憎水性

憎水型原材料對水泥基填縫劑的性能影

響

摘要：建筑工程的發展，促進了我國經濟的進步。中國經濟已由高速增長階

段轉向高質量發展階段，人們追求生活的舒適感和幸福感，自然對自己的居住和

工作環境有了更高的要求。對建筑的高期望和高要求，促使建筑裝飾材料發展的

空前繁榮。水泥基填縫劑與瓷磚、石材等裝飾材料配合使用，其品質的好壞不僅

直接影響墻面的裝飾效果，甚至可能促使雨水通過填縫劑進入墻體，從而導致墻

體滲漏，因此水泥基填縫劑也由普通型向低吸水改進型發展。

關鍵詞：憎水型原材料；水泥基填縫劑；性能影響

引言

隨著我國建筑工業化的不斷推進,裝配式建筑與混凝土預制構件得到了長足

的發展。而無論是預制構件還是裝配式建筑都需要混凝土的強度盡早、盡快形成,

以達到快速脫模、縮短施工周期、節約時間和成本的目的。傳統的蒸汽或蒸壓養

護雖然能夠在較短的時間內快速提高混凝土的強度,但存在能耗大、成本高的弊

端。而在水泥基材料中加入一定的成核劑是達到以上目的的一種有效手段,成核

劑除具有促進水化、加速凝結的作用外,還有助于改善界面結構和提高耐久性。

1纖維性能對混凝土復合材料的影響

1.1纖維形態的影響

不同類型的纖維對混凝土復合材料的影響無疑是最大的，但通常可以在復合

材料的制備之間優選出適合作為增強相的纖維類型，如高溫服役環境下優先使用

玻璃纖維、玄武巖纖維或陶瓷纖維等，而對于道路、橋梁等耐磨、需求一定韌性

的情境下優先選擇化學合成高分子有機纖維等，那么除去纖維類型的影響之外，

纖維的形態無疑是影響水泥基復合材料力學性能最為重要的因素之一。談及纖維

的形態特征，不外乎三點：長度、直徑和截面形狀。按照纖維的長度可以將增強

纖維分為長纖維和短纖維，長纖維和短纖維對水泥基復合材料的影響在兩個方面：

分散性和抗裂紋。不管是何種類型的纖維，纖維和混凝土的熱膨脹系數相差較大，

這就意味著纖維和復合水泥基材料的接觸面越大，越容易出現纖維和材料界面的

分離，產生微裂紋，尤其發生在當纖維和基體材料的粘合度不夠的復合材料中，

較為典型的例子就是聚乙烯纖維增強復合混凝土材料，故而，增強相中纖維以短

纖維出現較多。但長纖維對已經產生裂紋的復合材料具有橋連的作用不可忽視。

由于無機纖維脆性較大，所以常常是以短纖維的形式存在，但有機纖維的韌性和

強度較高，制備出的纖維多為長纖維，所以在制備復合混凝土材料時，會對原本

長纖維的有機纖維做切割處理。短纖維除了可以減少微裂紋的萌發之外，更對裂

紋的擴展有一定的抑制效應。這種抗裂紋生長是通過纖維對混凝土材料的固定效

應實現的。而相同的添加體積下，短纖維對強韌性的增強比例更大，根據研究人

員的研究結果，這可能是長纖維在混凝土中分散程度不夠，纖維之間的團聚造成

的。

1.2纖維體積分數的影響

纖維增強復合混凝土材料中，添加纖維的體積分數是一個十分需要注意的點，

并不是纖維添加越多，復合混凝土的力學性能更好，在添加纖維的體積分數變化

中，存在一個增強效應的極值，一般將添加的纖維體積分數歸類為三檔：低體積

分數(<1%)、中體積分數(1%~2%)和高體積分數(>2%)。許多研究人員對不同類型

的纖維添加體積對水泥基復合材料的增強效應進行了研究，結果發現，對于鋼纖

維來說，1.5%體積分數下的鋼纖維對復合混凝土材料的力學性能提升最大；而碳

纖維的體積分數為1.0%時復合混凝土的彎曲強度最大；對于聚丙烯纖維來說，

0.56%體積分數表現出最好的抗拉強度。因此，對于不同類型的纖維，都有添加

量的最佳值，需要大量實驗的探索來確定最佳的配比。

2試驗情況

2.1試驗用原料

（1）P.W52.5白水泥：阿爾博波特蘭（安慶）有限公司，白度大于87，28d

抗折強度8.5MPa，28d抗壓強度55.9MPa；（2）重鈣粉：河北燕西礦產品加工廠，

200目和325目，白度均大于85；（3）可再分散乳膠粉：德國瓦克，普通型

5044N，憎水型8034H；（4）有機硅憎水劑：美國道康寧SHP50。

