水泥基滲透結晶防水材料滲透機理及母料成分分析

1、水泥基滲透結晶型防水材料滲透機理及母料成分分析（北京建海中建國際防水材料有限公司）水泥基滲透結晶型防水材料（Cementitious Capillary Crystalline Waterproofing Materials，簡稱CCCW）是以硅酸鹽水泥、石英砂等為基材，摻入活性化學物質(zhì)組成的一種新型剛性防水材料，可以通過涂層或直接作為防水劑摻入混凝土中的方式，增強混凝土的抗?jié)B性能。1、水泥基滲透結晶防水材料的滲透結晶機理 1）沉淀反應機理混凝土結構中含有大量的Ca(0H)，并且Ca(0H)：是影響混凝土結構耐久性的原因之一。若能把部分Ca(OH)轉化為對混凝土結構有利的物質(zhì)，填充混凝土毛細孔

2、及微裂紋，這樣不僅能減少c0侵入，防止混凝土pH值下降，保護鋼筋，提高混凝土的強度和抗?jié)B能力，還能提高混凝土結構的耐久性。沉淀反應原理正是基于上述思考。水泥基滲透結晶型防水涂料中的活性物質(zhì)在涂料涂刷初期，由于濃度差的原因向低濃度區(qū)的混凝土內(nèi)部滲透，與毛細孔及微裂縫中的Ca(0H)發(fā)生化學反應生成不溶于水的結晶體，堵塞毛細孔及微裂縫，以達到防水的效果。 圖1 沉淀反應示意圖2）絡合-沉淀反應機理水泥基滲透結晶型防水涂料的活性物質(zhì)通過毛細孔及微裂縫進入混凝土內(nèi)部與游離Cd生成溶于水的絡合物，當這種絡合物遇到未水化的水泥顆粒、水泥凝膠等，活性化學物質(zhì)被硅酸根取代，生成結晶，從而堵塞毛細孔及微裂縫，活

3、性化學物質(zhì)繼續(xù)向混凝土內(nèi)部滲透罔。 圖2 絡合-沉淀反應示意圖（A2-代表活性基團，Ca2+=A2-代表不穩(wěn)定絡合物）3、水泥基滲透結晶防水材料成分剖析由滲透結晶機理可知，能夠在混凝土內(nèi)生產(chǎn)晶體的活性物質(zhì)為以下2種情況：（1）能夠與鈣離子反應生成不溶晶體的物質(zhì)SiO32-是一種能夠與鈣離子反應結晶的離子，而且本身具有良好的滲透性，在混凝土毛細孔中會發(fā)生如下反應：Ca2+ +SiO32- +nH2O CaSiO3nH2O可見生成的物質(zhì)與混凝土中的物質(zhì)基本一致，因此不必擔心兼容性和膨脹性的問題，因而可溶性的偏硅酸鹽、硅酸鹽都可以作為活性物質(zhì)來考慮。CO32-以及HCO3-離子也能與鈣離子反應生成不

4、溶于水的碳酸鈣沉淀，因此也可以作為活性物質(zhì)。此外SO42-也能夠與混凝土中等物質(zhì)發(fā)生反應形成不溶的、針狀鈣礬石晶體，但是由于鈣礬石晶體具有一定的膨脹性，過量使用會破壞混凝土結構。（2）能夠與鈣離子形成絡合物的物質(zhì)此類物質(zhì)以有機物居多，它們中的一部分能夠與混凝土中的鈣離子發(fā)生螯合作用，形成絡合物，當遇到混凝土中殘留的能夠與鈣離子形成不溶物的SiO32-時，鈣離子便會被奪取，而有機物又會重新形成新的自由基，隨水溶液在混凝土內(nèi)游動，當游動到鈣離子濃度較高的區(qū)域時，又會與鈣離子發(fā)生絡合作用，如此周而復始，可以很好的解決前述的活性物質(zhì)總量不足、無法產(chǎn)生再次修補的缺陷。通過對某品牌水泥基滲透結晶防水材料進

5、行微量元素測試分析，測試結果見表1。表1 某品牌水泥基滲透結晶防水材料測試分析結果序號化合物名稱質(zhì)量百分比，%備注12氧化鎂羧酸鹽1.23.12.55.0可能來自水泥可能來自減水劑3氫氧化鈣30.535.0可能來自水泥和石灰4碳酸鈉10.015.55硫鋁酸鈣15.017.5可能來自水泥6硅酸二鈣9.012.0可能來自水泥7鐵鋁酸鈣2.03.5可能來自水泥8硫酸鈣2.55.0可能來自水泥9二氧化硅4.57.0可能來自石英砂和硅灰由于水泥基滲透結晶型防水材料混有水泥、石英砂等多種材料，單純從測試結果很難得出其具體成分，只能估計其主要活性物質(zhì)類別為：可溶性碳酸鹽（碳酸鈉）、有機酸（絡合劑）、鈣離子補

6、償劑（氫氧化鈣）、減水劑，可能還有可溶性的硅酸鹽類物質(zhì)。4. 水泥基滲透結晶型防水材料母料成分分析（1）市面上所售母料或活性材料總之歸之三類：A純有機物類母料；B有機和無機混合類母料；C純無機物類母料。從結晶體被放大小來看，A結晶體較大，結晶速度較快；B結晶體一般，結晶速度較快或一般；C結晶體較小，結晶速度較慢；不能看出三者在結晶體方面還是有比較大的區(qū)別。滲透結晶體放大掃描圖片: （2）在水泥基滲透結晶型防水材料中母料參與常規(guī)反應，就是酸性或中性與水泥中的堿性鈣發(fā)生反應，那就可判定母料中一定含有酸性或中性材料，而且絕大多數(shù)要參與反應并且溶于水。這種材料肯定與堿性鈣不能發(fā)生劇烈反應，而是一般性的

7、緩合結晶，肯定在水泥水化反應之后。一個反應道理：如果結晶速度很快，那么水泥基滲透結晶型防水材料涂層立刻或者凝固后1-2天防水，那這種材料肯定有理論問題，涂層自體防水如何向基層滲透，因為水分子無法通過，怎么能把活性材料帶進基層。所以說有些理論是自相矛盾，針對新國標GB 18445-2012， 28天后去除涂層做抗?jié)B，通過測試要求很高。（3）母料組分也可為單一材料，也可為多組分材料。從理論分析的角度應多組分，從化學定性分析市面上多個品牌后，絕大多數(shù)產(chǎn)品都含有鈣離子補償劑（氫氧化鈣）、減水劑類產(chǎn)品（減少水灰比增加材料強度）、纖維素（提高材料施工性和保水性）、酸性或中性的反應劑（結晶反應的基礎材料多為混合體）、絡合劑（將反應未完的鈣離子循環(huán)絡