硅溶胶-辛基三乙氧基硅烷杂化材料对水泥基材料性能的影响研究

硅溶胶-辛基三乙氧基硅烷杂化材料对水泥基材料性能的影响研究摘要水泥基复合材料是世界范围主要的工程材料，而混凝土是建筑行业的主导材料。

随着混凝土的广泛运用，其耐久性问题逐渐成为限制其发展的主要问题。

而造成其耐久性不足的主要原因是混凝土对水、氯离子等的抗侵蚀性低，如果这种情况得不到控制将会给生产建设带来巨大的经济损失。

因此，在易发生侵蚀的环境中，混凝土材料的防水措施就变的十分重要。

现今，内掺和表面涂刷防水材料是延长水泥基材料的使用寿命，提高其耐久性的一条有效途径。

本课题研究了使用硅溶胶-辛基三乙氧基杂化液表面处理和内掺处理的水泥基材料的防水性。

试验选用了不同杂化比例的杂化液对混凝土进行表面处理，对水泥净浆和水泥砂浆进行内掺处理。

混凝土的水灰比为0.4和0.5。

经过处理后，测试了混凝土的吸水率和抗氯离子侵蚀、水泥净浆和砂浆的强度、28d水泥砂浆的吸水率。

分析不同处理对水泥基材料性能和吸水的影响规律。

经过试验研究表明内掺硅溶胶-辛基三乙氧基杂化液的水泥净浆和砂浆的强度，在杂化液内掺量为2%时强度都能增强大约6%，杂化液内掺为5%时强度都下降大约8%，28天水泥砂浆的防水效果也比较明显，吸水率最大能降低35.9%。

外涂硅溶胶-辛基三乙氧基杂化液可以有效的降低混凝土的吸水量，吸水量降低了一倍以上，氯离子扩散系数能降低21.16%。

关键词：硅溶胶；有机硅；杂化材料；表面处理；抗氯离子AbstractCement base composite material is the world leading engineering materials, and concrete is the dominant material of the construction industry。

With the extensive use of concrete, the durability problems gradually become the main problems limiting its development. Caused by the insufficient durability of concrete in water, is the leading cause of the erosion resistance of chloride ion and so on low, if this situation is not controlled will brings the huge economic losses to the production and construction。

In prone to erosion environment, therefore, concrete material waterproof measures becomes very important. With surface coating waterproof material within today, is to extend the service life of cement base material, and an effective way to improve the durability of it.This topic is studied to use silicon sol - octyl triethoxy hybrid liquid surface treatment and the mixing process of cement base material waterproof. Test chose different hybridization percentage of hybrid liquid surface treatments on concrete, net of cement slurry and cement mortar in mineral processing. Concrete water cement ratio of 0.4 and 0.5. After processing, test the concrete of water absorption and resistance to chloride ion erosion, 28 d of net cement slurry and cement mortar strength, bibulous rate of cement mortar. Analysis of different treatment on the influence law of cement base material properties and water absorption.Through test research shows that, doped silicon sol-octy ltriethoxy hybrid liquid of net cement slurry and cement mortar strength, in the hybrid liquid dosage was 2% strength can be enhanced about 6%, the liquid hybrid mixed 5% intensity fell by about 8%, when the 28 days of cement mortar waterproof effect is more apparent, bibulous rate is most can reduce 35.9%. Outside coated silica sol - octyl triethoxy hybrid fluid can effectively reduce the water quantity of concrete, water quantity lower than doubled.Keywords: Silica sol ；Silicone ；Hybrid materials ；surface treatment ；resistance目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (I)第一章前言 (1)1.1课题研究背景与意义 (1)1.2水泥基材料的耐久性研究现状 (2)1.3水泥基材料的耐久性防护 (3)1.3.1防水处理技术 (3)1.3.2防水涂料 (4)1.3.3国内的研究概况 (6)1.4相关理论 (6)1.4.1混凝土氯盐腐蚀 (6)1.4.2混凝土的毛细吸收 (8)1.5本课题研究目的和内容 (8)第二章实验准备 (10)2.1基本原材料 (10)2.2杂化液 (10)2.2.1杂化液的制备 (10)2.2.2试验用防水原料性能 (11)2.2.3杂化液储存稳定性 (12)2.3混凝土 (12)2.3.1混凝土配合比 (12)2.3.2混凝土试件成型和养护 (12)2.3.3混凝土表面处理 (13)2.4水泥净浆与水泥砂浆 (13)2.4.1配合比 (13)2.4.2水泥净浆与砂浆试件成型与养护 (13)2.4.3内掺处理 (14)第三章内掺处理对水泥净浆与砂浆强度的影响 (16)3.1试验方法 (16)3.1.1抗折强度测定 (16)3.1.2抗压强度测试 (16)3.2试验结果分析与讨论 (16)3.2.1凝结时间与安定性测定 (17)3.3本章小结 (23)第四章吸水试验 (24)4.1试验方法 (24)4.1.1混凝土试件吸水 (24)4.1.2水泥砂浆试件吸水 (25)4.2试验结果分析与讨论 (26)4.2.1混凝土吸水率 (26)4.2.2水泥砂浆吸水率 (28)4.3本章小结 (29)第五章表面处理对混凝土抗氯离子侵蚀的影响 (31)5.1试验方法 (31)5.1.1 RCM法氯离子渗透试验 (31)5.2试验结果分析与讨论 (33)5.2.1 表面处理对混凝土氯离子扩散系数的影响 (33)5.3本章小结 (33)第六章结论 (35)第七章外文文献翻译 (36)7.1英文原文 (36)7.2翻译 (51)参考文献 (68)致谢 (70)第一章前言1.1课题研究背景与意义随着国际经济的不断发展进步，人们的开发涉略的范围越来越广，在建筑行业上的发展也空前迅猛，水泥基材料的使用范围也覆盖了全世界，但是也相应出现了各种新的需要解决的问题。

