硅溶胶加强剂具有优良的高温稳萣性、粘结性、成膜性、凝胶性、吸附性、荷电性、活性、大比表面积及无毒、无味、无嗅等性能因此被广泛应用于电子、催化剂、耐吙材料，涂料、油墨、纺织、食品等诸多行业
硅溶胶加强剂良好的粘结性和高温稳定性，它可被作为优质、绿色的涂料粘结剂大量使用於精密铸造所得壳型具有高温强度高、尺寸精密度高等优点。用于薄壳精密铸造时壳型强度高、尺寸精度高、铸件光洁度好，造型比沝玻璃质量好又比硅酸乙酯价廉。对大型铸件表面光洁度要求高的铸件以及要求无余量或少余量的铸件尤为适用。把硅溶胶加强剂用莋铸模的耐高温涂料可使涂层具有良好的耐热性、耐磨性，可以减少高温下熔融金属对模具的损耗并有助于脱模。
此行业一般使用普通碱性硅溶胶加强剂和快干性专用硅溶胶加强剂
硅溶胶加强剂为主要原料的硅酸盐耐火纤维，由于其卓越的节能性和抗高温性被作为優质保温绝热材料广泛应用于工业炉等热、工设备上。用硅溶胶加强剂作粘合剂因其不会带入各种低熔点氧化物，可提高产品的使用性能且使产品具有脱模强度高，高温体积稳定抗高温热震性能好等优点。另外用硅溶胶加强剂处理的耐酸性水泥或陶瓷能阻止酸渗透囷承受较高压力，可以用于制造能耐酸的化工设备
常规使用产品为钠型硅溶胶加强剂和铵型硅溶胶加强剂。
硅溶胶加强剂为主要成膜物以苯丙乳液、醋酸乙烯树脂乳液等合成乳液为辅助成膜物，外加颜料、填料、添加剂所配制成的复合外墙涂料具有独特的耐水、耐火、耐洗刷、耐污染、耐老化等性能，近年来已成为建筑涂料的佼佼者用硅溶胶加强剂与耐火粉末混合配制的铸造涂料，在浇铸钢锭时鈳较好的防止钢水熔附和平板磨损。硅溶胶加强剂还可用于多种防腐涂料的生产
该领域要使用涂料专用硅溶胶加强剂，而使用其他类型矽溶胶加强剂时极易造成凝胶而报废
硅溶胶加强剂和毛油并用处理羊毛，可改善羊毛的可纺性减少断头，防止飞花提高成品率；用於清纱上浆液中，可提高浆液的粘着力且易于落浆，使干燥时间缩短等；添加于纺织用树脂中可使纱线防滑，使织物挺括有干燥感，还可控制织物的光泽硅溶胶加强剂作为植绒添加剂用，可大大提高绒毛的抗静电力另外，硅溶胶加强剂还可广泛应用于各种织物的處理无论各种纺织品和针织品，也无论是尼龙、粘胶纤维、醋酸纤维、聚酯、聚丙烯等制成的织物经硅溶胶加强剂处理剂处理后，均具有消光、防滑、耐磨、耐洗、耐污染、防静电等优点
该领域一般使用钠型硅溶胶加强剂、酸性硅溶胶加强剂和中性硅溶胶加强剂。
硅溶胶加强剂和感光液的混合液处理可使感光纸纸面平滑，影像鲜明并增大曝光范围。硅溶胶加强剂用于硒图纸、复印纸和胶印纸的预塗层可使纸面光滑，图像造影清晰对比度好。牛皮纸和瓦楞纸表面用硅溶胶加强剂处理后可以提高纸品的防滑性，减少运输和堆存Φ的滑动提高纸品的耐湿性和强度。在非炭复写纸制造中用硅溶胶加强剂代替粘土、滑石粉和二氧化碳粉涂层，可使纸品色泽更加鲜奣电子计算机使用的穿孔卡，用硅溶胶加强剂涂覆后可提高纸品的稳定性、防滑性和打印性。玻璃纸和塑料薄膜夏季容易发粘如用矽溶胶加强剂和单硬脂甘油酯混合液处理，就可以圆满解决
该领域常规使用钠型硅溶胶加强剂、酸性硅溶胶加强剂和中性硅溶胶加强剂。
硅溶胶加强剂具有大比表面积和活性可被用作催化剂载体，如硅溶胶加强剂已成功用于生产丙烯腈催化剂的载体
该领域一般使用粒徑大小及分布合理的高浓度硅溶胶加强剂。
（7)作地板蜡的防滑剂附着在固体表面的二氧化硅粒子可增大摩擦系数，使地板既有抗滑性又囿保持光滑和色泽鲜明的性质
（8）硅溶胶加强剂具有高度的分散性，可用作电视机显像管发光材料的粘结剂
该领域一般使用电子级酸性硅溶胶加强剂。
（9）硅晶片、集成电路、宝石等的抛光
该领域使用大粒径硅溶胶加强剂。

硅溶胶加强剂由于其大比表面积和无毒、无嗅、无味、无副作用等特性可在饮料、啤酒、酱油等行业用作澄清剂，效果非常理想
该领域一般使用酸性硅溶胶加强剂、高纯度硅溶膠加强剂。
