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關于水性滲透型無機防水劑的一些理解

2022-04-14 18:35:12

引言

無機涂料配方中,硅溶膠的含量,乳液的復配,存儲穩定性等問題是繞不開的話題,在提高無機涂料的穩定性中Z要的一環就是挑選合適的粉料的,避免粉料中的二價金屬離子鈣離子,鎂離子等降低體系的穩定性。而在以硅溶膠等堿金屬硅酸鹽溶液等為主要成分的滲透結晶防水劑能起到作用就是利用了硅溶膠和鈣離子發生反應形成不溶性的物質,可封閉水泥砂漿與混凝土毛細孔道和裂紋。

水性滲透型無機防水劑的定義

認識這個行業,了解一個細分產品方法就是去看看產品相應的標準,標準相對來說會比較客觀公正的對產品進行定性介紹,至于大公司的產品說明書也可以看一下,想從某寶某東上去了解一類產品,你只會覺得世界上怎么有這么牛逼的產品,到處都能用,效果賊好,操作又簡單,只可惜大多數都是割韭菜。

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根據JC/T1018-2020《水性滲透型無機防水劑》的定義,水性滲透性無機防水劑(water based capillary inorganic water Proofer)是以堿金屬硅酸鹽溶液為基料,加入催化劑、助劑,經混合反應而成,并具有滲透性、可封閉水泥砂漿與混凝土毛細孔道和裂紋功能的防水劑。

防水元老級別人物沈春林教授在《水性滲透性無機防水劑》行業標準中介紹提到滲透性防水劑是根據美國樺青公司M1500 和永凝牌、神鷹牌等水性滲透型無機防水劑的作用原理,結合我國實際情況研制而成的一類新型水性無機建筑防水劑。

傳統意義上的滲透性防水劑的用途:

自80年代以來,水性滲透型無機防水劑在我國的建筑物防水方面,特別是混凝土類構筑物防水上得到了廣泛應用。如基礎地坪、地下室、人防坑道、機場跑道、公路、橋墩橋面、水塔(池)、儲槽(罐)容器、隧道涵洞等防水工程的內部或外部進行的密封防水和抗滲漏、抗風化處理時,經表面噴涂水性滲透型無機防水劑后建筑物可以承受1MPa以上的抗滲水壓。在水泥砂漿抹灰層防水上水性滲透型無機防水劑也有很多應用,如磚(石)砌體、預制混凝土構件(板)屋面等水泥砂漿抹灰剛性防水層的密封防水和抗滲漏。

中國建材行業標準《水性滲透型無機防水劑》的主要起草者沈春林、褚建軍等人曾提到水性滲透型無機防水劑是含有催化劑和載體的復合水劑溶液,能與混凝土中的游離堿類物質在催化劑作用下產生化學反應,偶聯生成不溶于水的凝膠體(晶體狀),從而堵塞內部孔隙,封閉毛細孔通道,在混凝土內部形成持久性防水效果。

反應機理:

水性滲透型無機防水劑中的堿金屬硅酸鹽能與混凝土孔溶液中的Ca(OH)2發生化學反應。典型的反應式如下:Na2SiO3+Ca(OH)2=CaSiO3 +2NaOH

雖然該反應也可以生成水化硅酸鈣晶體分隔毛細孔,但是受混凝土孔隙溶液中Ca2+的濃度所限,反應速度較慢。日本學者小林一輔的研究結果顯示,采用堿含量0.78%的普通水泥配制的水泥砂漿(水泥∶砂∶水=10.750.4)孔溶液的主要組成成分為Na+、K+和與其保持電性平衡的OH-,Ca2+含量微乎其微[9-10],可見Ca(OH)2大部分是以晶體狀態存在的。

在催化劑存在的情況下,催化劑會先與Ca2+發生反應生成鈣離子絡合物。由于鈣離子絡合物的粒級小,發生反應所需鈣離子的濃度大大低于上述形成硅酸鈣的反應,故在混凝土中極易發生絡合反應。所生成的鈣離子絡合物并不穩定,有SiO32-存在時,又會發生分解,生成更加穩定的水化硅酸鈣沉淀。隨著催化劑的不斷絡合、解離及水化硅酸鈣的生成,晶體不斷長大。在毛細孔壓力限制和催化劑的絡合、解離限制下,堿硅酸鹽與鈣離子反應生成的晶體不可能完全將孔隙填充密實,只能將孔隙分隔或細化,一般的氣體分子能夠通過,這也就是常說的“透氣不透水”狀態。

在整個反應過程中,催化劑只是加快了反應的進行,所生成的產物也主要是水化硅酸鈣凝膠,鈣離子絡合物的量很少。這也是利用XRD很難檢測到新晶體生成的原因。隨著反應的進行,晶體不斷成長,當所生成的晶體將毛細孔堵塞到水分子不能通過時,各活性物質的傳輸介質消失,混凝土同時處于不漏水狀態?!巴笟獠煌杆睜顟B使混凝土內的水分會逐漸蒸發,混凝土慢慢干燥。當基體處于完全干燥的狀態時,基體內和涂層中的催化劑和堿金屬硅酸鹽由于缺乏傳輸和反應的介質便停止了反應,即處于所謂的“休眠”狀態。

當混凝土受不均勻載荷、地基沉降、外力沖擊、溫差變化等物理作用產生微裂紋等缺陷時,如果有水分進入,催化劑在獲得水環境后,重新溶解并電離,在濃度差的作用下發生擴散作用。此時,裂縫周圍的催化劑擴散到裂縫處與Ca(OH)2重新開始反應,生成不溶物堵塞裂縫。由于絡合-沉淀結晶反應生成的晶體與水泥水化形成的結晶體相近,它們之間不存在相容性的問題,Z終與基體融為一體,封閉毛細管道,增加混凝土的密實度,提高混凝土的抗滲性。

此外,在通常的水化過程中,由于水化硅酸鈣的包裹作用,約有25%的水泥不會水化。在催化劑和堿金屬硅酸鹽與Ca2+離子不斷反應的過程中,Ca(OH)2晶體不斷溶解,不溶于水的晶體不斷生成,被Ca(OH)2覆蓋的未水化水泥顆粒被釋放出來。

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