混凝土防水涂料综述

[33]
应用中存在固化反应慢、 粉化、 漆膜变黄、 褪色及需要多 次涂装等问题[7]。
2.7 沥青类
沥青是由化学成分复杂的多种高分子组成的混合物， 具有独特的流变性、 良好的粘结性、 抗老化性和防水防腐 能力。 近年来， 改性沥青在建筑防水业的应用进入了比较 有规模的、 科学发展的道路。 《防水沥青与防水卷材术语》 （GB/T18378-2000）将改性沥青定义为： 在沥青中均匀混 入橡胶、 合成树脂等分子量大于沥青本身分子量的有机高 分子聚合物而制得的混合物 [43]。 主要包括石油沥青聚氨 酯防腐涂料、 聚合物改性环氧沥青涂料及乳化沥青防腐涂 料。 聚氨酯沥青涂膜具有优异的耐水性、 抗渗性， 环氧沥 青对混凝土表面具有很强的粘结力， 能够有效抵抗酸、 碱 腐蚀介质侵蚀， 能长期在干湿交替、 阴暗潮湿及浸水等恶 劣环境中使用[44]。 但这类产品在使用过程中往往存在施工 周期较长、 有大量可挥发性物质等问题。 非固化橡胶沥青 防水涂料是近年来从韩国引进并投入生产的一种新型防 水材料， 由于其 “永不固化” 性能而长期具有不成膜的可 蠕变性和黏附性、 持久保持粘滞状态， 减少了防水层因结 构变形产生应力应变破坏和涂层因粘结不牢而产生窜水 的可能性[45]。
取代硅烷烃与混凝土中的氢氧化钙反应形成不溶性的硅 酸盐凝胶或尺寸很微小的水化物晶体， 减少了氢氧化钙 含量， 填塞并阻隔了连通空隙， 提高了混凝土喷面的抗 渗性能 [19]。 水泥基渗透型结晶防水材料由硅酸盐水泥、 活性物 质、 石英砂等制成， 这种粉状防水材料接触水后， 反应形 成不溶于水的硅酸钙晶体， 在向混凝土内部渗透的过程 中堵塞毛细孔道， 从而提高混凝土的防水性 [20,21]。 水泥基 渗透非结晶型防水材料的主要成分包括高强度水泥、 活 性物质、 微硅粉， 通过经聚合物增强剂提高材料的物理性 能。 主要反应原理是其中的微硅粉与混凝土中的游离钙 反应， 生成非晶态的水化硅酸钙填充水泥石中的空隙[22]。 水性渗透型无水防水剂的制备以碱金属硅酸盐溶液为基 料， 加入催化剂、 助剂， 经混合反应而成， 具有较高渗透 性。 如上文DPS就属于此类防水涂料， 其工作原理是在喷 涂后经过混凝土内部的孔隙渗透， 与其中的碱反应生成 不溶的硅酸钙， 以填充孔隙， 提高防水性能 [23,24]。 作为无 机类防水涂料， 此类涂料环保性好， 且贮存条件比其他水 性材料更宽泛 [25]； 缺点是脆性大， 柔韧性差 [26]。 由于具体 作用机理尚未研究清楚， 其渗透深度的定量表征一直是 个难题[27]。 通过水泥与聚合物乳液复合形成的聚合物水泥基防 水涂料是近年来发展的新型建筑防水涂料， 水泥吸收乳液 中的水而硬化， 柔性聚合物填充在水泥硬化体的空隙中使 水泥硬化体更加致密而富有弹性[28,29]。 山东建工集团提出 了水泥基渗透结晶型防水涂料与聚合物水泥基防水涂料 组合施工的技术[30]。
[10 ~16]
， 分为溶剂型和水溶性两
类。 溶剂型由于有机溶剂的易挥发性， 具有易燃和污染环 境的缺点， 而具有低挥发的环保型水溶性有机硅防水涂 料则在建筑行业中得到广泛应用 [17]。 水溶性有机硅的主 要成分是一种黄色至无色透明的甲基硅酸盐溶液， 优点 是价格便宜、 使用方便， 缺点是固化速度慢， 可能在混凝 土表面生成白色碱性盐。 有机硅防水剂应用受到的制约 主要是涂刷时流失严重、 渗透深度难以确定导致难以控 制施工质量等 。
[18]
2.4 丙烯酸酯类