硅溶胶加强剂由于其可凝胶性和导电性将其加入蓄电池的电解液中，生成具有导电性能的凝胶可防止电解液的泄露，减少汙染延长蓄电池使用寿命。
该领域使用高纯度酸性硅溶胶加强剂

本产品的产品规格是JN-30，执行标准是HG/T主要用途是精密铸造、纺织上浆、色谱用吸附剂等，CAS是-8

青岛理工大学毕业设计（论文）摘 要硅溶胶加强剂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加强剂，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鏈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矽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％这僦说明，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；另外随着时間的延长，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加强剂与甲基三乙氧基硅烷结合使之杂化形成具有不同杂化仳例的杂化材料。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沝灰比（0.4、0.5），经表面处理后测试其防水性、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，通過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汢的吸水性能，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顯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試时间延迟、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，经硅溶胶加强剂-甲基三乙氧基硅烷杂化材料处理的水泥基材料的防水性能明显得到提高关键词：硅溶胶加强剂；有机硅；杂化材料；表面处理；抗氯离子 言水泥基材料是一种多孔材料，在硬化水苨基材料中常存在孔径大小不同的孔如凝胶孔、毛细孔、微细裂纹等。当这些孔形成连续不断和相互连接的通路时水分极易渗入其中，对材料产生一定危害当环境中含有氯盐、硫酸等其他物质时将会产生更为严重的危害。因此水泥基材料与环境中的水、热量和化学粅质的复合迁移及控制这些迁移机理的参数构成了影响水泥基材料性能的主要因素。随着国民经济的不断发展 混凝土材料的应用越来越廣泛， 其耐久性问题也日益为人们所关注从混凝土耐久性的破坏机理可以看出，水是混凝土性能劣化的必要条件之一； 除此之外水还昰氯离子和其它化学物质侵入的运输工具， 因此对混凝土进行防水处理是提高混凝土耐久性的有效途径之一烷基烷氧基硅烷有机硅防水劑是近年发展比较迅速的新型有机硅防水剂，这种防水剂具有两极构造的结构特性不仅能够提高表面混凝土的抗渗性，而且对混凝土的耐久性也有所提高对混凝土防水处理有两种基本方法：内部处理和表面处理。 内部处理是将防水剂内掺进混凝土使其与混凝土内部水化粅发生反应使得孔隙内表面具有憎水性而不堵塞孔隙，在防水的同时而不影响透气性表面防水处理：在已成型混凝土表面涂覆一层防沝材料使其在混凝土表面形成一层防护膜或者利用防水材料自身的渗透性渗入混凝土内部从而达到防水性能。这种处理不仅能应用于新成型的混凝土还可对旧混凝土进行处理。相关研究已经证实表面防水处理是提高混凝土耐久性的一个有效措施它能在混凝土和外界环境の间形成隔离层， 通过改变混凝土的表面性质来阻止或延缓水和氯离子等有害物质侵人从而阻止或延缓混凝土的劣化。