803 防水混凝土與普通抗?jié)B混凝土的對比研究與應(yīng)用

閆曉強(qiáng)

（山西二建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

混凝土耐久性越來越受到重視，但是如果要深入探討它的耐久性特性，就必須重視其抗?jié)B性。為此，需要對其進(jìn)行深入的研究，并分析與耐久性指標(biāo)的關(guān)系，以便對其進(jìn)行科學(xué)的評估。

1 803 防水混凝土與普通抗?jié)B混凝土的概念

1.1 803 防水混凝土

普通混凝土是按照規(guī)定的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)配，即用石塊做框架，用砂石填充石縫，將水泥填充到細(xì)集料中，再用水泥將集料結(jié)合。而防水混凝土的配方則是按施工需要進(jìn)行抗?jié)B性研究，在此基礎(chǔ)上，會逐漸減弱石塊的骨架作用，水泥砂漿除了要填充膠合劑之外，還要在其四周形成優(yōu)質(zhì)的灰漿，以提高其抗?jié)B性[1]。按照配方，可以分為4 種。

（1）采用分級法進(jìn)行防水處理。

（2）添加了水泥和超細(xì)粉末的普通水泥防水。它的原材料和普通的混凝土是一樣，但其配方原理有差異。通過適當(dāng)增加水泥（320kg/m3）、強(qiáng)化養(yǎng)護(hù)等措施，通過減小孔隙率，改變孔隙結(jié)構(gòu)，提高了水泥砂漿與粗骨料界面的緊密性和抗?jié)B性。一般的防水混凝土一般為0.6MPa~2.5MPa，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、品質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，適合于地面及地下防水工程。

（3）改善和提高混凝土的致密性、抗?jié)B透性，將少量的有機(jī)物質(zhì)（引氣，減水劑，三乙醇胺）或無機(jī)鹽（如氯化鐵）添加到混凝土拌和劑中；這種引氣劑防水混凝土的抗凍性較好，可經(jīng)受150~200 次的凍融循環(huán)，是一種耐水、耐久性能優(yōu)良的防水工程。該減水劑配合效果好，可以調(diào)整凝固時間，可用于混凝土和薄壁建筑的防水。三乙醇胺防水混凝土具有良好的初期強(qiáng)度和良好的抗?jié)B性，施工時間緊、要求較高、抗?jié)B透能力超過2.5MPa 的防水項目。該產(chǎn)品具有高強(qiáng)度、高滲透性，防水能力在2.5MPa~4.0MPa，適合于水下及深層防水。

（4）特殊水泥防水混凝土，一種可膨脹的水泥，用來防水。它是利用水化膨脹時的體積膨脹來改善混凝土的裂縫和抗?jié)B性能，它主要應(yīng)用于地下防水和后灌縫處。

澎內(nèi)傳PNC-803 是美國PENETRON International Ltd.研制的一種以波特蘭水泥、精選石英砂及各種有效成分為主要原料的粉狀防水劑。材料1 的主要特性為：①PNC-803 是一種無毒、無味、水泥灰色的粉末環(huán)保產(chǎn)品。②穩(wěn)定：加入混凝土后，與混凝土構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)，其活性化學(xué)成分與水、鈣（OH）2 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成不溶于水的結(jié)晶，堵塞毛細(xì)管和裂縫，永久防水。③耐用性：能與混凝土結(jié)合，增加混凝土的抗?jié)B性，并能有效地保護(hù)內(nèi)部的鋼筋。④耐化學(xué)腐蝕性能更好：適用于混凝土結(jié)構(gòu)，可以防止水和腐蝕性化學(xué)物質(zhì)的滲入。⑤施工工藝簡便：在混凝土攪拌時添加，不受天氣影響，可大幅度地提高工作效率。⑥它可以徹底取代傳統(tǒng)的防水方法，避免了外部的滲水，因此可以縮短施工時間。

1.2 普通抗?jié)B混凝土

抗?jié)B混凝土的抗?jié)B性為P6，即在靜壓力為0.6MPa時，不會發(fā)生滲漏。通過合理選用原料，提高混凝土的致密度和提高其內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)，提高防滲性能，目前，在世界范圍內(nèi)，有以下幾種常用的防水混凝土配方。

