硅溶胶-甲基三乙氧基硅烷杂化材料对水泥基材料性能影响研究

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1、青岛理工大学毕业设计（论文）摘要硅溶胶是以水为分散介质的高分子聚偏硅酸的胶体溶液，其二氧化硅粒子多以球状单个或多个聚结分散。能牢固附着在基材和壤料颗粒表面，随水分的不断蒸发，二氧化硅粒子间能形成牢固的Si—O键而成为连续涂膜。但若单独使用硅溶胶，常温固化成膜往往存在裂纹、内部微孔等致命缺陷。有机硅单体的基本结构单元是由―Si―O―Si―键链节构成的，该官能团能与砂浆等无机基材能很好结合，侧链则通过硅原子与其他各种有机基团相连，赋予材料憎水性。因此，有机硅产品的结构中含有的有机基团具有很好的憎水性，所以经有机硅防水剂处理后的砂浆块吸水率能大大降低。但传统的用于混凝土渗

2、透剂的有机硅单体，存在一个严重的问题，即其挥发率可高达97％。这就说明，如果在刷涂过程中，遇到大风及较强日照，有机硅单体将大量的挥发掉而不是停留在混凝土表面等待吸收和反应。这不仅造成材料的严重浪费和不必要的经济损失，而且还造成一定的环境污染。同时由于有效成分的挥发，严重影响涂装时的吸收效果；另外，随着时间的延长，还可能造成混凝土表层防水效果的逐渐降低。本课题通过将硅溶胶与甲基三乙氧基硅烷结合使之杂化形成具有不同杂化比例的杂化材料。并研究了用其杂化材料对混凝土表面处理后的耐久性能以及掺入水泥中对水泥性能的影响。实验中对混凝土选用两不同水灰比（0.4、0.5），经表面处

3、理后，测试其防水性、抗氯离子侵蚀性以及氯离子扩散系数，分析了此表面处理对混凝土的性能影响。另外，通过掺入水泥砂浆和净浆，测试其不同龄期的强度以及砂浆吸水率得出其对水泥性能的影响。混凝土试件进行表面处理后，明显降低了混凝土的吸水性能，有效阻止了有害介质的侵入；对于同一水灰比的混凝土经表面处理后，氯离子渗透深度明显降低，相对混凝土的含量也明显下降，并且随着杂化比的增加，氯离子相对混凝土含量越低；另外，掺入水泥中后，延缓了水泥基材料的水化进程，使水泥砂浆的凝结试时间延迟、早起强度也有所降低，砂浆吸水率也下降。整个研究结果表明，经硅溶胶-甲基三乙氧基硅烷杂化材料处理的水泥基

4、材料的防水性能明显得到提高。关键词：硅溶胶；有机硅；杂化材料；表面处理；抗氯离子-4-青岛理工大学毕业设计（论文）AbstractSilicasolisapolymerpolymetasilicatecolloidalsolutionwithwaterasdispersionmedium,thesilicaparticleswithsphericalmoresingleormultiplecoalescence.TheyCanfirmlyadheretothesurfaceofbasedmaterialandsoilparticle.Withtherapidgrow

5、thofwaterevaporation,silicaparticlescanformstrongSi-Obondasacontinuousfilm.Butifweusesiliconsolsinglely,roomtemperaturecuringfilmtendtohavefatalflawssuchascrackandinnerpores.Thebasicstructuralunitoftheorganicsiliconmonomerislinkedwith-Si-O-Si–bond.Thisfunctionalgroupscanbecombinedwithi

6、norganicsubstratesuchasmortarwell.Thesidechainsarelinkedtogetherthroughthesiliconatomsandotherorganicgroupstogivematerialthenatureofhydrophobic.Therefore,organicgroupscontainedintheorganicsiliconestructurehasgoodhydrophobic.Sothatthewaterabsorptionisreducedgreatlyaftersiliconewaterproo

7、fingagenttreatmentforcementmortar.Butthetraditionalorganicsiliconmonomerforconcretepenetratingagent,thereisaseriousproblem,namelythevolatilizationratecanbeashighas97%.Itmeansthattherewillbealotoforganicsiliconmonomervolatilizinginsteadofstayinginconcretesurfaceforabsorptionandreactio