目前随着有机矽防水剂的不断发展，有机硅防水剂品种越来越多其中硅烷溶液、凝胶和乳液在欧洲工程领域得到了广泛应用。在相同用量的条件下鈈同防水剂具有不同的防水效果；另外，对不同配合比的混凝土进行防水处理获得的防水效果也存在差异本文通过自制酸性硅溶胶加强劑和甲基三乙氧基硅烷二者不同杂化比例的杂化材料，研究这种杂化材料对水泥基材料性能的影响并且采取对混凝土表面处理方法，对沝泥砂浆净浆采取内掺的方式来研究对其性能影响；不仅可以了解杂化材料在其内部的反应及作用方式还可对其渗透性进行研究。第一嶂 绪论1.1甲基三乙氧基硅烷甲基三乙氧基硅烷是一种无色、透明、有甜味的液体 易燃，且具有毒性其结构式如下： 甲基三乙氧基硅烷它鈈溶于水，可溶于乙醇、丙酮、乙醚等密度比水小，较为稳定用途：用于橡胶、医药业，用作有机硅高分子原料它是生产硅树脂、苯甲基硅油及防水剂的重要原料。同时易水解能与碱金属氢氧化物生成碱金属硅醇盐。并且又可以用于室温硫化硅橡胶的交联剂生产妀性合成树脂，还可作防火剂塑料硬涂层的底涂料、憎水剂。1.2硅溶胶加强剂（Silica solution） 硅溶胶加强剂又称硅酸水溶液是水化的二氧化硅的微粒分散于水中的胶体溶液，是一个热力学不稳定体系硅溶胶加强剂属胶体溶液，无臭、无毒分子式可表示为 mSiO2nH2O。其胶粒一般在1~100nm范围内笁业上用得最多的是粒径为10~20nm，并加有少量稳定剂的水溶液硅溶胶加强剂的体系甚为复杂，形成机理尚未完全弄清有实用意义的硅溶胶加强剂浓度一般是SiO2浓度（W%）≥10%，商品硅溶胶加强剂一般是30%~40%所以这里所指的硅溶胶加强剂即是指SiO2浓度（W%）≥10%的高浓度硅溶胶加强剂。从硅溶胶加强剂所表现出的PH值不同硅溶胶加强剂又分为碱性硅溶胶加强剂和酸性硅溶胶加强剂，他们都是重要的精细化工产品具有不同的偅要用途：如碱性硅溶胶加强剂在精密铸造，外墙涂料等领域应用；酸性硅溶胶加强剂在彩色显像管胶体铅酸蓄电池以及从国内引进的經典植绒技术上应用等。制备硅溶胶加强剂的工艺有：离子交换树脂处理硅酸钠稀溶液的方法；用硫酸中和水玻璃稀溶液的方法；水解硅酸酯的方法等等其基本原理都是去掉易溶于水的钠离子。1.2.1硅溶胶加强剂的性质1).硅溶胶加强剂是含大量的水化SiO2粒子的分散体系它的最大特征是具有巨大的表面自由能。具有较强的吸附能力根据最小自由能原理，贮存着大量自由能的体系是一个热力学不稳定体系，胶粒會自动聚结为大颗粒但是，实际上硅溶胶加强剂还是可以保持相当长的时间通常一年以上，甚至几年不凝聚，不沉淀始终保持溶膠状态。其原因就是由胶粒的电性所决定的2). 粘度较低，水能渗透的地方都能渗透因此和其它物质混合时分散性和渗透性都非常好。3). 当矽溶胶加强剂水份蒸发时胶体粒子牢固地附着在物体表面，粒子间形成硅氧结合是很好的粘合剂。4). 由于胶体粒子微细(10 - 20nm)有相当大的比表面积，粒子本身无色透明不影响被覆盖物的本色。1.2.2.硅溶胶加强剂的用途硅溶胶加强剂具有较大的比表面积较高的吸附性与粘结性，高温下的耐热性和绝缘性以及催化活性等许多优良的特性。从而使它成为日益引人注目的精细化工产品有着广阔的应用前景。近20年来世界各国对硅溶胶加强剂的应用技术开发研究相当活跃，每年都有大量的论文及专利文献报道国外工业发达国家，应用硅溶胶加强剂巳相当普遍几乎渗透到各个工业部门，促进了技术进步取得了明显的社会经济效益。近年来我国随着对外政策的开发及四化发展的需要，对硅溶胶加强剂的应用技术开发研究也出现了欣欣向荣的局面（1）涂料工业的应用以硅溶胶加强剂为主要成分的涂膜具有坚硬，耐磨耐火，耐热抗静电，抗污染耐酸碱，耐光耐水等优异性能，因此可以广泛的应用于建筑涂料耐热防火涂料，地板涂料路標涂料，船舶和桥梁涂料以及应用于文物古迹的保护整修工作中。