Page 22 - 涂料工业2024年第02期电子刊
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郭嘉相等:水工混凝土浸渍型防护涂料抗冰拔性能试验研究

             度,并将浸过立方体试块的涂料倒入密封瓶中静置                             减小,随后趋于平缓。考虑到经济效应,在涂料中
             7 d 后观察。                                           m(TEOS)∶m(EtOH)暂取1∶4左右。
             1. 3. 4  水接触角测试                                    2. 2  溶剂中 IPA 质量分数对涂料渗透深度的

                 水接触角测试采用 Dataphysics 公司 OCA20 视频                     影响
             光学接触角测量仪,测量范围 0°~180°,精度 0. 1°,分                        作为浸渍型防护涂料,在混凝土结构中的渗透
             辨率±0. 01 mN/m,测试液体为蒸馏水,待测水泥净浆                      性越好,渗透深度越大,越能够封堵混凝土结构内部
             试件的尺寸为 150 mm×150 mm×20 mm,水灰比为                    毛细孔,实现涂层对混凝土结构表层的“植根式”黏
             0. 5,试件表面涂刷 1. 2 中步骤(3)中 4 种涂料,并与                  结,进一步对混凝土结构表层的微细裂缝、微孔、介
             空白组净浆试件相对照,在涂刷面上随机选取 5个点                           孔进行修补增强 。IPA 加入浸渍型防护涂料中可以
                                                                               [7]
             进行测试,取平均值。                                         增加涂料的渗透性,试验考察了溶剂中 IPA 质量分数
                                                                对涂料渗透深度的影响,结果如图3所示。
             2  结果与讨论


     探       2. 1  TEOS用量对水泥基抗冰拔性能的影响
                                                                     渗透深度/cm
                 正硅酸乙酯(TEOS)具有黏度小、渗透深度大,其
     索
             水解产物和水泥基材料水解产物反应生成水化硅酸

     开       钙(C-S-H)凝胶等性能,近年来常被用于提高水泥基
             的表面防护性能 。对处于气温变化大、水流冲刷、
                            [5]
     发
             冻融循环较为频繁环境下的混凝土大坝,冰拔力将
             导致大坝表面物质脱落,使脱落面直接暴露在空气
                                                                                          /
             中,利于各种物质入侵,而 TEOS 的水解产物二氧化
                                                                                    w(IPA)%
                                                                      图3 溶剂中IPA质量分数与渗透深度的关系
             硅作为表面防护涂层的一部分可以有效防止有害介

                                                                Fig. 3 Relationship between w(IPA)in solvent and penetration
             质进入大坝内部的毛细孔道中。试验以 TEOS 作为
                                                                      depth
             疏水改性剂,通过与 PDMS 表面的羟基接枝反应,使
             得水泥基表面形成具有一定疏水性的改性硅胶(改                                  由图 3 可看出,随着 IPA 质量分数的增加,涂料
                                                                在水泥表面的渗透深度呈现先增加后减少的趋势,
                   ),以减少覆冰在大坝上的附着力进而增加大
             性 SiO 2
                                                                当 IPA 质量分数为 24% 时,憎水面层厚度达到最大,
                            [6]
             坝的抗冰拔性能 。固定涂料中 PDMS 与溶剂 EtOH
                                                                继续增加 IPA 含量后憎水面层厚度反而变小,这是因
             质量不变,考察 m(TEOS)∶m(EtOH)对试件基面冰拔
                                                                为既作为溶剂又作为渗透剂的 EtOH 含量降低了,说
             力大小的影响,结果见图2。
                                                                明 IPA 质量分数已经达到了峰值。同时,试验过程中

                                                                发现,当 IPA 质量分数≤20% 时,浸过水泥砂浆试块的

                                                                涂料经过 7 d 放置后出现白色凝胶体,当 IPA 质量分
                                                                数≥24% 时,涂料放置后无明显变化。原因是涂料中
                  冰拔力/kN                                        正硅酸乙酯水解产物与水泥水化产物反应生成C-S-H

                                                                凝胶体,而 IPA 除了能够增强渗透性,还具有一定的

                                                                分散剂功能,当 IPA 质量分数增大到一定程度,可以
                                                                抑制涂料中 C-S-H 胶体的产生。因此在实际工程
                                                                中,PA 的适量加入可以增加涂料的使用周期,使涂
                                                                    I
                             m(TEOS)∶m(EtOH)                    料在一次使用后放置一段时期还可以二次使用,这

                    图2 m(TEOS)∶m(EtOH)对冰拔力的影响                   是因为 IPA除了有抑制 TEOS水解产物和水泥水化产
                 Fig. 2 Effect of m(TEOS)∶m(EtOH) on drawing force
                                                                物再次反应的作用,还有一定的去污、防腐功能。
                 从图 2 可以看出,随着 m(TEOS)∶m(EtOH)的逐                      本研究确定溶剂中 IPA 质量分数为 24%,此时涂
             步增大,净浆试块和表面的覆冰层之间的冰拔力先                             料可以在保证渗透深度的同时具有一定的抗污染性。


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