新型水泥基復(fù)合防水材料xypex（賽柏斯）的研制

時間：2024-11-15作者：廣州凱勝建筑材料有限公司瀏覽：115

新型水泥基復(fù)合防水材料xypex（賽柏斯）的研制


前言

長期以來， 建筑工程結(jié)構(gòu)的滲漏問題一直是困建筑行業(yè)的一個難題。在傳統(tǒng)防水材料中，剛性防水材料與基材融合性好，但是變形性差；柔性防水材料品種多，變形性好，但與基面相容性差，還存在老化的問題； 聚合物水泥防水涂料克服了水泥水化過程中的收縮開裂與水性聚合物耐水性差的缺陷， 能與混凝土基面形成致密且具有彈性的復(fù)合防水層， 但由于聚合物乳液價格昂貴，且多為有毒物質(zhì)，因此，目前國內(nèi)外建筑業(yè)*學(xué)者致力于研究以無機(jī)材料為主的性能優(yōu)良的結(jié)構(gòu)防水材料。

國外產(chǎn)品“賽柏斯”（XYPEX）滲透結(jié)晶型防水材料，是一種性能優(yōu)良的新型剛性防水材料 ，該材料與混凝土基材相容性好，不存在老化隱患，無揮發(fā)性氣體釋放，滲透結(jié)晶后的防水混凝土結(jié)構(gòu)物仍具有透氣性，既可以表面粉刷，又可以噴涂應(yīng)用，但國內(nèi)售價昂貴。本文以膨脹水泥基材料和整形石英砂為主體采用**、無機(jī)復(fù)合的方法，研制了 FS-1 新型水泥基

復(fù)合防水涂料，與同類型產(chǎn)品相比較 ，具有性能優(yōu)良、成本低廉、施工方便并適宜各種工程條件使用的優(yōu)點，因此具有良好的應(yīng)用前景。



1 原材料和實驗方法

1.1 涂料組分原材料

（1）水泥熟料：化學(xué)成分和物理性能

（2）二水石膏：化學(xué)成分見表 1。

（3）鋁酸鹽水泥：62.5 級，化學(xué)成分見表 1。

（4）粉煤灰：化學(xué)成分見表 1。

（5）活性滲透結(jié)晶組分 JA、ZB：組分 JA、ZB 均是市售的化學(xué)純試劑，JA 為白色晶體，主要成分為 Ns

（6）高效減水劑 FDN：高效減水劑是固態(tài)黃褐色粉狀，減水率 20%以上，為市售工業(yè)級產(chǎn)品。

（7）粉磨砂：普通細(xì)河砂，經(jīng)篩分、整形（球磨機(jī)內(nèi)無磨球研磨 4h）、清洗，其級配為 30~100 目。

（8）水溶性高分子材料：羧甲基纖維素，市售化學(xué)分析純試劑，白色粉末。

（9）纖維材料：聚丙烯工程纖維，其基本性能指標(biāo)



1.2 基體試塊原材料

普通硅酸鹽水泥，P·O42.5；砂為Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù) 2.6；碎石子粒徑 5～30mm；水采用自來水。


1.3 實驗方法

1.3.1 基體試塊的制備

粘結(jié)強(qiáng)度實驗采用“8”字模砂漿試塊，選用的基體砂漿配合比為：水泥：砂：水＝ 1：2：0.5?？?jié)B實驗混凝土試塊選用的配合比為：水泥：砂：碎石：水=1：3.3：4.4：

0.75，水泥用量 250 kg/m

3



1.3.2 涂層處理及養(yǎng)護(hù)

抗?jié)B混凝土基體試塊成型 1d 后脫模，用鋼絲刷將上、下兩端表面打毛，清洗，除去積水， 使試樣表面處于飽和面干狀態(tài)。 然后將配制好的防水材料以 5 : 1 的質(zhì)量比與水混合均勻（水中溶解適量 CeCl

4作為示蹤

離子測試防水材料滲透深度）

[10~11]， 在混凝土基體的上

表面（背水面）分 2 次涂刷，*二次涂刷要在**次涂

刷完成后放置至手觸感覺干時進(jìn)行。 涂刷量為 1.8kg/m

2*二次涂刷后，移入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù) 3d ，再將涂層混凝土浸在深度為試件高度 3/4 的水中養(yǎng)護(hù) （涂層表面不能浸水) ，水溫為 20℃±3℃，抗?jié)B基體試塊及性能檢測試塊的抗?jié)B齡期均為 28d。



1.3.3 性能測試方法

所有性能測試方法均按照 GB 18445-2001（Ⅱ型）的規(guī)定要求進(jìn)行。 力學(xué)性能按照 GB/T 17671 規(guī)定進(jìn)行。 成型試模采用 40 mm×40 mm×160 mm 的三聯(lián)模，每個方案成型 2 組。試件成型后移人標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，1d 后脫模，繼續(xù)在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)，但不能浸水。 試驗

齡期為 7d、28d。 測試儀器包括：水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度凝結(jié)測定儀、DKZ-5000 型電動抗折試驗機(jī)、NYL-300 型壓力試驗機(jī)、HS-40 型手動混凝土抗?jié)B儀、WE-100B 100千牛頓液壓**試驗機(jī)（用于濕基面粘結(jié)強(qiáng)度測試）。在抗?jié)B壓力測試中， 取每組*三個試塊被擊穿時

的壓力為該組的抗?jié)B壓力。


2 實驗方案

在前期查閱文獻(xiàn)

[12~13]