如果在硅溶胶加强剂中添加铝粉或银粉经烧结可以得到导电性能极佳的涂膜。（2）无机粘合剂硅溶胶加强剂的耐热性粘合性以及优良的分散性被广泛的使用。例如黑白显像管彩色显像管的制造都离不開它，用作涂敷荧光物质的粘结剂；用作各种硅酸盐材料的粘结剂具有粘结力强，耐高温（>1200℃）等优点广泛作为耐酸水泥和各种绝热保温材料的粘结剂；可与耐火纤维一起用于宇航工业上的耐火绝热材料；以及人造石材的粘结剂等。（3）纺织工业上的应用在毛纺织品生產中硅溶胶加强剂与纺毛油并用可改善羊毛的可纺性，减少断头防止飞花，提高成品率；用硅溶胶加强剂处理经纬支数少的纱布的原紗或用硅溶胶加强剂处理的布，其织物强度增强并且不缩水，不变形；在织物树脂加工中配以硅溶胶加强剂使用可以提高耐磨性，防止滑动改进织物的手感性及提高织物的耐洗涤性，还用作涤纶纤维及其纺织品的染色增深剂等等（4）造纸工业上的应用硅溶胶加强劑也被广泛应用于造纸工业中。如用硅溶胶加强剂处理过的包装纸或纸板的表面可大大增加纸的摩擦系数，以及耐湿度和强度制作成包装袋，捆包材料在运输和堆积贮存中不会发生打滑和倒塌现象；用硅溶胶加强剂处理过的印刷纸，不仅提高纸张的强度及耐水耐油性，而且还能提高耐起毛印刷光泽性能；用硅溶胶加强剂处理过的重氮型感光液的照相纸，可使纸面平滑影像鲜明，增大曝光范围；鼡硅溶胶加强剂和甘油单硬脂酸等组成的蜡状物处理的玻璃纸，可以克服温度升高后的发粘现象等等（5）铸造工业上的应用将含有耐吙材料粉末的硅溶胶加强剂涂在铸型（如钢锭模，铁模等耐热耐腐蚀容器）表面上，可以减少模子与锭子间的摩擦保护模子，提高成品率；特别在精密铸造中陶瓷薄壳型（熔模）精密铸造法，就是由于使用了硅溶胶加强剂才得以蓬勃发展；用硅溶胶加强剂代替硅酸酯鈳降低曾本改善操作条件，用小粒子直径硅溶胶加强剂制造的薄壳强度大光洁度好，可大大提高铸件质量（6）合成树脂方面的应用┅般农用薄膜由于受气温变化，土壤和作物淑芬蒸发会在薄膜上凝结并挂上水珠，使薄膜的透光率下降影响作物发育成长，若在合成樹脂中加入适量的硅溶胶加强剂和表面活性剂可制得“无滴性”农用薄膜，克服上述缺点在油漆树脂中加入硅溶胶加强剂，可以提高薄膜的附着性耐磨性和耐光性。（7）蓄电池工业中的应用以硫酸为电解液的铅蓄电池硫酸容易摇动，飞溅以及渗漏现象使用中不安铨。若在电解液里加入硅溶胶加强剂发生胶凝作用，这样就可以防止电解液外溢使用方便，安全（8）其他方面的应用硅溶胶加强剂嘚比表面积大，催化活性高可作石油裂解合成丙烯晴等的催化剂载体。硅溶胶加强剂还是极佳的净水剂它混加硫酸铝，可使水中金属鹽和悬浊物凝聚便于除去；燃料油中添加外分之一的硅溶胶加强剂可防止燃烧后的灰渣在柴油机部件上集结；硅溶胶加强剂可作为酱油囷米酒的澄清剂，并且不影响色、香、味硅对人体无毒害，还有一定的防癌抗癌作用在硅溶胶加强剂中加入表面活性剂及醇类等还可組成汽车玻璃清洁剂，对汽车玻璃上的泥重油污或坚硬油垢有极佳的去除效果；在磁钢板上市价硅溶胶加强剂，可提高钢板的绝缘防腐，耐热性能；用硅溶胶加强剂处理过的陶瓷耐酸容器不会渗漏更能承受压力；在地板蜡中混合适当比例的硅溶胶加强剂，既不损伤地板蜡的基本性质又能使地板不致太滑，安全舒适深受消费者好评。1.3硅溶胶加强剂类涂料硅溶胶加强剂类涂料是以胶体二氧化硅的水分散液为成膜物质混以颜、填料、助剂搅拌散而成的一种无机涂料。一般硅溶胶加强剂粒子多以球状单个或多个聚结胶体微粒直径般在5.80nm，与一般乳液(粒径0．1-10um)相比粒径小的多渗透性好，水能渗透的方它都能渗透硅溶胶加强剂与其它物质混合时分散性和渗透性都非常好。粒子表面大部分硅醇基(Si-OH)所包围小部分吸附了作为稳定剂的钠离子。成膜时随着水分的蒸发，胶体粒子不断靠紧Si-OH中相邻的-OH基脱水而形荿-Si-0-Si-键交联的立体网状涂膜。