（1）采用高水灰比、高水泥用量、提高水泥含量、提高水泥質(zhì)量、提高水泥質(zhì)量、增加水泥用量等方法，實(shí)現(xiàn)了高密度水泥漿的致密[2]。防水材料的使用應(yīng)符合下列要求：①水泥強(qiáng)度等級不能低于32.5，按規(guī)定選用適當(dāng)?shù)墓杷猁}水泥。②粗集料的最大顆粒直徑不能大于40mm，泥漿質(zhì)量不能大于0.1%，而不能大于0.5%。③細(xì)集料中的泥漿質(zhì)量不能超過3%，泥漿顆粒不能超過1%。防水混凝土的配比應(yīng)按以下規(guī)定進(jìn)行：a.混凝土中所加入的水泥（包括摻料）不得低于320kg；b.含沙量為35%~40%，灰砂比例為1:22.5。

（2）分級方法：分級法是一種通過改善集料級配，使集料本身達(dá)到最大致密程度的一種方法。當(dāng)孔隙率降低時，可以加入微粉，其粒徑小于0.16mm，其含量約為5%~8%。還對水灰比、用量、配比及配比進(jìn)行了嚴(yán)格的調(diào)控。增強(qiáng)了混凝土的密實(shí)度，增強(qiáng)了混凝土的抗?jié)B性。

2 防水混凝土與普通抗?jié)B混凝土的研究應(yīng)用

2.1 803 防水混凝土的研究

2.1.1 803 防水混凝土施工質(zhì)量要求

防水混凝土的主要特征是防水，通過調(diào)節(jié)配合比、水泥用量、灰砂比等，可以有效地控制水泥的崩落度和水灰比，從而使混凝土的致密程度得到改善，降低了混凝土的多孔性，實(shí)現(xiàn)了真正的防水目標(biāo)。另外，應(yīng)加強(qiáng)對混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改造，采用摻入防水劑、膨脹劑、減水劑及其他添加劑可以提高混凝土的致密性和抗?jié)B性。這種混凝土具有承重、維護(hù)、防滲、防腐蝕等功能，因而被廣泛地應(yīng)用于當(dāng)前的施工中[3]。在整個防水施工中，要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行施工，確保防水混凝土的施工質(zhì)量。

2.1.2 803 防水混凝土施工技術(shù)

（1）原料品質(zhì)與配料比例的規(guī)定。

水泥、石子、砂、水、外加劑、膨脹劑等是防水混凝土的重要原料。水泥的抗水性、泌水性、抗侵蝕能力強(qiáng)、水化熱低。摻加有礦渣型硅酸鹽水泥；在凍融條件下，應(yīng)優(yōu)先選擇普通硅酸鹽水泥，碎石、碎礦渣、卵石等可采用粗集料，針狀、片狀顆?！?5%，粒度為5~30mm，顆粒尺寸為5~30mm，適宜顆粒吸水性小于1.5%，石粉含量≤l%。細(xì)集料：選擇的中粗沙含量不超過3%，平均粒度為0.4mm，可以很好地適應(yīng)砂粒的分級。另外，要保證所用的水是不含有任何危險成分的干凈的水。因此，必須在工地上取樣，檢查合格后方可使用，不合格的不得使用。水灰比與含砂率、砂石級配、水泥的實(shí)際摻入量與灰砂比有明顯的限制。可以按照上述條件配制防水混凝土，并考慮到抗?jié)B透性和抗?jié)B性的更高要求，對混凝土的配比進(jìn)行了初步的計算，并進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，這樣就能保證混凝土的防水、抗?jié)B等級和強(qiáng)度，并在原有的基礎(chǔ)上增加0.2MPa。

