改善混凝土結(jié)構(gòu)整體性能防水方法研究

張棟梁

(遼寧省水資源管理集團，遼寧 沈陽 110166)

1 防水方式

目前，傳統(tǒng)薄膜卷材防水技術(shù)，由于其使用過程中搭接縫多、基礎(chǔ)筏板樁頭防水處理難度大、防水層易破壞等，極易導致“串水”而造成防水系統(tǒng)失靈[1]。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，地下室滲漏問題主要集中在后澆帶接縫、混凝土施工縫、混凝土裂縫及疏松和漏振部位、穿墻拉桿螺栓和穿墻管根等部位。為達到良好防水效果及有效年限，需要采用新的防水方式及防水材料，以提高和改善結(jié)構(gòu)混凝土自防水性能，達到防水目的。

2 防水材料

Guardex納米硅酸鹽防水劑，是一款基于納米技術(shù)且用于混凝土養(yǎng)護修復增強的一體劑[2]，納米等級的硅酸鹽能夠深入滲透到混凝土內(nèi)部30～50mm，與混凝土內(nèi)部存在的鈣離子反應(yīng)生成結(jié)晶體堵塞微觀孔隙和裂縫，充分填充到混凝土內(nèi)部孔隙和細微裂縫，使混凝土更加致密，既能用作新澆混凝土的養(yǎng)護劑，也能用作已建混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫修復劑，能達到提高混凝土工程質(zhì)量、減少后續(xù)維修成本、延長建筑物使用壽命的目的。它區(qū)別于傳統(tǒng)防水材料(SBS卷材、聚氨酯涂料等)表面物理成膜型的防水方式，能夠抑制混凝土裂縫的產(chǎn)生，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)自防水等級，切斷滲水通道，是三維結(jié)晶治本型的防水方式[3]。在防水的同時，整體上改善和提高混凝土結(jié)構(gòu)的綜合性能，使普通混凝土的抗折強度、抗壓強度、耐腐蝕、抗凍融、抗氯離子等多方面耐久性能提升，從而轉(zhuǎn)化為高性能抗?jié)B混凝土。由于生成物與混凝土成分屬于同一種物質(zhì)，因此，認為該材料與混凝土同壽命，從而在根本上改善和提高混凝土結(jié)構(gòu)的自防水能力和性能。

3 材料試驗

3.1 試驗方法

為了研究Guardex滲透結(jié)晶材料工程適用性，本文對材料對混凝土試件的吸水率以及對抗?jié)B強度的影響能力進行試驗，主要試驗方法是吸水試驗和抗?jié)B試驗。

我國吸水率測試標準，要求使用防水材料后的吸水率必須在7.5%以下[4]。本試驗采用單面浸泡的方式來測定混凝土試件的累計吸水率，試件為150mm×150mm×150mm 的立方體試塊，進行試驗前將試件放入烘烤箱中干燥24h，并記錄下此刻試件的質(zhì)量ma。浸泡面使用 Guardex滲透結(jié)晶材料噴涂，其余面用密封膠密封處理進行試驗。使試驗面和水能夠充分接觸，注入自來水，以2h、4h、6h、8h、10h的間隔取出混凝土試件擦干并稱重，此時質(zhì)量為b。計算公式如下：

式中w——試件的吸水率，%；

m——試件吸水前后的質(zhì)量變化，g；

a——試件的初始質(zhì)量，g；

b——試件吸水后的質(zhì)量，g。

考察混凝土滲透性的方法很多，我國最常用的測試方法就是抗?jié)B標號法[5-6]。抗?jié)B標號法所用的試件尺寸是175mm×185mm×150mm，每組有六個試件，采用逐級加壓法，基礎(chǔ)施加0.2MPa的壓力，然后每8h加壓0.1MPa，當8h內(nèi) 6 個試件中的3個出現(xiàn)滲水時停止加壓，同時記錄下此刻的水壓力。計算公式如下：

P=10H-1

式中P——混凝土的抗?jié)B標號；

H——混凝土試塊頂面滲水水壓力,MPa。

3.2 試驗方案

本文采用Guardex涂料作用在不同膠凝材料(水泥、粉煤灰、礦渣)混凝土分別進行抗?jié)B試驗，通過觀察不同混凝土試驗組和空白組抗?jié)B效果，分析Guardex防水材料在三種常見不同膠凝材料混凝土中的適應(yīng)性。

試驗共有混凝土試塊14組，每組制作6個試件進行抗?jié)B試驗、3個試件進行吸水率試驗。本組試驗混凝土試件的制作采用0.6水灰比，膠凝材料包括純水泥、粉煤灰和礦渣，其中粉煤灰和礦渣的摻加量是膠凝材料的35%，剩余650%仍采用純水泥。每種膠凝材料混凝土試件分別設(shè)計空白組(不噴涂抗?jié)B材料)和試驗組(在背水面噴涂兩遍Guardex材料)，分別在試件拆模養(yǎng)護1d后噴涂Guardex防水材料，噴涂后放回養(yǎng)護28d后進行抗?jié)B試驗，為了試驗結(jié)果更具有普遍性改變后期養(yǎng)護時間(14d)進行相同的試驗，分析試驗結(jié)果，研究防水材料對不同膠凝材料混凝土抗?jié)B性能的影響效果。

