提高混凝土抗滲性能因素的(de)分析
1 透水通道(dào)
混凝土受壓力水作用時(shí),水從其中的(de)孔隙或組成材料本身中通過,若水流孔隙是(shì)連續的(de),則造成混凝土的(de)滲漏。因此,防水混凝土的(de)骨料——石子(zǐ)和(hé / huò)砂子(zǐ)應質地(dì / de)堅實、緻密,形狀整齊,吸水小,本身要(yào / yāo)有很高的(de)抗滲性能。混凝土中的(de)骨料一(yī / yì /yí)般能滿足上(shàng)述要(yào / yāo)求,所以(yǐ)要(yào / yāo)提高混凝土的(de)抗滲性能,主要(yào / yāo)應提高水泥石本身及水泥石與骨料接觸面的(de)抗滲性能,爲(wéi / wèi)此,應減小因水泥砂漿硬化造成的(de)體積變化。因爲(wéi / wèi)水泥石收縮會使其與砂、石的(de)接觸面産生透水通道(dào),在(zài)水泥石收縮時(shí),骨料起了(le/liǎo)阻止作用,混凝土的(de)收縮率一(yī / yì /yí)般隻爲(wéi / wèi)水泥石收縮率的(de)1/10左右。水泥石包裹着骨料,水泥石的(de)收縮對骨料産生了(le/liǎo)一(yī / yì /yí)定的(de)壓力,這(zhè)種壓力有助于(yú)提高水泥石與骨料接觸面的(de)抗滲能力。水泥砂漿除滿足填充和(hé / huò)黏結作用外,還應在(zài)石子(zǐ)周圍形成一(yī / yì /yí)定數量和(hé / huò)質量良好的(de)包裹層。包裹層一(yī / yì /yí)方面阻止水在(zài)水泥石内部的(de)滲透,另一(yī / yì /yí)方面與石子(zǐ)和(hé / huò)砂子(zǐ)牢固黏結,阻止水沿水泥石骨料接觸面滲透。
2 骨料級配
一(yī / yì /yí)般認爲(wéi / wèi)砂石空隙率愈小,則配制的(de)混凝土密度愈大(dà),混凝土的(de)抗滲能力也(yě)愈好,因此,把骨料的(de)孔隙作爲(wéi / wèi)影響混凝土抗滲能力的(de)唯一(yī / yì /yí)重要(yào / yāo)因素。要(yào / yāo)獲得抗滲性能良好的(de)混凝土,就(jiù)必須提高混凝土中骨料的(de)密度以(yǐ)減小骨料的(de)空隙,用最大(dà)量的(de)固體顆粒擠滿混凝土拌和(hé / huò)物中的(de)空隙,獲得抗滲性能良好的(de)混凝土。
實踐證明,容重大(dà)、空隙小、級配良好的(de)骨料所配制的(de)混凝土抗滲能力不(bù)一(yī / yì /yí)定好。相反,骨料空隙大(dà)、容重小的(de)混凝土抗滲性能更好,即砂石級配的(de)優劣對混凝土抗滲性能影響不(bù)大(dà)。不(bù)論是(shì)連續級配還是(shì)間斷級配,所得到(dào)的(de)密實度很高的(de)混凝土隻能使砂石增加到(dào)一(yī / yì /yí)定程度後減少水沿骨料之(zhī)間空隙滲透的(de)可能性,增加了(le/liǎo)有效阻水截面。但混凝土透水的(de)主要(yào / yāo)原因是(shì)水泥石本身的(de)毛細孔隙和(hé / huò)水泥石骨料接觸面産生了(le/liǎo)裂縫,因此不(bù)論混凝土骨料級配好或壞、骨料空隙和(hé / huò)容重大(dà)或小、骨料本身抗滲能力強或弱,隻要(yào / yāo)水泥石本身以(yǐ)及水泥石骨料接觸面的(de)孔隙透水,混凝土的(de)抗滲性能仍會很差。
相反,如混凝土中的(de)水泥石與骨料接觸面防水性能很好,水泥石骨料之(zhī)間黏結牢固,阻水性能良好,混凝土的(de)抗滲性能也(yě)會很好。因此,要(yào / yāo)使混凝土有良好的(de)抗滲性能,主要(yào / yāo)應控制混凝土中砂漿的(de)數量和(hé / huò)質量,控制混凝土結構的(de)形成,改善混凝土結構的(de)内部構造。
