基于光谱学分析的水泥基渗透结晶防水材料作用机理探讨

作者：贺雄飞; 黄伟; 唐刚; 张浩^*

来源：光谱学与光谱分析, 2021, 41(12): 3909-3914.

• 光谱学分析
• XRD
• XPS
• FTIR
• SEM
• 渗透结晶防水材料
• 机理

以渗透结晶防水材料为研究对象,将渗透结晶防水材料掺入水泥基材料制备水泥基渗透结晶防水材料。基于X射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析了渗透结晶防水材料的组分,在此基础上研究了渗透结晶防水材料对构件力学性能的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)与X射线衍射仪(XRD)对水泥基渗透结晶防水材料构件的微观形貌和物相组成进行分析,结合抗压强度回复率、抗渗压力等相关数据,阐明水泥基渗透结晶防水材料作用机理。研究表明,渗透结晶防水材料的主要成分为氧化钙、硅酸钠、二硅酸钠、碳酸钙、氢氧化钙、稠环芳烃类减水剂、乙二胺四乙酸盐。掺入渗透结晶防水材料的水泥基渗透结晶防水材料,其力学性能、抗渗性能、自愈合性能优越,即7, 14和28 d的抗折强度分别为2.65, 3.29和4.35 MPa,抗压强度分别为12.11, 14.57和16.77 MPa;一次抗渗压力与二次抗渗压力分别为0.8和0.9 MPa; 7, 14, 28和56 d的抗压回复率分别为80.91%, 90.35%, 100.44%和105.90%。水泥基渗透结晶防水材料的作用机理:渗透结晶防水材料中硅酸钠、二硅酸钠与水泥中的钙离子发生反应形成水化硅酸钙凝胶(C—S—H凝胶),有效修补裂缝;氧化钙、碳酸钙以及氢氧化钙作为钙离子补偿剂提供大量钙离子,在水环境下有效促使裂缝愈合;碳酸钙在水环境中缓慢溶解产生Ca2+, CO■以及HCO-3, CO■与HCO-3结合大量钙离子生成碳酸钙结晶,与C—S—H凝胶协同作用对水泥基材料的裂缝进行封堵。

• 单位
  中铁隧道勘察设计研究院有限公司; 安徽工业大学; 建筑工程学院