一種新型的液體混凝土防水劑的制備

蔣禹，鄧磊，陳文紅，謝大銀，張波

（貴州科之杰新材料有限公司，貴州 龍里 551206）

0 引言

混凝土在建筑物中占主要成分，混凝土的質量關系到建筑物的質量，混凝土長期處于各種環境中，往往會對其造成不同程度的損害，經常出現滲透現象[1]。利用防水劑使混凝土更加密實，減緩混凝土滲漏是十分重要的，所以，防水在建筑工程中占有十分重要的地位，防水材料是影響建筑物滲漏的主要因素[2]。

目前，國內所用混凝土防水劑有粉體和液體兩種，粉體對環境的污染較大，而且使混凝土強度及耐久性都有所降低，并不能起到有效的防水作用，液體防水劑性能也不理想，往往添加和不添加對混凝土性能影響不大。

為了使混凝土具有高抗滲、高耐久性，本文利用聚乙二醇、甲基丙烯磺酸鈉、對苯二酚等作基料，在催化劑過硫酸銨的作用下，合成無色透明液體防水劑，用以改善混凝土和易性和密實性，利用有機硅結合空氣中二氧化碳和水在混凝土表面和內部形成憎水膜，排斥空氣中的水及有害液體，再通過無機鋁鹽的補償收縮性能使混凝土結構不變形，綜合三種物質的性能，合成一種有機無機結合的液體混凝土防水劑，從多方面改善混凝土的性能。

1 試驗

1.1 試驗原材料

聚乙二醇：PEG 2000，工業級，白色粉末，上海凱茵化工有限公司；甲基丙烯磺酸鈉：SMAS，工業級，白色粉末，三東壽光松川工業助劑有限公司；對苯二酚：NA，工業級，白色結晶，鄭州智遠化工產品有限公司；過硫酸銨（APS）：工業級，白色晶體，濟南鑫雅化工有限公司；甲基硅酸鋰：工業級，無色液體，高安市科盛硅業有限公司；明礬：工業級，無色透明狀結晶，淄博越洋化工科技有限公司；水泥（C）：紅獅P·O42.5，貴州紅獅水泥有限責任公司；砂子（S）：標準砂 S1，廈門艾思歐標準砂有限公司；白砂 S2，青砂 S3，細度模數：2.5～3.0，北京市政建設有限公司；石子（G）：7～20mm連續級配，北京市政建設有限公司；拌合水（W）：自來水；減水劑（S08E）：固含量：10%，貴州科之杰新材料有限公司；市售防水劑：SS-FS，黃色液體，固含量：5%。

1.2 樣品的制備

A 料：SMAS+W=0.82g+40g；

B 料：APS+W=0.05g+50g。

在 500mL 的三口燒瓶中加入 200g 水，然后加入聚乙二醇 15g，對苯二酚 2.1g，升溫到 80℃，攪拌30min，開始滴加 A 料和 B 料，A 料 3h 滴加完全，B料 3h20min 滴加完全。然后降溫到 40℃，添加少量的甲基硅酸鋰及明礬，攪拌30分鐘，制得一種有機無機混凝土防水劑（Point-FS），固含量 5%。

1.3 試驗配合比

根據 GB/T 2419—2005《水泥膠砂流動度測定方法》進行砂漿性能試驗。防水劑 Point-FS 和防水劑 SSFS 在表中統一用 FS 表示。砂漿試驗配合比見表 1。

表1 砂漿試驗配合比 kg/m3

根據 GB 8076—2008《混凝土外加劑》進行 C30 混凝土性能試驗，混凝土配比見表 2。

表2 混凝土試驗配合比 kg/m3

2 結果與討論

2.1 防水劑砂漿性能對比

按照砂漿設計配合比的摻量分別做三組砂漿試驗，以比較防水劑砂漿性能上的區別，以未摻防水劑的砂漿試驗為空白對照，摻防水劑 SS-FS 的砂漿和防水劑Point-FS 的砂漿為對比砂漿，砂漿流動度如表 3。

表3 砂漿流動度

由表3可看出，與空白對照試驗相比，摻 SS-FS 的砂漿初始流動度減小了 19mm，半小時和一小時保坍性能也減小；摻 Point-FS 的砂漿相對于基準砂漿初始流動度增加了 9mm，半小時和一小時保坍性能也稍微增加，Point-FS 具有一定減水率，而 SS-FS 能在一定程度上影響砂漿減水率。

2.2 防水劑砂漿抗滲試驗對比

分別制備三組砂漿，未摻防水劑的空白試驗、摻SS-FS 的砂漿合摻 Point-FS 的砂漿為對比砂漿。將裝入砂漿抗滲圓模，等終凝后脫模養護7天，以防水劑摻量4.0% 分別做砂漿抗滲對比試驗，砂漿抗滲試驗如圖 1和表 4。

