混凝土渗透结晶材料渗透深度与混凝土龄期的关系.pdf

全 国中文核 心期刊 杆癯 建蟓 中 国 科 技 核 心 期 刊 混凝土滢蘑结晶材料滢透深度与 混凝土龄期羽关系 王可 良 ， 隋同波 ( 1 山东水利科学研究院， 山东 济南2 5 0 0 1 4 ； 2 中材国际工程股份有限公司， 北京 1 0 0 0 8 0 ) 摘要 ： 为研究混凝土渗透结晶材料中活性组分对混凝土组成的化学作用， 反应可能生成的结晶产物及活性离子的渗透深度。 利 用扫描电镜和 x衍射仪测定渗透结晶材料在混凝土中的渗透深度。结果表明 ， 掺有渗透结晶材料的水泥浆 中各主要衍射峰没有发 生变化 ， 只是峰的相对强度发生了变化 。 渗透结 晶防水材料中的活性化学物质 与 C a ( OH ) 生成的结 晶体 ， 能很好地渗入混凝 土微裂 缝 中， 渗透深度随龄期的增长而逐渐加深 。龄期为 1 8 0 d时， 在 1 2 0m m处可见少量结晶体 。 关键词 ： 渗透结晶材料； 渗透深度； 龄期； 扫描电镜； x衍射 中图分类号： T U 5 6 1 6 5 文献标识码 ： A 文章编 号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 2 ) 0 2 0 0 7 8 0 3 Re l a t i o n o n p e n e t r a t i o n d e p t h a n d a g e s o f c o n c r e t e wi t h p e r me a t e d c r y s t a l l i n e ma t e r i a l s WANG Ke l i c mg ， S UI T o n g b o 。 ( 1 S h a n d o n g Pr o v i n c i a l Wa t e r Re s o u r c e s Re s e a r c h I n s t i t u t e ， nn a n 2 5 0 01 4， S h a n d o n g ， C h i n a： 2 S i n o ma I n t e rna t i o n a l E n g i n e e ri n g C o L t d ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 0 ， C h i n a ) Abs t r ac t ： I n o r d e r t o s t ud y c h e mi c a l a c t i o n o n c o mp o s i t i o n o f c o n c r e t e， r e a c t i o n c r y s t a l l i z a t i o n a n d p e n e t r a t i o n d e p t h o f a c t i v e i o n f o r a c t i v e c o mp o n e n t of p e r me a t e d c r y s t a l l i n e ma t e ria l s Pe n e t r a t i o n d e p t h o f p e rm e a t e d c rys t a l l i n e ma t e ria l s i n c o n c r e t e h a d b e e n d e t e rm i n e d wi t h S c a nn i n g El e c t r o n Mi c r o s c o p y a n d X r a y T h e r e s u l t s s h o we d t h a t t h e ma i n d i f f r a c t io n p e a k o f t h e mo r t a r wi t h p e r me a t e d c r y s t all i n e ma t e ria l s h a d n o c h a ng e， b u t r e l a t i v e i n t e ns i t y of