（2）對防水混凝土進(jìn)行嚴(yán)格的施工縫處理。

在防水混凝土施工中，施工縫往往是施工縫的弱點(diǎn)，所以盡可能不加。確保澆筑過程中的底板混凝土持續(xù)進(jìn)行，不允許在防水混凝土墻體上沿豎向布置施工縫。通常，施工縫與基板之間的橫向間距最小為500mm。在安裝時，要確保在施工縫位置處澆筑之間的粘合，要防止壓力水泄漏，應(yīng)適當(dāng)加長滲流路徑。為保證防水混凝土在施工縫兩邊都能做到密實(shí)，將表層的雜物全部清除，以保持其清潔。安裝在施工縫中的止水條應(yīng)均勻分布在施工縫的上下，這樣才能防止漏水[4]。這樣，接縫表面就不會因為砂漿過少而產(chǎn)生麻點(diǎn)，從而避免漏水。有些施工縫要留出空隙，不能有水，否則會對水泥的配合比造成不良影響，增加水泥比，若過多的積水，會使防水混凝土產(chǎn)生離析，嚴(yán)重地影響防水混凝土的施工及質(zhì)量。

（3）做好穿墻管線結(jié)構(gòu)防水處理。

在鋼管具有較小伸長和較小變形的情況下，其防滲效果更好，應(yīng)采用全焊止水環(huán)。注意套管和止水環(huán)必須完全焊接。當(dāng)管道穿越較多時，可采用穿墻盒法，并需將墻體內(nèi)的角鋼和箱體密封的鋼板焊接起來。

2.1.3 施工縫滲漏的成因與防治

造成原因：由于施工縫預(yù)留位置不合理，在支撐模架過程中，有一些雜物掉落到縫隙中，未及時清理，混凝土澆筑后，在新舊混凝土中形成了夾層。施工縫是防水混凝土工程中最薄弱的環(huán)節(jié)，應(yīng)盡可能不留下或減少，用鐵絲刷或斧頭把老混凝土的表面刮掉，用水沖凈，在施工縫處澆注一層混凝土砂漿，再澆注混凝土，并加固施工接縫處和混凝土振搗，確保搗固密實(shí)。施工縫不能用平口縫，而要盡可能地采用凸縫、凹縫、階梯形縫等不同的縫，這樣才能使?jié)B水路徑更長。

2.2 普通抗?jié)B混凝土的研究應(yīng)用

2.2.1 影響混凝土抗?jié)B性能的因素

（1）混凝土密實(shí)度。

應(yīng)采取正確有效的措施，以改善混凝土的致密程度。采用最優(yōu)的砂比，在用量小的條件下，可以獲得最佳的結(jié)構(gòu)和易用性。在室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗中，可以獲得最佳的混凝土含沙量。若混凝土的含沙量太低，結(jié)果是，在粗集料周圍沒有充分的砂漿層，不但起到了潤滑的作用，而且易于施工，使得混凝土的振動致密；混凝土粘聚性、保水性變差，澆注時容易出現(xiàn)大量滲漏，因此，對混凝土的抗?jié)B性有較大的影響。粉煤灰是目前應(yīng)用最廣的一種水泥，它的用量占到了30%左右。在粉煤灰初始階段，其初期抗?jié)B性稍低于不摻料。

（2）水膠比。

通常，集料具有較高的抗?jié)B性，但其主要影響因素是水泥砂漿的抗?jié)B性。將20nm 以下的微孔混凝土孔隙按4 個級別劃分，即孔級的微孔直徑在20nm 以下；孔徑在20~50nm 為極低的孔隙度；50~200nm 的孔隙尺寸是有害的；孔徑超過200nm 為多個孔隙級別；孔徑在50nm 以下的孔隙數(shù)目可以反映出膠體的數(shù)目。

（3）骨料粒徑。

在相同的水膠比條件下，隨著集料粒度的增大，混凝土的滲透率增大，抗?jié)B透性降低。當(dāng)水通過一定的水力梯度時，會在混凝土中的連接孔內(nèi)通過，當(dāng)遇到粗集料時，由于集料的滲透率很低，因此水就會圍繞集料和水泥漿體的界面移動。首先，隨著集料顆粒尺寸的增大，混凝土的滲透率降低；其次，與普通混凝土相比，與常規(guī)混凝土相比，濕篩混凝土的界面黏結(jié)力要好，故在振搗混凝土?xí)r應(yīng)注意，由于水的密度比水泥漿要低，因此，當(dāng)混凝土振搗時，水會受到浮力的作用，當(dāng)水流在上浮時，會在下層產(chǎn)生水隙，這將會對界面的結(jié)合造成不良影響。