圖1 砂漿抗滲試驗

表4 砂漿滲透防水試驗數據

由抗滲試驗可知，空白砂漿試驗、摻 SS-FS 的砂漿以及摻 Point-FS 的砂漿滲透壓力分別為 0.28MPa、0.47MPa 和 0.88MPa，摻 SS-FS 的砂漿與空白砂漿的抗滲壓力比為 167%，摻 Point-FS 的砂漿與空白砂漿的抗滲壓力比為 314%，Point-FS 同摻量下抗滲壓力較 SSFS 高，完全滿足砂漿抗滲壓力比一等品要求（一等品為 300%）[3]。

2.3 防水劑的混凝土面效果對比

制備一塊混凝土試塊，試塊表面平整且各點的抗壓強度相近，無明顯蜂窩麻面。在混凝土試塊的表面從左至右分別涂抹 Point-FS、SS-FS，右側不涂抹任何防水劑作空白對照。7天后在混凝土表面滴加水滴，防水效果如圖 2。

圖2 混凝土表面防水試驗

從圖2可明顯看出，涂抹 Point-FS、SS-FS 后的混凝土表面水滴凝聚成水珠狀態，未涂抹防水劑的混凝土表面水滴迅速滲透，30min 后，試塊表面水滴均消失，從試塊側面可看出水滴在試塊表面滲透的深度，如圖3。

圖3 混凝土試塊側面對比圖

從圖3可明顯看出，涂抹防水劑 Point-FS 的試塊表面水分滲透較少，約 5mm 左右，其余水分主要通過揮發作用而消失掉；涂抹防水劑 SS-FS 的試塊表面水分滲透較 Point-FS 多約 12mm 左右，大部分水滲透到試塊內部；空白對照的水分滲透約 20mm，且滲透面積較大，大部分水通過滲透作用而進入試塊內部，揮發較少。對比試驗說明，與防水劑 SS-FS 相比，防水劑 Point-FS 的表面防水功能已得到明顯改善。

2.4 防水劑混凝土性能對比

為了進一步比較混凝土防水劑性能的區別，分別按照混凝土配合比設計三組混凝土，未摻防水劑的空白混凝土、摻 SS-FS 的混凝土和 Point-FS 的混凝土為受檢混凝土，減水劑摻量 1.4%，防水劑摻量 4.0%，將二者均勻混合后加入混凝土攪拌機中攪拌 2min，以比較兩種防水劑對混凝土性能的影響，試驗如表 5。

由表5可看出，空白混凝土初始和 3h 坍落度/擴展度分為 230mm/630mm、210mm/450mm，摻 Point-FS混凝土初始和 3h坍落度/擴展度分為 230mm/640mm、215mm/520mm，摻 SS-FS 的混凝土初始和 3h 坍落度和擴展度偏小，Point-FS 具有一定減水率，SS-FS 的加入使混凝土減水率減小；從混凝土凝結時間來看，空白混凝土、摻 SS-FS 的混凝土和摻 Point-FS 的混凝土成遞增趨勢；從混凝土滲透高度比看，摻 SS-FS 的混凝土為 38%，達到合格品要求[3]，摻 Point-FS 的混凝土為27%，達到一等品要求[3]；從抗壓強度看，摻 SS-FS 的混凝土和摻 Point-FS 的混凝土都具有提高強度的作用，摻 Point-FS 的混凝土強度提高較明顯。綜合混凝土坍落度、擴展度、凝結時間、滲透高度比、抗壓強度看，Point-FS 使混凝土性能提高，是一款比較理想的液體混凝土防水劑，可以進行實際推廣使用。

表5 防水劑混凝土性能測試

3 結論

（1）本文制備的新型液體混凝土防水劑主要利用甲基硅酸鋰參與合成，甲基硅酸鋰能結合空氣中二氧化碳和水在混凝土表面和內部形成憎水膜而起到防水作用，再通過無機鋁鹽的補償收縮性能使混凝土結構不變形而起到混凝土密實防水效果。

（2）本文制備的防水劑 Point-FS 具有表面防水和內部抗滲的作用。即可通過簡單涂抹在混凝土表面起防水作用，也可與混凝土減水劑一起拌制混凝土而起混凝土抗滲防水作用。

（3）本文制備的防水劑 Point-FS 與市售的防水劑SS-FS 相比，具有一定減水率，可使混凝土擴展度略微增大，且 28d 混凝土強度明顯增大，滲透壓力比等參數均能達到一等品要求，是一款較為理想的有機無機復合型高性能混凝土防水劑，可進行實際生產應用。