CN101482532B - 内掺于水泥基材料疏水剂的选择方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种内掺于水泥基材料疏水剂的选择方法。通过测定掺(对比样)与未掺疏水剂(基准样)的砂浆或混凝土样品的水泥水化电阻率曲线，分析疏水剂对水泥水化过程的影响，然后作出以不影响水泥水化电阻率曲线所反映的特征点出现时间为合适的疏水剂品种与掺量的选择。本发明的方法借助精确、快速的测水化电阻率仪器，操作方便，适宜于对内掺于水泥基材料疏水剂的选择。

Description

内掺于水泥基材料疏水剂的选择方法
所属技术领域
本发明属于土木工程领域，具体涉及内掺于水泥基材料疏水剂的选择方法。
背景技术
水泥混凝土结构的耐久性是工程界普遍关注的热点问题，近年来由于结构耐久性不足引起了巨大的经济损失。水泥混凝土结构耐久性影响因素和结构破坏机理的共同点是：都与水或其它有害液体或气体向其内部传输的难易程度有关，水泥混凝土材料的腐蚀大多是在有水及有害液体或气体侵入的条件下发生的。混凝土破坏的发生，归根到底，就是要有离子、水、汽的输移过程，将发生破坏所必需的离子、水或汽带到发生破坏的部位。因此，输移特性与水泥混凝土材料的耐久性有着直接的关系，保护混凝土不受破坏，就要改善混凝土的输移性能，截断水、汽的传播途径。
目前改善输移特性、截断输移途径很多，而最直接、最简单也是最有效的方法，就是使用防水涂料进行外包防水处理，有机硅疏水产品做表面涂层防水处理是应用的最久也是最广泛的，其防水效果经过实践检验也是比较好的，已在很多工程上应用。但是利用疏水剂进行传统的表面浸渍处理，只能获得很小的渗透深度，其防水效果是有限的，对防水处理后的结构进行质量控制不仅费事而且有时也难以测量准确。
依据高分子聚合物疏水剂疏水原理不仅来自于其疏水膜的建立，同时疏水剂内掺对混凝土性能的改善对疏水贡献是不可忽视的，选择合适的疏水剂，以外加剂的形式通过内掺来获得防水性能良好的混凝土则是另外一种处理方式。值得指出的是将疏水剂作为混凝土的一种组分内掺，在对混凝土的疏水性能产生一定影响的同时，也可能会损害混凝土的力学性能，对水泥基复合材料的强度发展具有不利的影响，工程实际中应慎重选择。如何选择合适的内掺用疏水剂，是获得防水性能良好，高耐久性混凝土的关键。
目前在选择内掺于水泥基材料疏水剂工作中通常采用的方法是通过吸水率和强度试验，并将其测定的结果作为选择的基本依据。但是，该方法试验工作量大，时间较长，其应用受到一定制约。
水泥基材料的微观结构影响到其一系列的宏观性能，而微观结构的形成与水化性能密切相关，无电极电阻率仪由香港科技大学土木工程系李宗津博士等发明(美国专利6639401)，香港建维科技有限公司生产无电极电阻率仪(CCR-2)是近年来开发成功的一种仪器，已有学者研究了水泥水化电阻率变化与孔隙率、强度、水化阶段、凝结时间等的关系。研究表明该仪器具有高精度、自动检测、操作简单等优点，其应用于水泥基材料的潜力尚待进一步开发。
发明内容
本发明的目的在于研究出一种通过采用无电极电阻率仪(CCR-2)测定水泥水化，进行内掺于水泥基材料疏水剂的选择方法，能够确定合适的内掺于水泥基材料的疏水剂种类及其掺量，在维持水泥基材料强度的前提下，选择的疏水剂具好良好的疏水效果。以使这项工作更为快速、简便、准确，从而可以有效提高疏水剂的选择准确性和降低试验成本。
本发明提供了一种内掺于水泥基材料疏水剂的选择方法。通过测定掺(对比样)与未掺疏水剂(基准样)的砂浆或混凝土样品的水泥水化电阻率曲线，分析疏水剂对水泥水化过程的影响，然后作出以不影响水泥水化电阻率曲线所反映的特征点出现时间为合适的疏水剂品种与掺量的选择。
本发明提供的技术方案是：
一种内掺于水泥基材料疏水剂的选择方法，包括以下步骤：
