Ca(OH)2溶液對水工混凝土增強劑的效果研究

付 卉，朱小龍

(1.江西省南昌市水利電力建設(shè)公司，江西 南昌 330006；2.重慶大唐國際彭水水電開發(fā)有限公司，重慶 409600)

0 引 言

由于溫度應(yīng)力、自身體積收縮及干縮等原因，裂縫在水工大體積混凝土中較為常見，而水工混凝土所處環(huán)境特殊，裂縫的出現(xiàn)往往會引起滲漏問題[1-3]?，F(xiàn)有的傳統(tǒng)防護材料及方法都屬于治標(biāo)不治本，對混凝土結(jié)構(gòu)本身不做任何改善[4，5]，且3～5年后容易與基面產(chǎn)生剝離或發(fā)生老化而喪失防護效果，導(dǎo)致后期管理和維護成本較高[6，7]。

混凝土表面強度增強劑技術(shù)起源于美國，是繼水泥基滲透結(jié)晶材料后發(fā)展出的新一代滲透結(jié)晶技術(shù)，具有滲透深度更深，混凝土致密性更好的特點，開始大量應(yīng)用在地下軍事掩體等混凝土工程的防水防潮。2000年起，增強劑開始大規(guī)模進入中國市場，在水利工程、地下工程等混凝土工程上普及使用。

目前市場上的混凝土表面強度增強劑，主要成分是硅酸鹽[8]，其作用機理是與混凝土孔隙中的氫氧化鈣反應(yīng)生成硅酸鈣沉淀，從而起到填充孔隙，提高混凝土強度和抗?jié)B性能的效果[9，10]。但混凝土孔隙中的氫氧化鈣數(shù)量畢竟有限，為了使增強劑能夠滲透到混凝土內(nèi)部，其溶液配制濃度很低，而且80%以上都是水，導(dǎo)致孔隙中的硅酸鈣沉淀占比很小，理論上可對混凝土強度提高5 MPa左右，但實際使用時發(fā)現(xiàn)強度提高有限[11，12]。為提高混凝土孔隙中的氫氧化鈣含量，本文將目前傳統(tǒng)的用清水預(yù)濕飽和混凝土面的方法，直接改用氫氧化鈣溶液對混凝土面進行預(yù)濕，然后噴涂增強劑，以此研究氫氧化鈣溶液及增強劑噴涂時間對混凝土表面強度效果影響。

1 原材料和試驗方案

1.1 原材料

試驗所用水泥為金隅北水環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)的P·O 42.5水泥，粉煤灰采用北京磊諾鼎商貿(mào)有限公司的II級粉煤灰，砂子為II區(qū)中砂，細度模數(shù)為2.66，石子為粒徑5～20mm連續(xù)級配的碎石，外加劑和增強劑由北京華石納固科技有限公司提供。

水工自密實混凝土配合比見表1。

表1 混凝土配合比 kg/m3

1.2 試驗方案

通過測試3個不同噴涂時間和3種飽和方式下混凝土的氯離子電通量及抗壓強度指標(biāo)來分析比較增強劑對水工自密實混凝土性能的影響。增強劑噴涂時間為試件成型后1 d、7 d和28 d，飽和方式為0.166%、0.083%和0.04%的氫氧化鈣溶液，試件均養(yǎng)護至56 d。

電通量試驗是用來評價混凝土的氯離子滲透性能[13-15]，其原理是在直流電壓的作用下，氯離子向正極方向移動，測試通過混凝土的電荷量來反映通過混凝土的氯離子量。通過電通量值的大小來判斷增強劑對混凝土表面密實性能的影響程度，電通量值越小，表明密實度越好；反之亦然。成型Φ100 mm×H50 mm試件，并在試驗前通過南大704硅橡膠對試件四周進行密封處理，見圖1。

試驗儀器采用CABR-RCP9型混凝土氯離子電通量測定儀，如圖2所示。

圖1 電通量試件密封

圖2 CABR-RCP9型混凝土氯離子電通量測定儀

增強劑噴涂時間分別在拆模后的1 d、7 d、28 d，拆模后對混凝土表面用四種不同濃度的氫氧化鈣溶液進行飽和，方式1為0.166%的氫氧化鈣溶液，方式2為0.083%的氫氧化鈣溶液，方式3為0.04%的氫氧化鈣溶液，方式4為清水。

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 電通量結(jié)果及分析

通過電通量試驗檢測，得到表2所示結(jié)果。其中N表示未噴涂增強劑的空白組，P1-2表示噴涂時間為1d，噴涂方式為2。

表2 噴涂增強劑后電通量試驗結(jié)果 C

根據(jù)電通量試驗結(jié)果，繪制如圖3所示。

圖3 電通量試驗結(jié)果

從圖3中可以看出，噴涂增強劑后，混凝土的電通量都有不同程度的降低，對混凝土密實性有所改善；電通量隨著氫氧化鈣溶液濃度的降低而降低，當(dāng)飽和混凝土的方式為0.04%的氫氧化鈣溶液時，其電通量值最小，分析原因可能是氫氧化鈣濃度越大，附著在混凝土表面的氫氧化鈣越多，大量的氫氧化鈣與增強劑反應(yīng)后產(chǎn)生的水化硅酸鈣凝膠，在一定程度上阻礙了增強劑進入混凝內(nèi)部，使增強劑的效果大大降低；電通量隨著噴涂齡期的延長而增大，澆筑后1 d噴涂，其電通量值最小，噴涂效果最佳，原因可能是澆筑后1 d進行噴涂，混凝土內(nèi)部存在未水化的自由水成為增強劑的輸送介質(zhì)。

2.2 抗壓強度結(jié)果及分析

抗壓強度試驗結(jié)果如表3所示。

通過試驗數(shù)據(jù)，繪制成抗壓強度變化圖，如圖4所示。

表3 噴涂增強劑后抗壓強度試驗結(jié)果 MPa

圖4 抗壓強度結(jié)果

從圖4中可以看出，噴涂增強劑后，混凝土強度均有不同程度的提高；抗壓強度隨著氫氧化鈣溶液濃度的降低而提高，當(dāng)飽和混凝土的方式為0.04%的氫氧化鈣溶液時，其抗壓強度最大；抗壓強度隨著噴涂齡期的延長而減小，澆筑后1d噴涂，其抗壓強度最大，噴涂效果最佳。

3 結(jié) 論

通過電通量試驗及抗壓強度試驗，得出結(jié)論如下：

(1)增強劑的使用受噴涂時間和氫氧化鈣濃度的影響，當(dāng)飽和方式為0.04%的氫氧化鈣溶液并在1 d后噴涂增強劑可以使得增強劑達到最佳的防護效果；

(2)當(dāng)氫氧化鈣溶液濃度超過0.04%時，反而使得氫氧化鈣附著在混凝土表面，從一定程度上阻礙了增強劑進入混凝內(nèi)部，對增強劑的效果大大降低；

(3)混凝土內(nèi)部存在未水化的自由水成為增強劑的輸送介質(zhì)，因此，越早進行增強劑的噴涂，混凝土表面強度和抗?jié)B性能的提高效果越明顯。

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