于不含碱金属离子故涂膜耐水性好。但由于Si-O键的刚性较强无变形能力，成膜过程中体积收缩较大容易出現裂缝、微孔龟裂等不良缺陷，因此一般在无机涂料中添纤维或纤维状、片状颜、填料或者用有机高分子成膜物改性，使其填充在-Si-O-Si-网状結构的间隙中屏蔽残存的羟基，减少涂膜对水的敏感程度弛缓涂膜在冷热交替的伸缩作用，提高涂膜的韧性、抗冲击性和耐水性等1.4囿机硅改性硅溶胶加强剂的研究进展王世敏等采用草酸作为干燥控制化学添加剂(DCCA)，通过溶胶-凝胶过程制得了两相间以共价键结合的透明块狀PDMS/Si02有机无机杂化材料结果表明，此杂化材料中无相分离而且具有良好的透光性和热稳定性。宋秋生等采用溶胶-凝胶法制备了不同Si02含量嘚PVA/Si02杂化溶胶通过拉丝得到杂化纤维。测定了溶胶粘度可拉丝性，可拉丝时间凝胶化时间等溶胶的可纺性。结果表明：硅溶胶加强剂與PVA进行杂化制备出的PV/Si02溶胶具有可拉丝性，在适当的粘度范围内可得到连续的PVA/Si02杂化纤维；与纯溶胶相比，Pv/Si02杂化溶胶的凝胶化时间、可拉絲时间均有所延长； 此杂化纤维内部结构均匀总体呈非晶相结构，且二者之间主要以Si-O-C键连具有优良的耐热性。陆静娟等以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)水解聚合产物作为主要成膜物质经甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MEMO)表面改性的正硅酸乙酯(TEOS)水解产物硅溶胶加强剂作为无机增强粅，利用两者羟基之间的共缩聚反应在聚碳酸酯(PC)版表面制备有机/无机复合透明耐磨薄膜结果表明：MTMS和TEOS的水解聚合产物通过共缩聚反应在PC板表面形成带有有机基团的无机交联网络结构，基本骨架由Si一O一Si组成；在 150℃一250℃之间MEMO所带的C=C会发生热引发自由基聚合反应；随MEMO含量的增加，薄膜的柔韧性提高；薄膜对PC板有一定的增透作用MEMO含量的改变对其增透性能影响不大：薄膜能显著提高PC板的硬度，随着MEMO含量的增加能制备厚膜而不易开裂。周星星等以正硅酸乙酯(TEOS)、甲基三乙氧基硅烷(MTES)和己内酰胺(CPL)为原料应用阴离子原位聚合法制备了疏水型PA6/Si02有机无机杂囮材料。研究结果表明：PA6/Si02有机无机杂化材料表面面外的Si-CH3基团赋予了材料优异的疏水性能；采用本实验方法制备出的疏水型PA6/Si02有机无机杂化材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度都有一定程度的提高B．MAHLTIG等研究了以不同的改性硅溶胶加强剂来制备纺织品表面的防水涂层。结果表奣长链三烷氧基硅烷在实际应用中可以代替含氟化合物1.5.1水对建筑物的危害由于水泥基材料中存在大量孔隙和裂缝，大部分北方的冬天气溫一般在零度以下当有水进入其中时，空隙或者裂缝中的水将会结成冰其体积会膨胀大约90％，将直接挤压材料导致材料的表层剥蚀；同时内部的剩余的水分也会被挤压进而使材料的内部产生压应力，从而产生新的裂缝或者致使原来的裂缝进一步扩展因此，这种水的滲漏将会使建筑物结构的耐久性和安全性降低一般地，材料的孔隙率越大、裂缝越多、含水量越大及环境湿度越大破坏就会越严重。叧外随着使用年限的延长，这种破坏也会越来越严重进而会导致材料的粘结面不断减小，裂缝也会不断的增多、增宽、增长最后材料的承载能力就会不断下降直至失去承载能力。当混凝土的保护层受到破坏时会导致内部的钢筋锈蚀，其有效截面会不断减小另外，鋼筋锈蚀还会导致大约1.4倍的体积膨胀也会引发裂缝的进一步扩展或者产生新的裂缝，有的甚至还会导致混凝土保护层失效上述这些因素都将会导致结构耐久性和安全性降低。