1.选择未掺疏水剂的砂浆或混凝土样品作为基准样，掺疏水剂的砂浆或混凝土样品作为对比样；基准样与不计疏水剂含量时的对比样的配比相同；
2.在室温下分别配制基准样和对比样，并采用无电极电阻率仪(CCR-2)分别对基准样和对比样测试，分别获得反映水泥水化过程的基准样和对比样电阻率曲线；
3.分别找出基准样和对比样电阻率曲线上的拐点作为各自的特征点，并找出基准样特征点的出现时间T1和对比样特征点的出现时间T2；
4.比较步骤c中T1和T2的差异，如果|T1-T2|≤100min，则所选疏水剂可作为水泥基材料的疏水剂；否则所选疏水剂不能作为水泥基材料的疏水剂。
上述掺疏水剂的砂浆或混凝土样品中的疏水剂掺量符合GBT8075要求。
上述基准样和对比样中所用水最好为蒸馏水或去离子水。
本发明采用无电极电阻率仪(CCR-2)分别对基准样和对比样测试时的温度控制在(20±2)℃，相对湿度不低于50％。
按照本发明在选择疏水剂时无需进行强度和吸水率试验。
由于水的输移既可导致纯粹的物理破坏，如冻融破坏，也可作为传递腐蚀性介质(Cl-、SO4 2-等)，导致腐蚀破坏的媒介。本发明提供了一种内掺于水泥基材料疏水剂的选择方法，通过该方法，可以简单、有效的方式选择合适的疏水剂，提高疏水剂的选择准确性和降低试验成本，最终达到改善混凝土水分输移，提高混凝土的耐久性和安全性的目的，具有重要的经济和社会价值。
附图说明
图1XS65-C3447疏水剂对水泥浆体电阻率变化的影响；
图2Magnasoft 2059疏水剂对水泥浆体电阻率变化的影响；
图3Magnasoft NeoNYS疏水剂对水泥浆体电阻率变化的影响；
图4三种疏水剂时对水泥砂浆28d抗压强度的影响；
图5XS65-C3447疏水剂对水泥砂浆干燥失水与吸水的影响；
图6Magnasoft 2059疏水剂对水泥砂浆干燥失水与吸水的影响；
图7Magnasoft NeoNYS疏水剂对水泥砂浆干燥失水与吸水的影响。
具体的实施方式
本发明通过砂浆或混凝土样品的水泥水化电阻率曲线，分析疏水剂对水泥水化过程的影响，然后作出以不影响水泥水化电阻率曲线所反映的特征点出现时间为合适的疏水剂品种与掺量的选择，其具体步骤包括：
a、选择未掺疏水剂的砂浆或混凝土样品作为基准样，掺疏水剂的砂浆或混凝土样品作为对比样，实验时除疏水剂的添加外，基准样与对比样的配比完全相同；
b、采用无电极电阻率仪(CCR-2)分别对基准样和对比样测试：在室温下制备试样，试样(基准样、对比样)中的水最好采用蒸馏水或去离子水并控制温度(20±2)℃，试验用的混合料机械搅拌3min，然后迅速倒入模具中开始测试，利用该装置自带的分析软件进行数据处理，获得反映水泥水化过程的电阻率曲线；
c、该曲线随时间变化过程中会出现一个较为明显的拐点——即特征点，在数学领域是指，凸曲线与凹曲线的连接点，可以通过对数据的分析处理得到该点的出现时间；
d、根据步骤c中特征点出现时间作出疏水剂的选择：以对特征点出现时间没有明显影响作为合适的疏水剂。
本发明疏水剂的掺入是以外加剂的形式通过内掺来实现，选择的掺量符合通用的外加剂使用标准。
按照本发明对特征点没有明显影响是指对比样样品特征点出现的时间相对基准样提前或推迟的在100min以内。
实施例：
按照上述方法，选用三个品种的疏水剂，其中XS65-C3447(Momentive公司提供)是一种无溶剂的硅氧烷/烷基烷氧基硅烷水乳液；Magnasoft 2059(Momentive公司提供)是一种自交叉联结的胺基官能团硅树脂聚合物乳液；Magnasoft NeoNYS(Momentive公司提供)是一种含有环氧硅树脂官能团的疏水剂。每个品种的疏水剂采用两种不同的掺量，分别为水泥掺量的0.3wt％和0.5wt％。疏水剂与拌合水一同加入，充分均匀搅拌制成具有疏水特性的试件，与没有掺疏水剂的试样形成对比，通过分析疏水剂对水化过程电阻率曲线中特征点出现时间的影响，选择一种内掺于水泥基材料疏水剂品种及其合适掺量。