提高混凝土滲水性能的(de)措施
1 降低水灰比控制坍落度
混凝土拌和(hé / huò)物的(de)水灰比對硬化後混凝土孔隙率的(de)大(dà)小、數量起決定作用,直接影響混凝土的(de)密實性。從理論上(shàng)說(shuō),在(zài)滿足水泥完全水化及潤濕砂石所需水量的(de)前提下,水灰比越小,混凝土密實性越好,混凝土強度和(hé / huò)抗滲性能越好。若水灰比超過水泥保水限度,則會出(chū)現泌水,混凝土的(de)抗滲性能會明顯降低。在(zài)水泥水化過程中,随着混凝土中遊離水的(de)蒸發,會在(zài)混凝土内部留下大(dà)量孔隙,這(zhè)些孔隙互相貫通形成開放性毛細管泌水通道(dào),使混凝土結構抗滲性能降低,透水性增高。因此,水灰比是(shì)影響混凝土抗滲性能的(de)主要(yào / yāo)因素。試驗表明,當水灰比大(dà)于(yú)0.65後,混凝土的(de)抗滲性能急劇下降。《地(dì / de)下防水工程質量驗收規範》(GB50208)規定水灰比不(bù)大(dà)于(yú)0.55,坍落度不(bù)大(dà)于(yú)50mm,泵送時(shí),入泵坍落度宜爲(wéi / wèi)100~140mm。
2 選擇最佳砂率
砂率取值與許多因素有關:骨料的(de)級配、空隙率、顆粒形狀、最大(dà)粒徑,土的(de)含量,砂的(de)細度模數,水泥用量等。因砂的(de)粒徑比石子(zǐ)的(de)粒徑小得多,所以(yǐ)砂率的(de)變化會使骨料的(de)總面積有很大(dà)變化,同時(shí)使混凝土拌和(hé / huò)物的(de)和(hé / huò)易性也(yě)有很大(dà)改變。在(zài)水泥漿一(yī / yì /yí)定的(de)情況下,當砂率過大(dà)時(shí),骨料總表面積大(dà),空隙率增大(dà),混凝土拌和(hé / huò)物流動性小;當砂率過小時(shí),因砂量不(bù)足,不(bù)能在(zài)粗骨料周圍形成足夠的(de)能起潤滑作用的(de)砂漿層,水泥用量和(hé / huò)用水量相對而(ér)言增多,混凝土易出(chū)現不(bù)均勻現象,混凝土拌和(hé / huò)物的(de)流動性減小,粗骨料離析,水泥漿流失,甚至出(chū)現潰散。爲(wéi / wèi)使防水混凝土具有良好的(de)和(hé / huò)易性、黏聚性和(hé / huò)保水性,使骨料之(zhī)間的(de)水泥砂漿層保持一(yī / yì /yí)定厚度,石子(zǐ)周圍有足夠厚度的(de)水泥砂漿包裹層阻止水的(de)滲透,砂率要(yào / yāo)比普通混凝土大(dà)些。《地(dì / de)下防水工程質量驗收規範》規定砂率以(yǐ)35%~45%爲(wéi / wèi)宜,這(zhè)樣的(de)混凝土防水性能良好,石子(zǐ)之(zhī)間和(hé / huò)砂粒之(zhī)間保持一(yī / yì /yí)定距離,其中的(de)水泥砂漿或水泥石除能保證阻止一(yī / yì /yí)定壓力水的(de)滲透和(hé / huò)避免産生水泥石的(de)裂縫外,還能保證施工時(shí)混凝土的(de)和(hé / huò)易性,使石子(zǐ)之(zhī)間和(hé / huò)砂粒之(zhī)間的(de)間隙不(bù)緻過厚或過薄。
3 适當提高水泥用量
因防水混凝土的(de)砂率比普通混凝土大(dà),如果不(bù)增加水泥用量,則水泥漿不(bù)足以(yǐ)包裹砂子(zǐ)表面,造成混凝土不(bù)密實,既降低了(le/liǎo)混凝土的(de)抗壓強度和(hé / huò)拌和(hé / huò)料間的(de)黏結力,又因砂粒之(zhī)間起阻水作用的(de)水泥石厚度過薄,導緻抗滲能力降低;反之(zhī),如果過多增加水泥用量,不(bù)但混凝土造價增加,而(ér)且混凝土拌和(hé / huò)物流動性太大(dà),石子(zǐ)下沉不(bù)均勻,導緻硬化後的(de)混凝土勻質性差、收縮大(dà),也(yě)使混凝土的(de)抗滲性能下降。要(yào / yāo)使砂粒之(zhī)間的(de)水泥石厚度适宜,既不(bù)緻由于(yú)收縮産生裂縫,又能阻止水的(de)滲透,必須控制水泥和(hé / huò)砂子(zǐ)的(de)比例(灰砂比)。
