1 前言
防水剂防水是水性聚合物改性水泥基材料的重要应用之一。在众多防水剂品种中,有机硅防水剂由于其具有优异的憎水、防污、抗风化和耐久性能而在建筑防水中占有重要地位,它可以水溶液或乳液形式直接掺入水泥砂浆或混凝土中作防水剂,与混凝土表面产生化学结合,形成牢固的整体刚性防水,提高混凝土的防水性耐候性及耐久性能[1 ] 。目前建筑上广泛应用的水性有机硅防水剂主要有甲基硅醇盐和含氢硅油乳液两大类,并且两者主要应用在基材的表面处理上[2 ] ,以水性形式直接掺入水泥混凝土中。前者碱性太强会使水泥混凝土速凝,即使通过中和改性仍然对水泥混凝土的凝结硬化影响很大;后者在水泥混凝土的碱性环境中会产生大量的氢气而发泡,不能使用。烷氧基烷基硅烷及其改性化合物[3 ] 具有活性反应基团,在催化剂作用下与水泥砂浆或混凝土发生反应,牢固地附着在水泥混凝土上,从而大大提高混凝土的防水性和耐久性能。本文研究烷氧基烷基硅烷及其改性化合物以水为介质,通过乳化得到稳定的水乳型有机硅防水剂,直接掺入到水泥砂浆或混凝土后对水泥砂浆凝结硬化和强度的影响及防水性能的变化。

2 实验部分
2. 1 原料及工艺配方
水泥:广州金羊42. 5 普通硅酸盐水泥
细砂:80 目石英砂
烷氧基烷基硅烷(三乙氧基甲基硅烷,四乙氧基甲基硅烷,二乙氧基二甲基硅烷、三乙氧基丁基硅烷、三乙氧基辛基硅烷) ,工业品;改性活性烷氧基烷基硅烷及其低聚物、共聚物,自制;OP 类乳化剂、季
铵盐阳离子乳化剂、催化剂、助剂,工业品;去离子水。

2. 2 性能测试
水泥胶砂强度的测定按GBPT 17671 - 1999 标准进行,灰砂比为1∶1 ,水灰比为0. 46 ,凝结时间按GB1346 - 92 标准测试,吸水率参照日本标准J ISA 6203进行。

3 实验结果与讨论
3. 1 活性硅烷防水剂对水泥砂浆凝结硬化和强度的影响
活性硅烷分子中不同烷基碳数及烷基数的水乳型有机硅防水剂对普通硅酸盐水泥砂浆凝结硬化和强度的影响示于表1。这些烷氧基烷基硅烷对水泥砂浆都有很大的缓凝作用,3 天强度明显比空白值低。在活性单体中烷基数、烷基中的碳链长度对水泥砂浆的强度影响大体一致,无明显差别,28 天强度相对低于空白值。烷氧基烷基硅烷预先通过自身水解二聚后对水泥的缓凝作用有较大减弱,掺量为水泥的0. 2 %时初终凝时间小于720 分钟,并且3天、28 天强度有明显增强。

3. 2 改性活性烷氧基烷基聚硅氧烷对水泥砂浆凝结硬化和强度的影响
改性后的烷氧基烷基聚硅氧烷对水泥砂浆的凝结硬化及强度影响示于表2 中。掺入二缩三乙二醇改性三乙氧基甲基硅烷的水泥砂浆的凝结时间相对已经缩短了很多,二缩三乙二醇改性三乙氧基甲基硅烷二聚体则比前者稍长些。水乳型有机硅掺量增加,水泥砂浆凝结时间将大大延长。而使用几种不同烷基数的烷氧基硅烷共聚而成的共聚物则凝结时间大大缩短,强度增加。三乙氧基甲基硅烷经水解四聚后对水泥砂浆的缓凝作用减弱,并且水泥砂浆的终强28 天抗压和抗折强度有所增加。烷氧基烷基硅烷通过聚合改性后明显提高了混凝土的终强度。


3. 3 水乳型有机硅防水剂的防水性能
水乳型活性硅烷及其改性化合物改性水泥砂浆的防水性能示于表3 中。改性后的水泥砂浆经室温养护28 天后吸水率降低了一个数量级,从空白的12. 5 %下降到烷氧基烷基硅烷共聚物的1. 23 %。随活性硅烷预水解聚合程度的增加,防水剂的防水性能呈增加趋势。胺基硅油乳液、羟基硅油乳液在无催化剂的作用下吸水率较高,防水性能较差,特别是重复泡水洗涤和擦洗后的防水性能降低很快。