丙烯酸脂类防水涂料是以丙烯酸酯类乳液为主要成 膜材料， 加入助剂、 颜料、 稳定剂、 填料等制成的单组分防 水涂料， 如纯丙乳液、 苯丙乳液、 硅丙乳液等[31]。 纯丙乳液 全部采用丙烯酸酯为原料； 苯丙乳液由苯乙烯和丙烯酸酯 单体经乳液共聚而得； 硅丙溶液将含有不饱和键的有机硅 单体与丙烯酸类单体加入合适的助剂， 通过核壳包覆聚合 工艺聚合而成。 硅丙乳液是在苯丙、 改性苯丙、 纯丙乳液 的基础上发展的一种新型防水涂料， 具有更优越的性能。 硅丙乳液防水涂料除具有涂膜型防水机理外， 还具有疏 水型的防水机理， 即聚合物本身具有疏水特性， 使水分子
[38] [37] [36] [35]
2.8 其他
长江科学院利用超声分散法， 在聚天门冬氨酸酯与异 氰酸酯合成脂肪族耐老化高分子材料的基础上， 添加纳米 二氧化硅、 有机硅烷偶联剂和活性稀释剂制备出一种新型 的纳米二氧化硅/聚脲复合材料— CW系列混凝土表面 保护修补材料， 能有效提高混凝土结构的抗紫外老化、 抗 冲磨、 抗渗、 抗碳化、 抗冻融、 抗化学侵蚀等耐久性能。 该 材料在我国三峡工程、 丹江口水库、 南水北调工程等实际 应用中均取得了良好的效果[46]。
2 不同防水涂料及其作用机理
由于防水涂料的种类繁多， 且根据不同标准同一涂料
收稿日期：2014-7-11
可以划分到不同类别中， 故本文根据防水涂料具体成膜物
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CHINA CONCRETE 2014.09
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质的不同对一些常见涂料及其作用机理进行简要介绍。
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1 防水涂料的种类
化学腐蚀物质主要通过介质—水进入混凝土内部 而导致混凝土性能的劣化， 因此防水涂料主要通过阻止有 害物质随水分侵入发挥作用。 防水涂料的主要成膜物质包 括沥青、 合成高分子聚合物、 水泥和无机复合材料等。 通 常掺入适量的颜料、 助剂、 溶剂等进行加工， 制成在常温 下呈无固定形状的黏稠状液态或可液化之固体粉末状态 的高分子合成材料[2]。 以不同的状态和形式为标准， 防水涂料可以分为溶剂 型、 反应型和乳液型等不同类型。 溶剂型防水涂料中的高 分子材料是以分子状态溶解于有机溶剂中， 通过向溶剂中 掺加颜填料、 助剂制备而成， 成膜反应依靠溶剂的挥发或 涂料组分间的化学反应； 反应型防水涂料的成膜原理则 通过液态的高分子预聚物发生化学反应； 乳液型防水涂 料中的高分子材料以极微小的颗粒稳定悬浮在水中， 呈乳 液状 [2]。 按照防水作用机理的不同又可分为涂膜型和憎水 型。 涂膜型防水涂料主要通过成膜物质在混凝土表层形 成一层膜来阻挡水的渗透， 憎水型防水涂料则通过具有憎 水特性的聚合物分子使分子与水膜不相容来防水， 憎水型 防水涂料一般也称渗透型防水涂料。
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混凝土防水涂料综述