各种环境中都使用了水泥基材料，不同的环境都对水泥基材料的耐久性造成影响。

耐久性问题的已经严重影响到了建筑产业的发展，给社会带来了巨大的经济损失。

因此，水泥基材料的耐久性问题已经引起了全世界的高度重视。

延长水泥基材料的使用寿命，以及对存在耐久性问题的各种水泥基材料结构修复补强也成为了世界性的焦点问题。

所谓耐久性是指水泥基材料在使用过程中由于内部和外部的或者人为的环境的作用下抵抗侵蚀或者破坏的能力。

水泥基材料是一种多孔材料，在硬化水泥基材料中常存在孔径不同的孔，如凝胶孔、毛细孔、微细裂纹等。

当这些孔形成连续不断和相互衔接的通路时，水分极易渗入。

水泥基材料与环境间的水、热量和化学物质的复合迁移及控制这些迁移机理的参数构成影响水泥基材料性能的主要因素。

水或水分的存在是控制各类型的劣化过程的一个单独且重要的因素。

研究新型防水材料、防止水分向水泥基材料内部渗透技术与方法对改善水泥基材料的性能有重要意义。

因此，如何提高混凝土结构表面防水性能是研发新型的防水材料重点考虑的方面。

从混凝土耐久性的破坏机理可以看出,水在混凝土材料的整个服役过程中起着至关重要的作用，尤其是在混凝土的各种劣化作用（冻融碳化化学侵蚀碱-骨料反应钢筋锈蚀等）中，水更是不可或缺的必要条件和大多数失效机理与模型的控制因素[1-4]。

水是混凝土性能劣化的必要条件之一, 除此之外水还是氯离子和其它化学物质侵入的运输工具, 因此对混凝土进行防水处理是提高混凝土耐久性的有效途径之一。

相关研究已经证实表面防水处理是提高混凝土耐久性的一个有效措施, 它能在混凝土和外界环境之间形成隔离层, 通过改变混凝土的表面性质来阻止或延缓水和氯离子等有害物质侵入, 从而阻止或延缓混凝土的劣化。

目前, 随着有机硅防水剂的不断发展, 有机硅防水剂品种越来越多, 其中硅烷溶液、凝胶和乳液在建筑工程领域得到了广泛应用。

在相同用量的条件下, 不同防水剂具有不同的防水效果；另外,对不同混凝土进行防水处理获得的防水效果也存在差异。

为提高水泥基材料的的耐久性能，目前人们通常采用内掺矿粉粉煤灰等掺和料来提高混凝土的耐久性，但是这种传统方法不是在任何地方都适用，在既定的混凝土结构和大体积的混凝土中适用不仅极为不便而且不经济。