZ-5000和微機屏顯式萬能試驗機WEW-1000B。試驗地點陽光學院水泥膠砂試驗室。

表1 試驗材料用量比

圖1 抗折強度試驗

圖2 抗壓強度試驗

2.2.2 吸水量試驗

吸水量試驗采用規范規定方法和卡斯通管吸水量試驗方法，試驗地點為陽光學院水泥膠砂試驗室。標準規定方法試件采用JC/T 1004—2006中7.3的方法成型、養護及試驗，分別于30min、240min時刻稱取試件質量，精確至0.01g。卡斯通管吸水量試驗試件尺寸為150mm×150mm×10mm，養護28d后進行試驗，將卡斯通管放置于試件的中心位置，用石蠟密封試管與試件間的縫隙，確保水不會游縫隙滲出，向試管內注水至0刻度，試驗條件下靜置30min、240min、24h后分別讀取數值，精確至0.1ml，如圖3所示。

圖3 卡斯通管吸水量試驗

3 試驗結果及分析

3.1 強度試驗

圖4、圖5分別為齡期在3d、7d、28d時不同有機硅憎水劑用量下的抗折強度、抗壓強度值。圖4～圖5中可看出，在齡期達到28d時，摻加憎水劑的試件強度均高于未摻加憎水劑的試件，且均符合規范[6]中抗折強度大于2.5MPa、抗壓強度大于15MPa的規定。而在齡期為3d和7d時，由于水泥水化反應未完全，各項性能均不穩定，摻加憎水劑與未摻加憎水劑的試件相比僅有個別試件強度較低，但基本不會對試件的強度造成影響。而不同憎水劑的摻加量對強度的影響亦不甚明顯。試驗結果表明所采用憎水劑與水泥等無機硅酸鹽材料具有較高的親和力，在摻入砂漿材料中后，僅通過活性基團相互作用生成鏈狀、枝狀及網狀分子，形成一層致密均勻的防水薄膜，可與硅酸鹽材料中的羥基反應形成末端帶有≡Si—R基的硅烷鏈填補原材料的微孔增加材料的抗滲性能，而不會與水泥等無機硅酸鹽材料發生降低其強度的化學反應。

圖4 憎水劑用量～抗折強度關系曲線

圖5 憎水劑用量～抗壓強度關系曲線

3.2 吸水量試驗

圖6為采用規范規定試驗方法測得的憎水劑用量～吸水量關系圖，圖6中可看出，摻加憎水劑的試件吸水率明顯小于未摻加憎水劑的試件，隨著憎水劑摻量的增加，試件吸水量逐漸降低。其中：憎水劑摻加量在從1‰增大到2‰時吸水量降低較多；待憎水劑摻加量增大到3‰時，隨著憎水劑用量的增加，試件吸水量基本保持不變。說明，有機硅憎水劑能夠有效地降低試件吸水量，但憎水劑的摻量并非越多越好，在1.5‰～3‰之間為宜。

圖6 憎水劑用量～吸水量關系曲線

SHP-50添加量/‰時間30min240min24h0/ml0.212.61/ml00.51.11.5/ml00.30.52/ml00.050.12.5/ml0003/ml0005/ml000

表2為卡斯通管吸水量試驗方法測得的各試件吸水量。表2中可以看出，30min摻加憎水劑的試件吸水量均為0，240min憎水劑摻加量在2.5‰以上的試件吸水量為0，24h憎水劑摻加量在2.5‰以上的試件吸水量均為0，在3個時刻摻加憎水劑的試件吸水量明顯小于未摻加憎水劑的試件。試驗結果與規范規定試驗方法測得的數據基本一致。分析不同憎水劑摻量下試件吸水量隨時間變化情況，如圖7所示。未摻加憎水劑的試件吸水量隨吸水時間的增長而增大，且增量明顯；摻加憎水劑的試件吸水量隨時間增長而增大，但增量較小，尤其是憎水劑的摻加量越高，吸水時間對試件吸水量的影響越小，在憎水劑摻加量達到2‰時，試件的吸水量在吸水30min后基本保持穩定。說明在水泥等無機硅酸鹽材料中加入少量有機硅憎水劑可以形成明顯的防水薄膜或有效填充原材料微孔顯著提高其抗滲效果，當憎水劑的摻量達到1.5‰～3‰之間時，能夠形成足夠的防水薄膜或充分填充原材料微孔，達到最理想的抗滲效果，如繼續增加摻量會造成不必要的浪費。

圖7 吸水時間～吸水量關系曲線

4 結論

通過對不同有機硅憎水劑摻加量的水泥砂漿試件進行強度試驗和吸水量試驗，試驗結果表明：(1)在水泥砂漿中摻加SHP-50有機硅憎水劑后，并不會對水泥砂漿早期的強度產生影響，而28d強度略高于未摻加憎水劑的水泥砂漿。

(2)有機硅憎水劑能夠顯著降低水泥砂漿的吸水量，并且采用不同憎水劑摻加量的砂漿吸水量下降程度不同。隨著憎水劑摻量的增加水泥砂漿吸水量顯著降低，當憎水劑摻加量達到3‰后吸水量不會有明顯降低，所以憎水劑的摻加量在1.5‰～3‰之間為宜。

[1] 王洪祚，王穎.建筑用有機硅防水劑的研拓[J].粘接，2012(4):69-72.

[2] 陳兵，蔣正武，白樺.水泥基滲透結晶型防水材料性能研究[J].新型建筑材料，2000(12):10-11．

[3] 郇坤，張永娟，夏小丹.有機硅微膠囊防水劑特性及其微觀結構研究[J]. 粉煤灰綜合利用，2013(1):14-18.

[4] 洪永順，劉雙華，吳平，等.Wacker有機硅憎水劑在水泥基陶瓷墻地磚填縫劑中的應用[J].新型建筑材料，2007(4):50-51.

[5] 朱淮軍.建筑用有機硅防水劑[J].有機硅材料，2007，21(6):338-340.

[6] JC/T 1004-2006 陶瓷墻地磚填縫劑[S].北京:中國建筑工業出版社，2006.

[7] 李英丁，李江偉，張鉻，等.聚合物改性的彩色飾面砂漿[J].墻材革新與建筑節能，2009(11):56-58.

Experimental Study on Building Organic Silicone Waterproofing Agent

CHENJianfei1CHIHuibin2

(1.Department of Civil Engineering, Yango College, Fuzhou 350000；2.Fuzhou Sifang Chemical Co., Ltd. Fuzhou 350000)

Through the strength test and water absorption test of cement mortar specimens added with organic silicone waterproofing agent, the relationship among the strength of cement mortar, water absorption and the mixing amount of organic silicone waterproofing agent was studied. The test results show that the addition of organic silicone SHP-50 waterproofing agent admixture in cement mortar will not have a significant impact on its strength, but it can significantly reduce the water absorption of cement mortar. And with the increasing of the mixing amount, the water absorption is considerable reduced, when it reaches 3‰, the water absorption tends to be stable, so the best mixing amount is between 1.5‰ and 3‰.

Organic silicone; Waterproofing agent; Experimental; strength; Water absorption

陳建飛(1987.12- )，男，助教。

E-mail:chenjf19871206@163.com

2016-08-17

TU5

A

1004-6135(2016)12-0067-04