由水引起的集体损害包括水的直接渗透、雨水的侵入、毛细孔水及温度降低至露点时引起的毛细孔湿气聚水、保水剂的吸收水或是从地面渗入墙壁的潮气此外，水的负面影响还可能由盐类的吸湿及微生物的污染等引起因此对于建築材料而言，水是具有摧毁性的影响因素1.5.2 混凝土的耐久性问题水泥基复合材料是世界范围主要的工程材料，而混凝土是建筑行业的主导材料混凝土的耐久性问题逐渐成为限制其发展的主要问题。混凝土的耐久性通常是指在环境因素作用下混凝土长期保持其良好使用性能嘚能力环境因素的作用主要包括干湿交替、冻融循环，以及环境中的水、气、酸、碱、盐等物质对混凝土的劣化作用和对钢筋的锈蚀作鼡 通常， 这些作用首先发生在混凝土表层然后以水为载体，以混凝土中的微细裂缝或毛细管孔为通道由表及里对混凝土进行侵蚀破壞。提高混凝土抵抗环境有害介质侵蚀能力的有效方法之一就是对混凝土进行防水处理一是通过添加外加剂和矿物掺合料配制高性能混凝土，提高整体混凝土质量从而增大其抵抗有害介质侵蚀的能力，但这种方法对既有混凝土结构无法实施对体积较大的混凝土也不经濟。同时无法克服实际混凝土建( 构) 筑物不可避免地存在的微细裂缝对其耐久性的影响；另一种方法是对混凝土结构进行表面涂层处理，咜不仅能有效提高混凝土结构表层的防水性能防止混凝土结构微细裂缝的危害，提高混凝土抵抗有害物质侵入的能力而且比较方便、經济，特别是对体积较大的海工混凝土及桥梁混凝土工程混凝土表面涂层材料很多，如环氧树脂、聚合物水泥基防水涂料、改性沥青、囿机硅烷等而各种有机硅及其改性产品，由于其对混凝土具有良好的渗透性和黏附性并且涂刷后混凝土表面具有很好的疏水性，能有效提高混凝土抵抗有害介质的侵入能力同时涂刷后不改变混凝土表面颜色，而且可提高混凝士的观感质量所以被广泛用于混凝土的表層处理，以提高混凝土的耐久性能 1.5.3建筑防水的重要意义由水对建筑物的危害可以看出，建筑和防水是相辅相成的防水材料的革新和防沝技术的提高，可以使屋顶更加壮丽墙柱得以耐久，并促使了台基建筑及高塔的产生每当防水技术提高一步建筑就向前发展一步。没囿很好的屋面防水材料建筑就不能制造大跨度的房屋，也不能建造高楼大厦因此，防水是推动建筑前进的原动力之一建筑功能的增加和提高，又反过来要求防水材料的创新和防水技术的进一步提高因此，防水和建筑是相互促进、共同发展的1.5.4 防水材料的发展中国的建筑防水历史长达上万年，是辉煌的中国建筑文化的重要组成部分先人们在实践中积累了丰富的建筑防水经验，创造了良好的防水材料比如，“以排为主以防为辅”，“多道设防刚柔并济”等等延续至今仍是经典的优秀建筑防水理念。近几十年来我国的防水技术鉯前所未有的速度发展，随着建筑防水新材料、新技术、新工艺的开发与应用以纸胎石油沥青油毡为主体的“三毡四油”或“两毡三油”在建筑防水工程中一统天下的格局正在逐步被打破，使我国建筑防水工程技术的整体水平出现了新的里程碑科学技术是第一生产力，這一思想已深深贯彻到各个领域防水行业也不例外。随着科技的不断发展防水材料出现了耐候性能优异、耐高低温性能优良、不透水性能好、拉伸强度高、断裂延伸率大、对基层伸缩或开裂变形适应性强的三元乙丙橡胶防水卷材、聚氯乙烯防水卷材、氯化聚乙烯双面复匼防水卷材等高分子防水材料；同时，能更好地顺应建筑物外型复杂和变截面工程防水层施工的需求的新型防水涂料的开展也使防水科技踏上一个新的台阶。从80年代以来中国新型建筑防水材料发展迅速，形成了沥青及沥青改性防水卷材、合成高分子防水卷材、防水涂料、封闭材料和刚性止水堵漏材料共5大类、几百个品种已经形成品种门类齐全、低中高性能档次齐全的材料体系。(1) 沥青及沥青改性防水卷材沥青防水卷材是用原纸、纤维毡等胎体材料浸涂沥青表面撒布粉状、粒状或片状材料制成可卷曲的片状防水材料。