1.水化电阻率
三种疏水剂对水泥浆体电阻率影响的试验结果见图1，图2，图3，图中用字母A、B、C分别代表XS65-C3447、Magnasoft 2059、Magnasoft NeoNYS三个品种的疏水剂，字母后的标号0、1、2分别代表疏水剂的掺量为0wt％、0.3wt％、0.5wt％，相应的曲线特征点在图中以圆圈标出，并用前述符号注明。从图1可以看出XS65-C3447疏水剂在掺量为0.3％时与不掺时的电阻率相差不大，电阻率曲线中拐点——即特征点没有明显的提前和延迟，特征点相对基准样的539min提前5min，在掺量为0.5％时后期电阻率相差较大，但特称点也没有出现明显的提前和延迟，特征点延迟72min，曲线的发展变化与基准类似，曲线特征点出现的时间变化在100min以内，这说明XS65-C3447在掺量为0.3％、0.5％时均为合适的疏水剂。从图2可以看出Magnasoft 2059疏水剂在掺量为0.3％、0.5％时，曲线特称点相对基准分别延迟195min和230min；从图3可以看出Magnasoft NeoNYS疏水剂在掺量为0.3％和0.5％时曲线特称点相对基准分别延迟154min和129min。Magnasoft 2059、Magnasoft NeoNYS疏水剂，在这两种掺量掺入时曲线特征点相对基准样推迟均超过100min，发生明显的延迟，这说明Magnasoft 2059与Magnasoft NeoNYS在这两种掺量下均不是合适的疏水剂。
2.强度
三种疏水剂在掺量不同时对水泥砂浆28d抗压强度的试验结果见图4。由图可以看出，三种疏水剂之中，XS65-C3447对水泥砂浆的强度影响较小，且在这两种掺量时强度接近。
3.循环干燥失水
三种疏水剂在掺量不同时对水泥砂浆循环干燥失水的试验结果见图5，图6，图7(图中字母A、B、C分别代表XS65-C3447、Magnasoft 2059、Magnasoft NeoNYS三个品种的疏水剂，字母后的标号0、1、2分别代表疏水剂的掺量为0wt％、0.3wt％、0.5wt％)。通过比较我们可以看出，掺入XS65-C3447疏水剂对改善吸水的效果是最好的，此时两种掺量均具有较好的吸水性能。
试验结果表明：对于掺有不同种类不同掺量疏水剂的水泥基材料，通过分析疏水剂对水化过程电阻率曲线中特征点出现时间的影响，确定的疏水剂具有较好的疏水效果，且对强度影响较小。

Claims (4)

1.一种内掺于水泥基材料疏水剂的选择方法，包括以下步骤：
a、选择未掺疏水剂的砂浆或混凝土样品作为基准样，掺疏水剂的砂浆或混凝土样品作为对比样；基准样与不计疏水剂含量时的对比样的配比相同；
b、在室温下分别配制基准样和对比样，并采用无电极电阻率仪分别对基准样和对比样测试，分别获得反映水泥水化过程的基准样和对比样电阻率曲线；
c、分别找出基准样和对比样电阻率曲线上的拐点作为各自的特征点，并找出基准样特征点的出现时间T1和对比样特征点的出现时间T2；
d、比较步骤c中T1和T2的差异，如果|T1-T2|≤100min，则所选疏水剂可作为水泥基材料的疏水剂；否则所选疏水剂不能作为水泥基材料的疏水剂。
2.根据权利要求1所述的选择方法，其特征在于：掺疏水剂的砂浆或混凝土样品中的疏水剂的掺量符合GBT8075要求。
3.根据权利要求1或2所述的选择方法，其特征在于：基准样和对比样中所用水为蒸馏水或去离子水。
4.根据权利要求1或2所述的选择方法，其特征在于：采用无电极电阻率仪分别对基准样和对比样测试时的温度控制在20℃±2℃，相对湿度不低于50％。
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