3.3 試驗統(tǒng)計

試驗中1組、2組、3組、4組、11組、14組進行1/28(噴涂前齡期/噴后養(yǎng)護天數(shù))抗?jié)B試驗,1組/3組/11組是空白試驗組；7組、8組、9組、10組、5組、6組為拆模1d后噴涂材料，繼續(xù)養(yǎng)護14d進行抗?jié)B試驗，5組/7組/9組是空白組；通過對不同膠凝材料混凝土抗?jié)B性的試驗研究Guardex防水材料對不同膠凝材料混凝土的適應(yīng)性(見表1)。

表1 不同膠凝材料混凝土抗?jié)B壓強結(jié)果

4 試驗結(jié)果分析

4.1 Guardex對不同膠凝材料抗?jié)B強度的影響

1組/2組、7組/8組分別進行膠凝材料中摻加粉煤灰的對比試驗，3組/4組、9組/10組分別進行膠凝材料中摻加礦渣的對比試驗，11組/14組、5組/6組分別進行純水泥混凝土對比試驗，三種不同膠凝材料制作的混凝土試件，經(jīng)過抗?jié)B試驗，測得混凝土滲透壓強結(jié)果對比(見圖1、圖2)。

圖2 14d三種膠凝材料抗?jié)B壓強

從圖1～圖2可以看出：試驗組的數(shù)據(jù)值始終在空白組的上方，說明試驗組試件的抗?jié)B壓強值始終比空白組試件的大，顯然噴涂防水材料的試件比不噴涂防水涂料的試件抗?jié)B效果好，Guardex防水材料可以提高不同膠凝材料混凝土的抗?jié)B性。

混凝土試件本身存在一定的抗?jié)B壓強，這是其自身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的，空白組曲線為上升曲線，說明純水泥混凝土自身的抗?jié)B能力大于摻加外加劑混凝土的抗?jié)B能力，且摻加礦渣的混凝土比摻加粉煤灰的混凝土抗?jié)B效果好。

由圖1可以很直觀地看出試驗組的抗?jié)B壓強值與空白組的抗?jié)B壓強值之差(試驗組比空白組抗?jié)B壓強增加值)為0.7MPa、0.6MPa、1.0MPa，說明Guardex防水材料作用在純水泥混凝土試件上抗?jié)B壓強增加得最大，其次是摻加粉煤灰的混凝土試件，摻加礦渣的試件抗?jié)B壓強增加得最少。

4.2 Guardex對不同膠凝材料混凝土吸水率的影響

空白組和試驗組對應(yīng)的立方體試件，到達養(yǎng)護期齡后取出烘干、密封進行吸水率試驗，繪制三種膠凝材料28d(見圖3)、14d吸水率結(jié)果(見圖4)。

圖3 28d三種膠凝材料吸水率結(jié)果

圖4 14d三種膠凝材料吸水率結(jié)果

從圖3～圖4可以看出：同一膠凝材料混凝土試件空白組吸水率數(shù)據(jù)值始終在試驗組的上方，說明空白組混凝土試件的吸水率始終比試驗組混凝土試件的大，噴涂Guardex防水材料降低了混凝土試件的吸水率。1/3/11三組空白試驗的吸水率曲線從上到下排列，混凝土自身具有一定的吸水能力且純水泥混凝土試件自身的吸水能力最差，2組/4組/14組實驗組的吸水率曲線自上而下排列，噴涂防水材料后純水泥混凝土試件的吸水率最低。圖形很直觀地反映出空白組的吸水率與試驗組的吸水率之間的變化關(guān)系，第48h的試件吸水率之差(空白組吸水率-實驗組吸水率)為0.05%、0.01%、0.18%，噴涂抗?jié)B材料后純水泥混凝土試件的吸水率下降得最多，其次是摻加粉煤灰的混凝土試件，摻加礦渣的試件吸水率降低得最少。

4.3 試驗結(jié)果分析

對水灰比為0.6的純水泥混凝土進行抗?jié)B試驗數(shù)據(jù)分析，試驗組抗?jié)B壓強值為0.5MPa，吸水率為0.452%。空白組抗?jié)B壓強為0.4MPa，吸水率為0.602%。同樣是試驗組的抗?jié)B壓強大于空白組、實驗組的吸水率小于空白組。

綜上所述，Guardex納米硅酸鹽防水材料噴涂在三種不同膠凝材料的混凝土上均不同程度地提高了混凝土的抗?jié)B性，降低了混凝土的吸水率；該材料作用在純水泥混凝土上效果最明顯，對純水泥混凝土適應(yīng)性最好；該防水涂料對摻加礦渣的和摻加粉煤灰的混凝土試件的適應(yīng)性接近，摻加粉煤灰的稍好一些。

5 結(jié) 論

傳統(tǒng)防水施工中，常存在一個誤區(qū)，即完全依靠表面鋪裝或粘貼式防水材料來實現(xiàn)建筑物的防水功能，其實混凝土結(jié)構(gòu)自防水作用才是最重要的。本文通過提高和改善建筑物混凝土結(jié)構(gòu)自身綜合性能而達到防水目的的施工方法，很好地避免了傳統(tǒng)防水方式的弊端，很大程度上提高了建筑物防水的整體性能，可作為新型防水方式來普及與推廣。