憎水型原材料对水泥基填缝剂的性能影响

憎水型原材料对水泥基填缝剂的性能影响

蒲泳维

佛山市质量计量监督检测中心

摘要：建筑工程的发展，促进了我国经济的进步。中国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，人们追求生活的舒适感和幸福感，自然对自己的居住和工作环境有了更高的要求。对建筑的高期望和高要求，促使建筑装饰材料发展的空前繁荣。水泥基填缝剂与瓷砖、石材等装饰材料配合使用，其品质的好坏不仅直接影响墙面的装饰效果，甚至可能促使雨水通过填缝剂进入墙体，从而导致墙体渗漏，因此水泥基填缝剂也由普通型向低吸水改进型发展。

关键词：憎水型原材料；水泥基填缝剂；性能影响

引言

随着我国建筑工业化的不断推进,装配式建筑与混凝土预制构件得到了长足的发展。而无论是预制构件还是装配式建筑都需要混凝土的强度尽早、尽快形成,以达到快速脱模、缩短施工周期、节约时间和成本的目的。传统的蒸汽或蒸压养护虽然能够在较短的时间内快速提高混凝土的强度,但存在能耗大、成本高的弊端。而在水泥基材料中加入一定的成核剂是达到以上目的的一种有效手段,成核剂除具有促进水化、加速凝结的作用外,还有助于改善界面结构和提高耐久性。

1纤维性能对混凝土复合材料的影响

1.1纤维形态的影响

不同类型的纤维对混凝土复合材料的影响无疑是最大的，但通常可以在复合材料的制备之间优选出适合作为增强相的纤维类型，如高温服役环境下优先使用玻璃纤维、玄武岩纤维或陶瓷纤维等，而对于道路、桥梁等耐磨、需求一定韧性的情境下优先选择化学合成高分子有机纤维等，那么除去纤维类型的影响之外，纤维的形态无疑是影响水泥基复合材料力学性能最为重要的因素之一。谈及纤维的形态特征，不外乎三点：长度、直径和截面形状。按照纤维的长度可以将增强纤维分为长纤维和短纤维，长纤维和短纤维对水泥基复合材料的影响在两个方面：分散性和抗裂纹。不管是何种类型的纤维，纤维和混凝土的热膨胀系数相差较大，这就意味着纤维和复合水泥基材料的接触面越大，越容易出现纤维和材料界面的分离，产生微裂纹，尤其发生在当纤维和基体材料的粘合度不够的复合材料中，较为典型的例子就是聚乙烯纤维增强复合混凝土材料，故而，增强相中纤维以短纤维出现较多。但长纤维对已经产生裂纹的复合材料具有桥连的作用不可忽视。由于无机纤维脆性较大，所以常常是以短纤维的形式存在，但有机纤维的韧性和强度较高，制备出的纤维多为长纤维，所以在制备复合混凝土材料时，会对原本长纤维的有机纤维做切割处理。短纤维除了可以减少微裂纹的萌发之外，更对裂纹的扩展有一定的抑制效应。这种抗裂纹生长是通过纤维对混凝土材料的固定效应实现的。而相同的添加体积下，短纤维对强韧性的增强比例更大，根据研究人员的研究结果，这可能是长纤维在混凝土中分散程度不够，纤维之间的团聚造成的。

1.2纤维体积分数的影响

纤维增强复合混凝土材料中，添加纤维的体积分数是一个十分需要注意的点，并不是纤维添加越多，复合混凝土的力学性能更好，在添加纤维的体积分数变化中，存在一个增强效应的极值，一般将添加的纤维体积分数归类为三档：低体积分数(<1%)、中体积分数(1%~2%)和高体积分数(>2%)。许多研究人员对不同类型的纤维添加体积对水泥基复合材料的增强效应进行了研究，结果发现，对于钢纤维来说，1.5%体积分数下的钢纤维对复合混凝土材料的力学性能提升最大；而碳纤维的体积分数为1.0%时复合混凝土的弯曲强度最大；对于聚丙烯纤维来说，0.56%体积分数表现出最好的抗拉强度。因此，对于不同类型的纤维，都有添加量的最佳值，需要大量实验的探索来确定最佳的配比。

2试验情况

2.1试验用原料

（1）P.W52.5白水泥：阿尔博波特兰（安庆）有限公司，白度大于87，28d抗折强度8.5MPa，28d抗压强度55.9MPa；（2）重钙粉：河北燕西矿产品加工厂，200目和325目，白度均大于85；（3）可再分散乳胶粉：德国瓦克，普通型5044N，憎水型8034H；（4）有机硅憎水剂：美国道康宁SHP50。