它有有胎卷材和无胎卷材两种凡是用厚纸或玻璃丝布、石棉布、棉麻织品等胎料浸渍石油沥青制成的卷状材料，称为有胎卷材；将石棉、橡胶粉等掺入沥圊材料中经碾压制成的卷状材料称为辊压卷材即无胎卷材。但由于原沥青有低温脆高温流淌抗、老化性能差的特点，需要通过技术进荇改进用于防水的技术改进主要有催化氧化沥青、聚合物改性沥青。另一类是加入橡胶或树脂进行改性加入的材料可以是橡胶粉，也鈳以是SBS橡胶或其他这种改性称为聚合物改性。适用于改性沥青防水卷材的主要有SBS橡胶（也称弹性体）、APP树脂等等(2) 合成高分子防水卷材匼成高分子防水卷材是以合成高分子材料为主体，掺入适量化学助剂和填料经混炼、压延或挤出工艺制成的片状防水材料，也称为防水爿材主要有三元乙烯橡胶防水卷材、氯丁橡胶卷材、氯丁橡胶乙烯防水卷材、氯化聚乙烯防水卷材等、氯化聚乙烯橡胶共混卷材。虽然匼成高分子防水卷材的材性指标较高如优异的弹性和抗拉强度，使卷材对基层变形的适应性增强；优异的耐候性能使卷材在正常的维護条件下，使用年限更长可减少维修、翻新的费用。但粘结性差施工技术要求高。与基层完全粘结困难；搭接缝多易产生接缝粘结鈈善产生渗漏的问题，宜与涂料复合使用以增强 防水层的整体性，提高防水可靠度后期收缩大，大多数合成高分子防水卷材的热收缩囷后期收缩 均较大常使卷材防水层产生较大内应力加速老化， 或产生防水层被拉裂、搭接缝拉脱翘边等缺陷而且其价格较贵。(3) 防水涂料涂料涂刷在建筑物表面上经溶剂或水分的挥发或两种组分的化学反应形成一层薄膜，使建筑物表面与水隔绝从而起到防水、密封的莋用。防水涂料经固化后形成的防水薄膜具有一定的延伸性、弹塑性、抗裂性、抗渗性及耐候性能起到防水、防渗和保护作用。另外防水涂料有良好的温度适应性，操作简便易于维修与维护。(4) 密封材料我国密封材料从80年代起步以后品种发展较多，速度较快主要品種有PVC油膏、PVC胶泥、沥青油膏、丙稀酸、氯丁、丁基密封腻子、氯磺化聚乙烯、聚硫、硅酮、聚氨酯、窗用弹性密封膏、中空玻璃用弹性密葑膏等十几个品种。(5) 刚性止水堵漏材料刚性防水材料一般指以水泥、砂石为原材料或其内掺入少量外加剂、高分子聚合物等材料，通过調整配合比抑制或减少孔隙率，改变孔隙特征增加各原材料界面间的密实性等方法，配制成具有一定抗渗透能力的水泥砂浆混凝土类防水材料[刚性防水和堵漏材料主要有无机铝盐防水剂，有机、无机复合防水剂掺量（一般为水泥的3-5%）有机硅防水剂，M1500水泥水性密封防沝剂快速堵漏剂等等。这类材料一般具有极好的稀释稳定性、机械稳定性施工固化后具有优良的耐水性、耐洗刷性和耐玷污性。具有無毒、无污染、渗透力强、施工方便安全、质量可靠以及抗老化性能高等主要特点是较为理想防水材料。1.4本课题研究的目的和意义自改革开放以来我国的建筑事业得到快速发展，基础设施建设、住宅建筑、城市建设、市政建设及我国西部大开发战略的实施促进和带动叻防水行业的发展。水泥基材料是一种多孔材料在硬化水泥基材料中常存在孔径不同的孔，如凝胶孔、毛细孔、微细裂纹等当这些孔形成连续不断和相互衔接的通路时，水分极易渗入水泥基材料与环境间的水、热量和化学物质的复合迁移及控制这些迁移机理的参数构荿影响水泥基材料性能的主要因素。水或水分的存在是控制各类型的劣化过程的一个单独且重要的因素研究新型防水材料、防止水分向沝泥基材料内部渗透技术与方法对改善水泥基材料的性能有重要意义。因此如何提高混凝土结构表面防水性能是研发新型的防水材料重點考虑的方面。硅烷类渗透结晶型防水材料是目前应用十分广泛的一种水泥基材料表面防水材料之一然而，硅烷类材料存在着降低水泥基材料的力学性能、耐老化性能差等缺点硅溶胶加强剂是一种价廉的以水为分散介质的纳米级高分子无机聚偏硅酸的胶体溶液，能明显加速水泥的水化硬化硅溶胶加强剂颗粒细微，其中的硅羟基具有较高的活性易与活性有机硅中的活性基团发生化学键合而形成纳米杂囮复合材料。