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我國現階段正處于大規模建設階段,混凝土和鋼筋混凝土是建設中最主要的材料。混凝土常因耐久性不足而影響建筑物的使用壽命。影響混凝土耐久性一個很大因素就是水分的侵入。水分的侵入是混凝土碳化、硫酸鹽腐蝕、氯鹽對鋼筋腐蝕的必要條件。水作為運輸載體,把溶于水中的CO2,SO2,SO42+,Cl-帶入混凝土中,對混凝土造成腐蝕破壞。同時,水分的侵入使膠結體Ca(OH)2和CSH-gel溶解,嚴重影響混凝土的耐久性。因此,對混凝土進行防水處理以提高混凝土的抗滲性是提高耐久性的有效方法。

有機硅防水劑是一種理想的防水劑,它不僅有良好的防水性,而且具有良好的耐酸、耐堿、耐高溫性,還具有良好的防污性,能防止混凝土土壤化。

1 有機硅防水劑的作用機理

有機硅防水劑是斥水性防水劑。當有機硅防水劑硅基基材表面時,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有機硅氧烷水膜。這種增水膜有幾個納米厚,不影響混凝土的外觀,能阻止基材毛細管對水的毛細作用,從而阻止了水分的侵入。同時又不堵塞毛細管,使混凝土保持良好的通氣性。

2 有機硅防水劑的種類及特點

2.1 水溶性有機硅防水劑

水溶性有機硅防水劑是一種以水為介質,有機揮發物低的環保型防水材料。主要有烷基硅酸鹽、烷基硅氧烷硅烷、高沸硅醇鹽、聚烷基羥基硅氧烷等。

2.1.1 烷基硅酸鹽

烷基硅酸鹽包括甲基硅酸鈉(鉀)、乙基硅酸鈉(鉀)等。其中,甲基硅酸鹽最為普遍使用,它是第一代有機硅防水劑,為無色或淡黃色透明液,呈堿性,pH=12~14,為小分子水溶性聚合物。甲基硅酸鹽硅基基材表面與大氣中的CO2反應生成甲基硅酸,甲基硅酸中的羥基與硅基基材中羥基產生脫水反應,甲基硅酸中的羥基之間也發生脫水反應形成表面帶有烷基的增水膜。此增水膜使水與基材表面和毛細管表面的接觸角為100°~130°以上,水分無法滲入。同時又沒有堵塞毛細管,水氣可以自由出入,使基材保持良好的“呼吸性”。

烷基硅酸鹽的憎水性在一定范圍內隨烷基碳數的增加而增加。乙基硅酸鈉7h吸水率僅為甲基硅酸鈉的1/14。而烷基中的碳數過大時,吸水率反而有所增加。烷基的碳數增加,增加了增水膜的厚度,從而提高了基材的抗滲性。而當烷基的碳數過大時使烷基硅酸鹽的滲透能力降低,和基材結合能力下降,進而造成憎水能力下降。