Page 22 - 涂料工业2024年第02期电子刊
P. 22
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。
10