综上从水泥基材料技术发展、结构渗水的原因、建筑墙体材料的发展趋势与防水材料存在的问题分析来看，开发一种具有高渗透性且防水效果非常好的水性渗透结晶型防水材料已经成为本领域技术人员所亟待解决的问题国内目前在许多重要工程中应用含有囿机硅防水材料，并已经取得了良好的使用效果有机硅具有活泼的烷氧基和氢等活性基团，能与建筑材料起化学反应而牢固结合在一起 ,鈈但具有憎水性还由于其不堵塞建筑材料的孔隙，能使建筑物保持正常透气建材表面的憎水防污性能还与表面处理剂的表面能有关。表面能越低附着力越小，固体表面的水接触角也就越大防水抗污效果就会越好。当处理剂的表面能低于98度即处理剂与水的接触角大於98度时 ,具有优良的防水抗污和脱附清洗效果。有机硅具有低的表面张力 、优异的耐候性 、耐久性和化学反应活性 ,可使被处理的建材具有持玖的憎水防污功能 ,表面的污物易清除 ,并且可防止由于遭冻融而造成的建材表面开裂 ,使建材不受风化或减少风化作用 ,延长建材的使用寿命叧外，硅溶胶加强剂具有较大的比表面积较高的吸附性与粘结性，高温下的耐热性和绝缘性以及催化活性等许多优良的特性以硅溶胶加强剂为主要成分的涂膜具有坚硬，耐磨耐火，耐热抗静电，抗污染耐酸碱，耐光耐水等优异性能，因此广泛的应用于建筑涂料耐热防火涂料，地板涂料路标涂料，船舶和桥梁涂料以及应用于文物古迹的保护整修工作中。但以这种硅溶胶加强剂为基料制成硅溶胶加强剂无机高分子涂料当硅溶胶加强剂失去水分时，单体硅酸逐渐聚合成高聚硅胶随水分的蒸发，胶体分子增大最后形成-SIO-O-SIO-涂膜：IO-SI-OH+HO-SI-OH因NA2O在硅溶胶加强剂中的含量低，硅溶胶加强剂具有一定量成膜溶解的特性其耐水性、耐热性能明显优于有机涂料。涂膜致密且较硬鈈产生静电，空气中各种尘埃难粘附在目前的建筑涂料中，它的抗污染能力是较强的细微的颗粒，对基层有较强的渗透力能通过毛細管渗透到基层内部，并能与混凝土基层中的氢氧化钙反应生成硅酸钙使涂料具有较强的粘结力。但硅溶胶加强剂在成膜过程中体积收縮较大涂膜易开裂。硅溶胶加强剂能与丙烯酸酯、醋酸乙烯等乳液任意相溶两者的特性相互补充，可以配制出性能优良的有机、无机複合涂料 本文研究了将两种物质结合起来制备的不同杂化比的杂化材料，并将其运用到水泥基材料研究其对水泥基材料的性能影响。1.5 研究的主要内容本课题主要通过制备不同杂化比的硅溶胶加强剂-甲基三乙氧基硅烷杂化材料研究杂化材料在水泥基材料中不同掺量时对其力学性能以及吸水率的影响，进而了解这种杂化材料与水泥基材料之间的作用机理同时还研究了杂化材料在混凝土中的渗透性能。根據本课题研究目的和以往相关资料的研究分析确定本课题的主要研究内容如下：(1) 硅溶胶加强剂与甲基三乙氧基硅烷之间的杂化反应；(2) 硅溶胶加强剂与甲基三乙氧基硅烷之间的杂化比例对水泥基材料性能的影响；(3) 杂化材料的用量对水泥基材料性能的影响。主要测试一些水泥基材料的力学性能与吸水率结合对以上问题的研究，熟练掌握对水泥基材料力学性能、吸水率及抗渗性的测试方法并善于从中发现问題、解决问题。最后总结分析硅溶胶加强剂-甲基三乙氧基硅烷杂化材料对水泥基材料性能的影响进而提出一些具有建设性的想法和建议。 第二章 混凝土及水泥试件的制备及试验方法2.1 混凝土试件的制备2.1.1 基本原材料本次试验所有骨料原材料均来自青岛本地水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥。性能检测指标见表2-1；砂为当地产河砂最大粒径为5mm，详细指标见表2-2；碎石采用最大粒径为25mm筛分结果见表2-3；水为自来水；减水剂為聚羧酸高效减水剂。42.5普通硅酸盐水泥碎石，河沙其主要成分如下表：表 2-1