有机硅改性水泥混凝土制备，性能及机理研究

Water seepage plays an important role in the durability and the safety of the concrete structures. In this research, the concrete was modified by the silicone polymer as a blend additive. Effect of the silicone polymer on the hydration of concrete will be investigated and the competitive and interfering mechanism between the modifier and the concrete will be revealed. The kinetic equibrium between the condensation polymerization of silicone material and the hydration of concrete will be discussed and the dynamical equation of the silicone.polymer condensation reaction and concrete hydration could be determined,respectively. The evolution regularity of microstructute of polymer concrete would be discovered from the microcosmic nature. The relationship between the microstructure and the macro performance of the polymer concrete will be clarified.The microstructure model will be obtained by the computer technology. It was from the study of these results that a high performance concrete material with waterproofing properties can be obtained.

混凝土渗水、防水问题会给混凝土的构筑物的耐久性、运行安全等方面带来严重影响。本项目拟采用内掺有机硅防水剂来改性水泥混凝土。从宏观和微观角度，研究有机硅防水材料各组分对聚合物混凝土的水化、硬化影响，揭示竞争、干扰机制，探讨有机硅防水材料水解缩聚和水泥混凝土水化、硬化的动力学平衡，分别建立有机硅防水材料改性过程中的水解、缩聚和水泥水化动力学方程；从微观角度，探明有机硅防水材料改性水泥混凝土的微结构演变规律，阐明有机硅聚合物混凝土微观结构与本征性能之间关系，建立微结构模型。通过开展内掺有机硅材料所制备有机硅聚合物混凝土的微结构演变及其对混凝土的水化、硬化影响、作用机理等研究，使其在取得最优防水作用同时，有机硅聚合物混凝土获得较好的整体宏观性能，为制备高性能有机硅防水混凝土奠定一定的基础。

外涂有机硅防护材料是目前提高混凝土耐久性的一个行之有效的方法；但对于内掺有机硅改性混凝土的研究较少。本文通过向普通混凝土中内掺不同种类和不同掺量的有机硅制备有机硅改性混凝土，系统研究了有机硅改性水泥混凝土性能影响规律，揭示了有机硅改性水泥混凝土作用机理。研究结果表明：有机硅的加入使水泥基材料的凝结时间、流动度、稠度、保水率增大。其中，KH570对水泥混凝土的基本性能影响大于KH550和KH570，KH550 和KH570对水泥混凝土基本性能影响差别不大。力学强度结果表明，有机硅的加入均使水泥混凝土的力学强度降低。其中KH570对水泥混凝土力学强度影响较大，5%掺量时，混凝土试样成型较困难。耐久性试验表明：有机硅的加入能显著提高水泥混凝土的抗渗性、酸碱腐蚀性、冻融稳定性、抗裂性能、抗收缩性。分别掺加三种有机硅的水泥混凝土试样中，含有KH560的抗腐蚀性能最好，含有KH570的试样的抗腐蚀性能最差。通过抗裂试验表明，有机硅分别掺加三种有机硅的混凝土中含有KH560的抗裂性能最好，这说明有机硅的加入对裂缝的产生起到了抑制作用，抗渗试验表明，有机硅能提高混凝土的抗渗性能，且随着有机硅添加量的增加，抗渗作用逐渐增强，且KH560对提高混凝土抗渗性效果最好。抗碳化试验表明有机硅加入可较大的减缓混凝土的碳化速率。添加了有机硅的水泥砂浆的关键离子浓度（钙离子和硫酸根离子）、化学结合水量出现了相应程度地减少，进一步表明有机硅对水泥水化有一定的抑制作用。通过XRD, DSC, FT-IR等微观试验表明，向混凝土中内掺有机硅能抑制水泥的水化进程，且增大了改性混凝土内部的孔隙率,并在此基础上建立了有机硅聚合物混凝土三维结构模型，进一步揭示了有机硅改性水泥混凝土的作用机理。