2.2试验方法

经过前期的试配试验，基本确定了水泥基填缝剂中各类原材料的用量范围，现固定同一个配合比，分别采用普通型5044N胶粉、憎水型8034H胶粉以及普通型5044N胶粉添加有机硅憎水剂的三个方案，依照《陶瓷墙地砖填缝剂》（JC/T 1004-2017）的要求拌和、成型、养护试件并进行标准试验条件下抗折抗压强度、冻融循环后抗折抗压强度和吸水量性能检测。抗渗性能试验、冻融后的质量损失率和强度损失率依照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》（JGJ/T 70-2009）进行测定和计算。

3结果与讨论

3.1力学性能

三种样品均满足填缝剂在标准试验条件下和冻融循环后抗折强度大于2.50MPa、抗压强度大于15.0MPa的要求，但是采用憎水性胶粉取代普通胶粉或是在普通胶粉中添加憎水剂都会降低填缝剂的抗折抗压强度，并且憎水剂对强度的影响更加明显，说明有机硅憎水剂和水反应生成的聚合物膜，一方面提高了水泥砂浆的憎水性，但是也在一定程度上阻止了水泥持续的水化而使强度降低。观察冻融循环后的样品试件，普通胶粉A1和憎水性胶粉A2的试件表面均会出现起皮、剥落现象，而掺入憎水剂的A3样品试件冻融前后无明显变化，质量损失率明显降低。

3.2憎水性能

采用憎水型胶粉取代普通胶粉时，可以改善填缝剂内部微观孔道的表面极性从而降低吸水量，但在具有一定压力的水环境中，无法阻止水压进入样品的孔道内部，因此并不能改善填缝剂抗渗性能。而憎水剂在水泥浆的高碱性环境下，硅烷中亲水的有机官能团水解形成高反应活性的硅烷羟基团，硅烷羟基团继续同水泥水化产物中的羟基基团进行不可逆反应形成化学结合，从而使硅烷牢牢地固定在水泥砂浆孔壁的表面。由于憎水的有机官能团朝向孔壁的外侧，使得孔隙的表面获得了憎水性，因此为填缝剂带来了持久的、整体性的憎水效果。

4水泥基复合材料的分类及应用

4.1固不漏界面剂

固不漏界面剂是应用于建筑工程中防水界面的粘结处理复合材料的新型绿色环保的聚合物改性水泥基复合材料。当使用聚合物改性水泥基复合材料作为外墙装修的主要材料时，对墙体进行前处理是必须的步骤，使用毛刷等工具将固不漏界面剂在墙体上涂抹均匀，使得外墙的表面达到光滑平整的状态，以使外墙表面更顺利地进行防水层的施工。值得注意的是，当涂抹的厚度稍小时可能会出现局部区域无法抹涂均匀的情况，所以一般而言施工固不漏界面剂涂抹的厚度在1cm左右，等待固不漏界面剂硬化后进行防水抹面的施工工程。而防水抹面的施工也需要达到一定的厚度，一般在需要达到5mm左右。固不漏界面剂除了给防水抹面一个较好的施工环境，也能将墙体的水泥砂浆和墙体紧密结合，当防水抹面施工完毕后并找平后，在自然状态下养护后会和整个外墙呈现高强度的防水层。

4.2防水胶结粉在外墙涂料装饰上的应用

在外墙装修过程中，涂料的涂装过程需要对墙体和涂料有找平刮腻步骤，防水胶结粉的应用就是作用在此，其本质作用机理是对将涂膜进行厚质化，一般而言防水胶结粉会在墙面和涂抹的界面进行施工，通过保证墙体表面平整来达到维持涂膜整体完整功能性和厚质化的作用。防水胶结粉的防水功能也较为优秀，可以有效地防止界面间的空鼓等现象导致的渗水，加强涂抹和外墙基体之间的结合力，使涂膜的耐久性更好。

结语

憎水型胶粉和憎水剂都会降低填缝剂的抗折抗压强度，并且憎水剂对强度的影响更加明显；憎水型胶粉取代普通型胶粉能明显降低水泥基填缝剂的吸水量，但无法改善其抗渗性能，而普通型胶粉内掺憎水剂能同时改善水泥基填缝剂的吸水量和抗渗性能。在实际应用中，憎水剂的价格远远高于憎水型胶粉，因此可依据客户对水泥基填缝剂性能的具体要求，综合考察原材料成本，来选择配制方案。

参考文献

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[2]冯晶.有机硅憎水剂在建筑上的应用[J].四川建材，2006（3）：7-8.

[3]李青，李玉平，杨雪蛟.无机聚合物保温砂浆憎水性能研究[J].新型建筑材料，2008（7）：57-59.