（4）含氣量。

通過試驗，發(fā)現(xiàn)在摻入引氣劑后，可以在混凝土中添加適量的細(xì)小、均勻、獨(dú)立的空泡，從而有效地阻止了混凝土的毛細(xì)孔滲透，從而改善混凝土的抗?jié)B性能。泡沫材料的尺寸與形狀直接影響著混凝土的抗?jié)B性。

2.2.2 提高混凝土抗?jié)B性的方法

（1）抗?jié)B性水泥的選擇。

第一種用于普通抗?jié)B混凝土的水泥，必須具備良好的耐水性、較低的泌水率和較高的耐蝕能力；第二種常規(guī)的硅酸鹽水泥具有早期強(qiáng)度低、水化熱低、抗?jié)B透性好、抗腐蝕能力強(qiáng)等特點(diǎn)，排水性好，干燥收縮性差，通常使用硅酸鹽水泥和火山灰型硅酸鹽水泥。第三種是用火山灰或一般的硅酸鹽水泥，不含腐蝕性介質(zhì)和凍融；在環(huán)境受到凍融影響的情況下，可以使用常規(guī)的硅酸鹽水泥來代替火山灰。

（2）細(xì)骨料的選擇。

提高混凝土的耐滲性，通常使用高的砂量，以填滿粗集料的孔隙處，并對其進(jìn)行包覆；對于普通水泥的摻入量，如果粗集料是鵝卵石，則可以選擇大約35%的混凝土；如果粗集料是碎石，那么可以選用較高的混凝土，通常為35%~45%。

（3）后期養(yǎng)護(hù)。

在常規(guī)養(yǎng)護(hù)和適時水養(yǎng)護(hù)中，由于水泥能持續(xù)獲得水化所需的水分，所以水化物會持續(xù)吸收孔隙中的水分，導(dǎo)致混凝土的孔隙度下降。因此，混凝土的致密性得到改善，抗?jié)B透性得到改善。另外，在混凝土的防滲設(shè)計中，如果不進(jìn)行正確的養(yǎng)護(hù)，其抗?jié)B性僅為P3；而在沒有進(jìn)行防滲設(shè)計的混凝土中，強(qiáng)化前期養(yǎng)護(hù)。因此，合理的含水量對混凝土的抗?jié)B性能影響很大。振動防滲混凝土。振搗的原理是分層、間隔、緊固、緩慢拉制，振桿應(yīng)按三個點(diǎn)排列，一根在漿頭，一根在泵的入口，一根在中間，壓住一根，直到?jīng)]有壓實(shí)，氣泡沒有上浮，為了防止混振，最好進(jìn)行一次復(fù)振，但要防止混凝土因過振引起的離析。一般在混凝土澆筑到設(shè)計高度后，用刮刀刮平，先用木刀將其磨平，然后在初凝和終凝之前進(jìn)行二次處理，以防止混凝土脫水、開裂[5]。后期的抗?jié)B絮體維護(hù)。一般在混凝土初凝后12h 內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并及時用塑料布或噴上養(yǎng)護(hù)溶液來保持水分，用草毯或麻袋來保持溫度。春季和冬季通常采用5~7d 的方式進(jìn)行帶模養(yǎng)護(hù)，夏季可適當(dāng)縮短2~3d，并在模板上加上麻袋或草毯，灑水養(yǎng)護(hù)。一般的防滲混凝土需要14d以上的養(yǎng)護(hù)期。

3 結(jié)語

綜上所述，采用減小孔隙度、改變孔隙結(jié)構(gòu)等方法，可以提高砂漿與粗骨料界面的緊密性和抗?jié)B性。一般的防水混凝土一般為0.6MPa~2.5MPa，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、品質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，適合于地面及地下防水工程。