水泥基饰面砂浆的超疏水涂层制备及抗泛碱研究

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饰面砂浆作为绿色装饰材料,表面泛碱会影响建筑物的美观和长期稳定性。基于泛碱产生的机理,引起泛碱的原因之一是存在溶解可溶性盐的自由水,目前防水方法主要包括涂覆技术和防水剂处理,但存在结合性和稳定性差的问题。考虑到超疏水涂层透气且化学结合力强的特点,本文提出了一种构造超疏水性水泥砂浆的方法。以水溶性聚乙烯醇纤维(PVA)用作粘合剂增强涂层的耐久性,以硅氧烷物质为疏水剂,通过高速混合,得到PVA包裹硅氧烷物质的疏水涂料,并通过添加无机纳米粒子或利用水泥砂浆自身微结构构造粗糙结构,在低表面能和粗糙结构的双重作用下得到超疏水水泥砂浆。为了探究水泥砂浆超疏水涂层的制备方法,本文设计了不同配比的疏水乳液,深入研究疏水乳液类型对表面形貌的影响,并从超疏水材料构造机理出发,研究利用尼龙网和水泥涂层在砂浆表面构建分层粗糙度的方法。结果表明,不同疏水乳液的类型对砂浆表面粗糙度的影响不同,疏水乳液的液滴间排列越紧密,砂浆表面越粗糙,也越疏水。在表面粗糙度DHM测试中,单一PDMS型硅氧烷疏水涂层的表面粗糙度峰的平均间距最小,高度最高,接触角也最大,进一步说明了静态接触角受到表面粗糙度峰的平均间距和高度两方面的影响。最终以微米级的砂子和微纳米级的水泥颗粒和水化产物制备水泥砂浆表面的粗糙结构,微纳结构之间形成空气间隙,在疏水乳液的修饰下,使液体与砂浆表面产生点接触,使液滴滴落在砂浆表面而自然滚落,得到的超疏水水泥砂浆表面接触角为150±0.5°。进一步探究超疏水涂层水泥砂浆涂层的防水性和耐久性,本文利用色差仪及紫外分光光度计进行涂层表观分析,并通过耐磨性、耐水性和耐老化测试评价涂层的耐久性。结果表明,疏水乳液用于饰面砂浆不影响砂浆美观,由于疏水乳液渗透到砂浆内部,且含有大量螺旋型的Si-O键,具有较好的耐高温性和耐老化性,在极端条件下表面疏水性仍保持稳定。制备的疏水砂浆的水分吸水系数与参考样品相比约降低1.7-5倍。最后为了评估疏水涂层对水泥砂浆抗泛碱性的影响,加速泛碱试验后进行图像采集分析、离子浸出率测定、XRD和TG-DSC分析。结果表明,疏水涂层的存在抑制了外部水分的浸入,从而减少Ca(OH)2的溶出和CaCO3的生成。涂覆疏水涂层的水泥砂浆Ca2+、Na+浸出浓度都降低三个数量级,K+降低一个数量级,其抗泛碱能力得以提高。
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