结晶防水剂与减水剂复合提升PLC混凝土在极端环境下的耐久性与疏水性能研究

本文综述了在波特兰石灰石水泥（PLC）混凝土中复合使用结晶防水剂（SikaCim? Pink）和聚羧酸醚减水剂（PCE）的研究。研究表明，优化配比（0.5% PCE和0.2% SikaCim? Pink）能显著提升混凝土的抗压强度（CS）、劈裂抗拉强度（STS），并在pH 3.0和pH 13.0的极端溶液中有效降低强度损失，改善微观结构，为多雨地区开发高性能疏水建筑材料提供了新策略。

　　

Highlight

湿砂浆的湿堆积密度和浆体的水膜厚度

SikaCim? Pink和PCE对PLC混合物湿堆积密度和水膜厚度（WFT）的联合影响如图8所示。所有混合物均掺入0.2%的SikaCim? Pink，而PCE含量在0%至1.5%之间变化。湿堆积密度从对照组（C1）到混合物C3呈现上升趋势。未添加任何化学外加剂的对照样品显示出最低的湿堆积密度，为0.591。在C2中加入0.2%的SikaCim? Pink导致湿堆积密度略有增加。

讨论

对物理力学和微观结构特性的评估证实，当使用0.5% PCE和0.2% SikaCim? Pink改性时，形成了耐久且疏水的PLC混凝土。此外，这种优化的配合比设计在暴露于恶劣养护环境（如酸性和碱性溶液）下仍能保持其性能，从而证实了其耐化学侵蚀条件的能力。图20示意性地展示了优化混合物中疏水层形成的顺序机制。

结论

本研究探讨了通过联合使用SikaCim?（0.2%）和不同掺量的PCE外加剂（保持水灰比（W/C）为0.45）来增强PLC混凝土疏水性的效果。对物理力学、防水和微观结构行为进行了全面评估。主要发现如下：

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  1.SikaCim?对凝结时间影响较小，而PCE影响硬化过程。混合物C3（0.5% PCE）达到了最短的初凝时间（IST）（119 min）和终凝时间（FST）（321 min）。更高的PCE掺量（C4, C5）导致凝结时间延长。
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  2.含有0.5% PCE和0.2% SikaCim?的C3混合物在28天时表现出近30%的抗压强度（CS）和15%的劈裂抗拉强度（STS）提升。
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  3.在pH 3.0和pH 13.0溶液中浸泡180天后，C3混凝土的抗压强度损失分别约为16.8%和8.0%，而对照组PLC混凝土的抗压强度损失分别约为43%和18%，显示出优异的耐久性。
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  4.C3混合物在吸水性、持水性和毛细吸水率（sorptivity）测试中均表现出最佳的防水性能。
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  5.微观结构分析（MIP, XRD, SEM）表明，C3混合物具有更致密的微观结构、更少和更细的孔隙，以及改善的水化产物，这解释了其优异的性能。

对未来研究的建议

从本研究中浮现出几个值得继续研究的潜在领域：

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  1.本研究中SikaCim?的掺量在所有混合物中保持恒定，未来研究可以改变其掺量以确定最佳含量。
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  2.研究发现，对于W/C比为0.45的PLS混凝土，0.5% PCE和0.2% SikaCim?（按胶凝材料重量计）具有良好的相容性，可增强疏水性。可以研究在更低W/C比例下，使用更高掺量PCE和SikaCim?时PLC混凝土的疏水性。
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  3.使用的pH 3.0和pH 13.0极端溶液环境可以扩展到其他酸性/碱性环境或盐溶液中进行进一步验证。