p e a k h a d c h a n g e Re a c t i o n c rys t all i z a t i o n of a c t i v e c o mp o n e n t i n p e r m e a t e d c rys t a l l i n e md t e r i als a n d C a ( 0H ) 2 i n c o n c r e t e p e rme a t e d i n c r a c k o f c o n c r e t e A n d p e n e t r a t i o n d e p t h i n c r e a s e d wi t h i n c r e a s i n g o f a g e s A f e w of c r y s t a l l i z a t i o n c a n b e r e a c h e d 1 2 0 n n n a t t h e a g e o f 1 8 0 d Ke y wor ds ： p e rm e a t e d c r y s t a l l i n e ma t e rials ： p e n e t r a t i o n d e p t h ； a g e s ： S c a n n i n g El e c t r o n Mi c r o s c o p y ： X r a v O 引 言 渗 透 深 度 ， 以 了 解 该 材 料 渗 透 结晶 的 微 观 机 理。 混凝土渗透结晶防水材料中含有的活性化学物质通过载 体向混凝土内部渗透， 并在混凝土中形成不溶于水的结晶体， 填塞混凝土中的毛细孔道及宏观微裂缝， 从而使混凝土致密、 防水l】 。 】 。近年来， 水泥基渗透结晶防水材料在地铁、 隧道、 大 坝、 地下室等混凝土结构防水工程中应用越来越广泛 ， 并 取得了较显著的经济效益及社会效益。 尽管工程应用较广泛， 但对渗透深度仍存在不同的见解9 - 0 1 。 本文采用扫描电子显微 镜( S E M ) 和x衍射仪， 研究渗透结晶防水材料在混凝土中的 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 1 0 1 0 作者简介 ： 王可 良， 男 ， 1 9 7 2年 生， 山东梁 山人 ， 博士 ， 工程 师。地址 济南市 历山路 1 2 5号， E - m a i l ： k e l i a n g w a n g 1 2 6 c o m。 7 8 新型建筑材料 2 0 1 2 2 1 试验 1 1 试件制备 按mo k ) ： m( 水泥) = 1 ： 3 5 成型1 5 0 m m x l 5 0 m m x l 5 0 m m 水泥浆试件4 块， 1 d 后脱模。除1 块试件表面不涂抹渗透结 晶防水材料作为基准试件外，其余3 块试件的表面涂刷 1 层 按照m( 渗透结晶防水材料) ： m( 水) ： m( 水泥) - 0 2 5 ：4 ： 1 0 配制 的混凝土渗透结晶防水材料， 涂刷完毕后， 放入标准养护室养 护2 8 d ， 取出后破碎。 1 2 试验方法 在基准试件距表面2 5 m m处取试样， 其余 3 块试件分别 在距涂层表面2 5 m m 、 5 0 h i m和7 5 m ff l 处取样，取样面积为 2 5 m m x 2 5 m m ，将取出的各试样放入 1 0 5 的烘箱中烘 6 h ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 王可良， 等： 混凝土渗透结晶材料渗透深度与混凝土龄期的关系 进行S E M分析； 同时， 用研钵磨细， 放入干燥器中数小时， 进 行X R D测试。 2 试验结果与讨论 2 1 XR D射线衍射分析 X R D测试结果见图1 一 图4 。 _ j 5 O 0 2 0 O O 4 O O O 5 5 0 O 2 ( ) 图 1 未涂防水材料混凝土距表面 2 5 m m水泥石的 X R D分析 l l 上 I 5 O 0 2 O O O 4 0 0 O 5 5 O 0 2 8 ( 。 ) 图 2 距涂抹防水材料混凝土表面 2 5 mi ll 水泥石的 X R D分析 ： 邮 z一 一 一 ， I v l j 一 比 较图1 图4 可以看出， 涂有渗透结晶防水材料的水泥 浆试件的各主要衍射峰及其相对位置都没有发生变化，说明 没有新的晶相生成， 但衍射峰的相对强度却发生了变化。 对于 基准试件， C a ( O H ) 的主峰强度值明显大于水化硅酸钙的主 峰强度值， 说明在基准试件中， C a ( 0 H ) 的相对含量大于水化 硅酸钙晶体的相对含量。但对于涂有渗透结晶防水材料的水 泥浆试件， 比较图 1 和图2 、 图3 ， C a ( 0 H ) ： 的主峰强度值相对 下降越多，水化硅酸钙的主峰强度值相对提高越明显。这说 明，渗透结晶防水材料中的活性化学物质能很好地渗入混凝 土中， 并与 C a ( 0 H ) 发生反应， 生成水化硅酸钙不溶性结晶 体， 使C a ( O H ) 相对含量降低。 比较图4 和图3 、 图2 ， 随着距 涂层越远， C a ( O H ) 的主峰强度值相对下降越少， 水化硅酸钙 的主峰强度值相对提高也越不明显，这说明活性物质渗透到 7 5 m m位置的数量较少。 2 2 S E M 分析 从X R D分析结果可知， 所研制的渗透结晶防水材料确实 能够在混凝土基体中的不同位置生成不溶性结晶体水化硅酸 钙。 为进一步直观地观测晶体形貌， 利用S E M测试手段， 分析 混凝土内部不同位置的结晶状况( 见图5 图8 ) 。 为研究材料渗透深度，试验过程中成型的混凝土试件水 灰比较大， 结构比较疏松， 存在大量孔隙。孔隙中存在大量粗 细不同的针柱状产物， 这些产物可能为钙矾石。 由图6 和图7 5 0 0 2 0 0 0 4 O O 0 5 5 0 0 2 0 ( ) 图5 未涂防水材料混凝土距表面 2 5 m i l l 水泥石的 S E M照片 图3 距涂抹防水材料混凝土表面 5 0 m m水泥石的 X R D分析 i 轰 - 1 ， 5 0 0 2 0 0 0 4 0 0 0 5 5 0 0 2e ( 。 ) 图4 距涂抹防水材料混凝土表面 7 5 mm水泥石的 XR D分析 图6 距涂抹防水材料混凝土表面 2 5 mm水泥石的 S E M照 片 N E W BUI L DI NG M ATE R I AL S 7 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 王霞， 等： 单组份柔性防水灰浆的研究 2 5防水机理分析 聚合物防水灰浆的性能是由它的宏观和微观结构所决 定， 因此， 改变聚合物防水灰浆内部的孔结构是提高其防水能 力的关键。减少联通毛细孔或者把联通孔变成封闭孔是防水 的有效手段网 。在设计试验中， 可以从以下几个方面进行配方 的调试。 ( 1 ) 选用防水性优异的乳胶粉。防水粉料加水搅拌后， 乳 胶粉快速均匀地分散在防水灰浆中， 随着水泥的水化、 表面水 分的蒸发或者基层对水分的吸收， 浆体内的水分逐步消耗， 乳 胶颗粒的移动自 然受到了限制，水与空气的界面张力促使乳 胶颗粒逐渐排列在水泥浆体的毛细孔内或砂浆界面上4 1 ， 随着 乳胶颗粒的相互接触， 颗粒之间网络状水分通过毛细管蒸发， 由此产生的高毛细张力施加于乳胶颗粒表面，引起乳胶球体 的变形， 并使它们联系到一起， 这样就形成了一个立体的乳胶 膜， 其能有效地阻碍水分的通过， 形成较好的防水能力。 ( 2 ) 选用高性能聚羧酸减水剂。高效减水剂的加入， 使水 灰比大大减小。 水灰比的减小提高了浆体密实性， 降低了硬化 后浆体的孔隙率， 从而提高了单组份防水灰浆的防水能力嘲 。 3 单组份防水灰浆的优势 且不再运输液料中的水分， 有效降低运输成本。 ( 5 ) 其施工方便， 节省。不会出现双组份防水液料打开无 法保存的麻烦， 可以随意拌合各种计量的防水灰浆， 进行防水 施工； 且不会出现由于工人素质而引起， 液料和粉料混合不均 的问题。 4 结论 ( 1 ) 单组份防水灰浆是结合无机、 有机防水材料等多种原 理研究发明的一种新型防水涂料。 其在 1 5 2 0 m m薄层施工 的情况下， 能够达到良好的防水效果， 且随着可再分散乳胶粉 掺量的增加， 防水浆料的柔韧性提高。 ( 2 ) 采用宝辰化学公司生产的纯丙烯酸胶粉6 0 4 1 A ， 掺量 7 5 以上可以配制满足 1 5 m m薄层涂刷施工， 4 8 h闭水试验 不透水， 横向变形达到5 0 m m以上的单组份柔性防水灰浆。 ( 3 ) 单组份防水灰浆具有双组份所具备的一切性能优势， 如耐久性、 耐水性、 耐候性等。 参考文献 川 1 李金春， 吕明， 苏雪筠， 等 K l l 通用型防水涂料的探讨【 J 1 山东建 材， 2 0 0 6 ( 5 ) ： 4 2 4 5 ( 1 ) 生产中减少了双组份中液料的配制程序， 降I f T生产 2 孙永波， 曾力， 黄站峰， 等掺合料及复合化学防 水物质 对砂浆抗 成本。 渗性能影响的研究【 J 新 型建筑材料， 2 0 1 0 ( 1 o ) ： 7 2 7 4 ( 2 ) 在存储过程中降低了液料因为温度或者霉菌变质的 3 1贾建军， 王会元， 沈恒_ 聚合物水泥防水灰浆的 研制和应用【 J 1 新 危险， 并有效延长了保质期。 型建筑材料， 2 0 1 0 ( t 0 ) ： 8 1 8 3 ( 3 ) 在包装过程中， 减少了 液料的包装程序； 包装材料可以 4 】张玉 江- 高粘结高抗渗在役混凝土复合增强材料制备及其机理 不用硬质塑料桶装， 改用袋装， 包装费用可以节省9 0 以上。 研究【 D 】 _ 郑州： 郑州大学， 2 0 0 9 ( 4 ) 在运输过程中， 袋装的单组份防水灰浆比双组份桶装 i s 赵铁军， 李淑进 混凝土的强度与渗透性 建筑技术， 2 0 0 2 ( 1 ) ： 的防水灰浆更为方便， 相同体积下能够运输更多的防水涂料， 2 0 A _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ - 。 _ _ _ _ _ - b _ _ _ _ _ _ 1 - ( 上接 第 8 0页) 5 陈光耀， 吴笑梅， 樊粤明 水泥基渗透结晶型防水材料的作用机 质能够和C a ( O H ) 2 反应， 具有渗透结晶功能， 填充混凝土微 理分析 J 新型建 筑材料， 2 0 0 9 ( 8 ) ： 6 8 7 1 裂缝。混凝土龄期延长， 渗透深度逐渐增大。 6 唐酞峰冰泥基防水涂料中低钙粉煤灰活化性能 研究 J 】 建筑材 料学报 ， 2 0 1 0 ， 1 3 ( 4 ) ： 5 4 0 5 4 4 参考文献： 7 邢 李 进 ， 姚 志 华 ， 张 保 立 ， 等 渗 透 型 防 水 涂 料 对 混 凝 土 抗 盐 冻 性 【 1 王丹， 张玉奇， 曾昌洪， 等 水泥基渗透结晶型防水剂的性能研究 的影响 J 】 _ 水利与建筑工程学报， 2 0 1 0 ( 8 ) ： 6 9 7 0 及微观 分析新 型建筑材料 ， 2 0 0 8 ( 2 ) ： 7 7 8 0 8 黄伟， 王平 ， 尹万云 ， 等 渗透结 晶型裂缝 自愈合混凝土的抗渗性 2 宋力， 张旭， 杨士海， 等 优止水高效防水剂在海工混凝土防腐中 能及其机理 J 混凝土， 2 0 1 0 ( 8 ) ： 2 8 - 3 0 的应 用 J 】 人 民长江 ， 2 0 0 8 ， 3 9 ： 6 3 6 4 9 黄蓓 ， 吴淼 ， 钱春 香 混凝土裂 缝的表 面处理 方法对 防水 性能 的 【 3 】 蒋正武， 唐家骅 水泥及渗透结晶型防水材料在大坝中的应用叨 影响 J 混凝土与水泥制品， 2 0 1 0 ( 4 ) ： 5 8 6 1 新型建筑材料 ， 2 0 0 1 ( 8 ) ： 2 1 2 2 1 0 1 方永浩 ， 安普斌 ， 赵 伟 ， 等 裂缝 水泥基 材料 的渗 透溶蚀 及其 自 4 】 徐 明根 水泥基 渗透结 晶型 防水材料渗透 深度扫 描电镜和能谱 愈 J 】 硅 酸盐学报， 2 0 0 8 ， 3 6( 4 ) ： 4 5 1 _ 4 5 6 分析 J 铁道科学与工程学报， 2 0 0 5 ( 2 ) ： 6 8 7 0 A 9 8 新型建筑材料 2 0 1 2 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m