及初步試驗的基礎(chǔ)上，以水泥熟料、石膏、JA 和 FDN 作變量進(jìn)行四因素三水平試驗

選擇其較佳摻量， 實驗中固定羧甲基纖維素和聚丙烯纖維摻量（分別為 0.05%和 0.25%），以粉煤灰、高鋁水泥、ZB 組成的混合料（其比例為 10%：8%：0.5%）做總量調(diào)節(jié)劑，并固定膠砂比為 1:1，分別以抗壓、抗折強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度和一次抗?jié)B強(qiáng)度作為測試指標(biāo)。正交設(shè)計因素及水平見表 4，對應(yīng)的實驗配比方案見表 5。



3 試驗結(jié)果與討論

根據(jù)表 2 所列出的各組配比配制防水涂料， 然后分別進(jìn)行初凝和終凝時間、 一次抗?jié)B性能、7d 和 28d抗折抗壓以及“8”字模粘結(jié)強(qiáng)度試驗，測試結(jié)果見按 GB18445-2001（Ⅱ型）規(guī)定水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的初凝時間大于 20min， 終凝時間小于 24h。由于標(biāo)準(zhǔn)的要求較為寬泛， 根據(jù)防水材料的實際施工要求， 一般需要防水材料的初凝時間 100min 左右，終凝時間 5h 左右這幾組試驗方案中，* 3、4、6、7 和 9組都是滿足這一要求的。

由圖 1 可以看出， 濕基面粘結(jié)強(qiáng)度 28d 均遠(yuǎn)**過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值 1.0MPa，大部分大于 3MPa，尤其是* 6 組試驗?zāi)軌蜻_(dá)到 3.5MPa，證明了該涂料與基體粘結(jié)性能

非常優(yōu)良。圖 2 抗折強(qiáng)度數(shù)據(jù)結(jié)果顯示， 不同組合的配方，不同齡期抗折強(qiáng)度值變化趨勢基本上是先增加， 達(dá)到較大值后又呈下降趨勢。 從數(shù)值來看，整體均遠(yuǎn)遠(yuǎn)**

出規(guī)范規(guī)定值。 其中較大值為* 6 號，差僅 0.1MPa?？箟簭?qiáng)度數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，

 早期強(qiáng)度波動較大， 28d 強(qiáng)度相對 7d 波動幅度較小。 整體也遠(yuǎn)遠(yuǎn)**出規(guī)范規(guī)定方案對應(yīng)的試驗結(jié)果詳見表 7，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示， 6 號配方無論從強(qiáng)度還是粘結(jié)性能、 抗?jié)B壓力來看整體較好。 因此擬選擇其為防水材料的較佳配制比例 。



4 滲透深度的 XRD 分析

對滲透深度測試不同部位試樣的 XRD 分析結(jié)果見圖 4。 從圖中可知，涂刷防水材料的不同部位試樣的 XRD 圖譜具有相似的衍射峰， 顯示均是由石英、

CaCO3、CH、水化氯鋁酸鈣和未水化的硅酸鈣組成。 但是從衍射峰的強(qiáng)度來看，其中距涂層 5mm、50mm 直至水泥基體處的水化氯鋁酸鈣的衍射峰明顯要高， 且逐

步減弱，說明來自于涂層的 Cl

從表層呈梯度逐步向內(nèi)部擴(kuò)散，形成結(jié)晶體。 化學(xué)分析結(jié)果顯示，距涂層 5mm的含量分別為 0.32mg/g 和 0.81mg/g，距涂層 50mm 處的含量分別為 0.03 mg/g 和 0.36mg/g，而

水泥基體中二者的含量分別為 0 和 0.35mg/g， 結(jié)果與衍射圖譜分析結(jié)果相吻合。 另一方面說明該該涂層在基體內(nèi)部的的滲透深度能夠達(dá)到 50mm。進(jìn)一步取距離涂層 50mm 試樣進(jìn)行 SEM 形貌觀察及不同區(qū)域能譜分析顯示了對應(yīng)圖中選擇部位的元素成分分析結(jié)果。 數(shù)據(jù)顯示在涂層50mm 以上的水泥漿體中，仍檢測有 Ce4+存在，較加肯定了 FS-1的滲透深度**過 50mm。



5 FS-1 與 XYPEX 防水材料的比較

賽柏斯（XYPEX）為我國應(yīng)用較多的同類型進(jìn)口防水涂料產(chǎn)品。 通過顯微鏡下對比 FS-1 與賽柏斯的硬化結(jié)構(gòu)以及它們與基體砂漿結(jié)合面的滲透與粘結(jié)效果，圖 6（a）和圖 6（b）顯示，XYPEX 水化后成凝膠狀，而 FS-1 水化物為凝膠體、結(jié)晶體和混合纖維相互

交錯共生， 而且從粘結(jié)面結(jié)構(gòu)圖中明顯看出，F(xiàn)S-1 與基體的結(jié)合面重疊深度明顯**后者，且呈交叉重疊；而 XYPEX 的界面卻比較清晰， 粘結(jié)面僅僅出現(xiàn)在界面，并沒有向水泥基體內(nèi)滲透的跡象，說明其與基體的相容性較差，見圖 6（c）和圖 6（d）。 兩者的物理力學(xué)性

能結(jié)果對比見表 9，數(shù)據(jù)顯示 FS-1 的各項性能明顯** XYPEX。



6 結(jié)論

（1）研制出的 FS-1 防水砂漿材料，拌和流動性好，凝結(jié)時間適宜；涂刷 1.0～1.2mm 厚度，可使粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到 3.5MPa ，抗?jié)B能力強(qiáng)，28d 抗折、抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到10MPa 和 44MPa，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)**過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定數(shù)值。

（2）產(chǎn)品對基體接觸部位形成梯度擴(kuò)散態(tài)勢，與基體融為一體， 有效阻隔了其原生及次生孔隙通道，28d滲透深度**過 50mm。


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