2.2試驗方法

經過前期的試配試驗，基本確定了水泥基填縫劑中各類原材料的用量范圍，

現固定同一個配合比，分別采用普通型5044N膠粉、憎水型8034H膠粉以及普通

型5044N膠粉添加有機硅憎水劑的三個方案，依照《陶瓷墻地磚填縫劑》（JC/T

1004-2017）的要求拌和、成型、養護試件并進行標準試驗條件下抗折抗壓強度、

凍融循環后抗折抗壓強度和吸水量性能檢測。抗滲性能試驗、凍融后的質量損失

率和強度損失率依照《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》（JGJ/T70-2009）進

行測定和計算。

3結果與討論

3.1力學性能

三種樣品均滿足填縫劑在標準試驗條件下和凍融循環后抗折強度大于

2.50MPa、抗壓強度大于15.0MPa的要求，但是采用憎水性膠粉取代普通膠粉或

是在普通膠粉中添加憎水劑都會降低填縫劑的抗折抗壓強度，并且憎水劑對強度

的影響更加明顯，說明有機硅憎水劑和水反應生成的聚合物膜，一方面提高了水

泥砂漿的憎水性，但是也在一定程度上阻止了水泥持續的水化而使強度降低。觀

察凍融循環后的樣品試件，普通膠粉A1和憎水性膠粉A2的試件表面均會出現起

皮、剝落現象，而摻入憎水劑的A3樣品試件凍融前后無明顯變化，質量損失率

明顯降低。

3.2憎水性能

采用憎水型膠粉取代普通膠粉時，可以改善填縫劑內部微觀孔道的表面極性

從而降低吸水量，但在具有一定壓力的水環境中，無法阻止水壓進入樣品的孔道

內部，因此并不能改善填縫劑抗滲性能。而憎水劑在水泥漿的高堿性環境下，硅

烷中親水的有機官能團水解形成高反應活性的硅烷羥基團，硅烷羥基團繼續同水

泥水化產物中的羥基基團進行不可逆反應形成化學結合，從而使硅烷牢牢地固定

在水泥砂漿孔壁的表面。由于憎水的有機官能團朝向孔壁的外側，使得孔隙的表

面獲得了憎水性，因此為填縫劑帶來了持久的、整體性的憎水效果。

4水泥基復合材料的分類及應用

4.1固不漏界面劑

固不漏界面劑是應用于建筑工程中防水界面的粘結處理復合材料的新型綠色

環保的聚合物改性水泥基復合材料。當使用聚合物改性水泥基復合材料作為外墻

裝修的主要材料時，對墻體進行前處理是必須的步驟，使用毛刷等工具將固不漏

界面劑在墻體上涂抹均勻，使得外墻的表面達到光滑平整的狀態，以使外墻表面

更順利地進行防水層的施工。值得注意的是，當涂抹的厚度稍小時可能會出現局

部區域無法抹涂均勻的情況，所以一般而言施工固不漏界面劑涂抹的厚度在1cm

左右，等待固不漏界面劑硬化后進行防水抹面的施工工程。而防水抹面的施工也

需要達到一定的厚度，一般在需要達到5mm左右。固不漏界面劑除了給防水抹面

一個較好的施工環境，也能將墻體的水泥砂漿和墻體緊密結合，當防水抹面施工

完畢后并找平后，在自然狀態下養護后會和整個外墻呈現高強度的防水層。

4.2防水膠結粉在外墻涂料裝飾上的應用

在外墻裝修過程中，涂料的涂裝過程需要對墻體和涂料有找平刮膩步驟，防

水膠結粉的應用就是作用在此，其本質作用機理是對將涂膜進行厚質化，一般而

言防水膠結粉會在墻面和涂抹的界面進行施工，通過保證墻體表面平整來達到維

持涂膜整體完整功能性和厚質化的作用。防水膠結粉的防水功能也較為優秀，可

以有效地防止界面間的空鼓等現象導致的滲水，加強涂抹和外墻基體之間的結合

力，使涂膜的耐久性更好。

結語

憎水型膠粉和憎水劑都會降低填縫劑的抗折抗壓強度，并且憎水劑對強度的

影響更加明顯；憎水型膠粉取代普通型膠粉能明顯降低水泥基填縫劑的吸水量，

但無法改善其抗滲性能，而普通型膠粉內摻憎水劑能同時改善水泥基填縫劑的吸

水量和抗滲性能。在實際應用中，憎水劑的價格遠遠高于憎水型膠粉，因此可依

據客戶對水泥基填縫劑性能的具體要求，綜合考察原材料成本，來選擇配制方案。

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