裝飾混凝土表面保護劑的應用研究

王 猛

南京倍立達新材料系統工程股份有限公司

1 引言

裝飾混凝土是一種以耐堿玻璃纖維為增強材料、水泥砂漿為基體材料的纖維水泥復合材料，具有豐富的造型、紋理、質感與色彩表達能力，是建筑設計師想象中的材料。裝飾混凝土為水泥基材料，內部與表面有許多微孔，水分與污染物的進入會對水泥基材產生破壞同時影響表面的清潔效果，裝飾混凝土應用于建筑外墻圍護，經歷風吹日曬雨淋，其表面需要涂覆一層表面保護劑，可增加裝飾混凝土的壽命；另外裝飾混凝土的表面保護劑阻隔水的進入，可以有效抑制水泥水化反應產生的氫氧化物隨水分析出到裝飾混凝土表面，有效地降低泛堿作用。

裝飾混凝土表面保護劑按防護方式分類有成膜型與滲透性兩種，按溶劑分類主要有水性和油性兩種，成膜型保護劑在裝飾混凝土表面形成一層致密的膜，阻礙水分及污染物的進入，滲透型保護劑滲入到水泥基材表面孔隙內結晶，阻礙水分進入基材內部起到保護裝飾混凝土的目的。

本文針對油性滲透型、油性成膜型、水性滲透型、水性成膜型四種類型的保護劑在裝飾混凝土上的應用，通過對裝飾混凝土的表面質感色澤、保護劑的pH、噴淋滲透性、易清洗性、防水性、耐沾污性、耐紫外老化性、耐酸堿性、耐洗刷性能的評價選擇適合于裝飾混凝土的表面防護體系。

2 實驗

2.1 實驗原材料料及設備

原料：(滲透性保護劑滲透型、油性成膜型、水性滲透型、水性成膜型)、石墨、食用油、墨水、硫酸、氫氧化鈣、裝飾混凝土樣塊。

設備：噴槍，氣壓泵、紫外老化箱、烘箱、毛刷、耐洗刷設備。

2.2 檢測方法

樣塊的制作：將試塊放入烘箱中干燥24h，對裝飾混凝土6個面進行均勻的噴涂，放在通風干凈的環境下24h進行性能檢測

防水性、耐沾污性、耐酸堿性、耐紫外老化性的測試：參照（JC∕T 973—2005）進行檢測耐洗刷性能的測試：將2塊試樣水平放置，噴有保護劑面向上（面層向上），放于洗刷實驗臺上，滴加2ml洗滌介質，啟動儀器，往復洗刷，洗刷固定次數（300次）觀察是否起皮露出底材，按照2.1測定吸水率。

耐洗刷性：N耐紫外老化性：

N——耐紫外老化性；

N1——參比樣品吸水率的平均值；

N2——經老化處理后吸水率的平均值。

2.3 易清洗性能的測試

將防護后的實驗樣品和參比樣品各6塊水平放置，將每種污染試劑分別滴加兩滴在2塊樣品的中心部位，室溫下放置1h后，用毛刷進行清洗，待表面干燥后，觀察表面污染狀況，取污染最嚴重的樣品污染狀況作為實驗結果。

3 結果與討論

3.1 不同保護劑的防水性能

由圖1可見，水性保護劑的防水性能波動較小，油性的防水性波動較大，可能是因為水性保護劑與親水性水泥基材接觸潤濕性較好，容易在水泥基表面形成一層致密的膜或滲透到水泥基微孔中進行封孔；油性保護劑由于溶劑的種類不同，在水泥基材表面的潤濕性不同，導致其防水性能不同。

圖1 不同保護劑的防水性

油性保護劑的防水性能要高于水性保護劑的防水性能，油性體系其樹脂的交聯度要高于水性體系，在其與基材充分濕潤的前提下，能夠在其表面形成一層更致密的膜，有效的阻礙水分的進入，起到防水的目的。

3.2 耐洗刷性能

由圖2可見，油性保護劑的耐洗刷性要比水性的要好；水性成膜型保護劑的耐洗刷性能要比水性滲透型的要好，可能滲透型保護劑在施工后沒有深入滲透到水泥基材內部，經洗刷后滲透結晶保護劑脫落防水性能降低。

圖2 不同保護劑的耐洗刷性能

3.3 不同保護劑的耐酸堿性

由圖3可見，保護劑的耐堿性要比耐酸性要好，硫酸對保護劑及基材的腐蝕要比堿嚴重，酸中的H+對保護劑鍵的攻擊較強，保護劑被破壞；保護劑通過范德華作用力及氫鍵和物理作用力與基材黏接到一起，酸與水泥基材發生化學反應導致保護劑與基材整體發生脫落，因此耐酸性的吸水率出現大幅度的升高，從而表現保護劑的耐酸性不好，堿溶液為飽和氫氧化鈣溶液，其與堿性基材不會發生化學反應，保護劑的耐堿性要比耐酸性較好。

圖3 不同保護劑的耐酸堿性

3.4 不同保護劑的耐沾污與易清洗性

由圖4可見，耐沾污性能體現的是裝飾混凝土表面對污染物的排斥能力，成膜型保護劑的耐沾污性能優異于滲透型保護劑，b 和c 可見，用流動水沖洗后的樣板墨水印記幾乎消失，但是油性污染物在基板上的殘留較多，保護劑基體樹脂聚合物帶有親油性基團，流動水沖洗后油性污染物在基板上有殘留；b 和d 可見，成膜型的樣板經過清洗后與未污染的樣板清潔度幾乎一樣，滲透型的樣板墨水污染的印記還是很明顯，油性污染物清洗掉恩仍有殘留，成膜型保護劑在基材表面形成一層致密的膜污染物沒有滲透到基材內部，經過毛刷與清洗劑的清洗污染物被洗掉，而滲透型保護劑與基材結合，基材表面孔隙未被堵住，表面污染物經過1h 的時間通過毛細孔深入到基材內部，不易被清洗掉。

圖4 不同保護劑的耐沾污性

3.5 耐紫外老化性

據圖5可見，水性成膜型、油性成膜型、油性滲透型保護劑的耐紫外老化性都在80%左右，而水性滲透型保護劑的耐紫外老化性較差，水性滲透型保護劑為有機硅類石材保護劑，Si原子上連接的碳鏈可能較短，經過紫外光的照射，高能量的紫外光破壞了連接在Si原子上的碳鏈，使疏水性基團脫落，降低了保護劑的防水作用，從而保護劑的耐紫外老化性較差；成膜性保護劑的交聯程度較高，形成一層錯綜復雜的網絡結構膜，其耐紫外老化較好；油性保護劑。

圖5 保護劑的耐紫外老化性

4 結束語

通過不同保護劑在裝飾混凝土上的應用以及性能的檢測，成膜性保護劑的綜合性能要高于滲透性保護劑，裝飾混凝土的防水性能明顯提升。