于明国1 严福章1 王 强2 （ 1. 国网北京经济技术研究院 北京 102209； 2. 清华大学土木系 北京 100084） 摘 要：耐久性是混凝土的重要性能， 对混凝土工程的服役寿命至关重要。 涂刷防水涂 料是从外部因素来考虑增强混凝土耐久性的一个方法。 本文从涂料组成的角度将混凝土 常用的防水涂料分为8类， 包括环氧树脂类、 有机硅类、 水泥基类、 丙烯酸酯类、 氟碳类、 聚氨酯类、 沥青类及其他， 论述了不同种类的混凝土防水涂料及其作用机理。 关键词： 混凝土； 耐久性； 防水涂料
2.6 聚氨酯类
聚氨酯高分子化合物的合成是由含羟基、 羧基、 氨基 等官能团的化合物与含异氰酸酯基化合物反应得到， 其分 子主链中包括氨基甲酸酯键、 醚键、 酯键、 脲键、 脲基甲 酸酯键 。 聚氨酯涂料的优异性能诸如良好的韧性、 耐磨 性、 耐腐蚀性， 及较高的硬度和附着力， 可以低温成膜、 室 温固化等， 这与其特殊的化学分子结构有关 。 上海市建 筑科学研究院在污水治理工程中曾采用聚氨酯涂料对混 凝土内壁进行防护， 取得良好的效果[40]。 由于传统聚氨酯 涂料有机溶剂对人类健康和环境造成危害， 近年来研发的 水性聚氨酯备受关注。 以水为分散介质， 此类水性聚氨酯 涂料中几乎不含有机溶剂， 因具有环保性能在建筑涂料领 域得到广泛应用 。 其缺陷在于耐水性、 耐溶剂性差， 且 干燥时间长 。 尽管性能优异， 但由于含有芳烃基团， 聚氨酯涂料在
前言
耐久性作为普通硅酸盐水泥混凝土的重要性能越来 越备受关注， 美国混凝土学会（ACI）201委员会将其定义 为混凝土对大气侵蚀、 化学侵蚀、 磨耗或任何其他劣化过 程的抵抗能力， 即耐久的混凝土暴露于服役环境中能保持 其原有的形状、 质量和功能 。 提高混凝土耐久性一直是 近年来学术界和工程界研究的一个重要方向， 目前提高混 凝土耐久性的主要措施包括使用矿物掺和料以改善混凝 土的微结构， 和使用高效减水剂以降低水灰比等， 如高性 能混凝土就是一种高耐久性的新型混凝土。 影响混凝土耐久性的因素总体可分为内在因素和外在 因素两大类， 内在因素即混凝土内部的微结构组成和性 质， 主要体现为孔隙率这一宏观性能指标； 外在因素即混 凝土服役环境的各种物理化学作用， 包括磨损、 冻融、 侵 蚀等。 外在因素对混凝土的影响主要通过内在因素起作 用， 两者之间的桥梁就是混凝土的表层。 改善混凝土的表 面特性不仅可以提高其抵抗物理损耗的能力， 还能防止化 学侵蚀物质轻易穿过进入混凝土的内部。 防水涂料作为一 种改善混凝土表面特性的化学产品广泛应用在恶劣环境 中的服役混凝土表层， 主要作用是提高其耐化学侵蚀性。 这对减少已有建筑物的修补损失、 延长新建建筑物的服役 寿命均有一定的经济效益。
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与涂膜之间不相容[32]。 环氧 树脂改性丙烯 酸 酯 涂 料 具 有 抗化 学腐蚀、附 着力强、 硬 度高、 价格 便 宜、 固化 速 度快、涂膜性能优 良等 优 点； 有机 硅改性丙烯酸酯涂料主 要应 用于对耐 候性能有特殊要求的场合， 如海洋环境； 聚氨酯改性丙 烯酸酯涂料则兼具丙烯酸酯涂料 保光保色、户外耐久 性好与聚氨酯涂料高度机械耐磨性、 涂膜丰满光亮、 耐 化学品性能好 等 优点
。有机氟改性丙烯酸酯涂料既
保留了丙烯酸酯良好的耐碱性、成 膜性、粘结性、光亮 丰满等特性， 又具有氟碳聚合物优良的耐候、 疏水疏油 性、 耐化学腐蚀及抗污自洁性的优点； 纳米改性丙烯酸 酯涂料的硬度、 防腐蚀性、 耐候性、 自洁性、 抗菌性等都 得到了提高
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