4 石子(zǐ)的(de)選擇及其最大(dà)粒徑的(de)控制
防水混凝土粗骨料可用碎石或卵石。由于(yú)碎石表面粗糙、多棱角,與水泥石黏着比卵石好,故碎石混凝土的(de)強度和(hé / huò)抗滲性能好。混凝土沉降縫隙是(shì)在(zài)其結構形成時(shí),因骨料與水泥的(de)密度、顆粒大(dà)小不(bù)同而(ér)造成的(de)沉降程度不(bù)同所引起的(de)。水泥的(de)泌水性越大(dà),粗骨料粒徑越大(dà),混凝土拌和(hé / huò)物的(de)保水性越差,相對沉降也(yě)越大(dà)。混凝土澆築後粗骨料沉降較快,并較早固定下來(lái),水泥砂漿則在(zài)粗骨料間繼續下沉,一(yī / yì /yí)部分水析出(chū)至表面,而(ér)一(yī / yì /yí)部分水泌出(chū)時(shí)被混凝土中的(de)粗骨料或鋼筋阻擋而(ér)積存于(yú)粗骨料與水泥石接觸的(de)粗骨料下部,形成積水層,這(zhè)些遊離水蒸發後形成樹根狀連通的(de)孔隙,當水泥石中的(de)毛細孔隙不(bù)能被“凝膠”所堵塞時(shí),則在(zài)混凝土内部産生透水通道(dào)。
混凝土硬化過程中,石子(zǐ)不(bù)收縮,周圍的(de)水泥砂漿産生收縮,但其變形不(bù)同,石子(zǐ)越大(dà),收縮差越大(dà),緻使砂漿與石子(zǐ)表面産生裂縫。爲(wéi / wèi)了(le/liǎo)減少分層離析,增加對壓力水的(de)滲透阻力和(hé / huò)減少砂漿與石子(zǐ)裂縫,防水混凝土的(de)石子(zǐ)粒徑不(bù)宜過大(dà),但也(yě)不(bù)宜過小,料徑宜爲(wéi / wèi)5~40mm。
5 合理選擇水泥品種
防水混凝土廣泛采用普通矽酸鹽水泥、矽酸鹽水泥、火山灰質矽酸鹽水泥和(hé / huò)礦渣矽酸鹽水泥。由于(yú)礦渣矽酸鹽水泥的(de)礦渣摻料中含有較多玻璃體,造成混凝土泌水大(dà),水從混凝土中析出(chū)時(shí),留下孔道(dào),不(bù)利于(yú)混凝土的(de)抗滲。因此,應優先選擇普通矽酸鹽水泥和(hé / huò)矽酸鹽水泥,有硫酸鹽侵蝕的(de)防水工程可采用前兩種水泥和(hé / huò)火山灰質矽酸鹽水泥。
6 合理選擇外加劑
使用外加劑的(de)目的(de)首先是(shì)從防水材料上(shàng)抑制和(hé / huò)減少混凝土内孔隙的(de)生成,其次是(shì)改變孔隙的(de)特征以(yǐ)堵塞和(hé / huò)切斷透水通道(dào)。
水泥完全水化所需的(de)結合水約爲(wéi / wèi)水泥重量的(de)20%~25%,而(ér)施工用水遠遠超過水化用水,多餘水的(de)蒸發形成毛細孔滲水通道(dào),使混凝土抗滲性能降低,爲(wéi / wèi)此應使用減水劑。減水劑對水泥具有強烈的(de)分散作用,可減少拌和(hé / huò)用水,從而(ér)減小混凝土的(de)孔隙率,增加混凝土的(de)密實性和(hé / huò)抗滲性。同時(shí),摻加減水劑的(de)混凝土具有良好的(de)和(hé / huò)易性。
松香酸鈉和(hé / huò)松香油屬于(yú)引氣型外加劑,加入混凝土後會使混凝土中增加密閉的(de)氣泡,減少透水通道(dào),改善混凝土的(de)抗滲性和(hé / huò)耐久性。但使用時(shí)必須嚴格控制摻量,否則将顯著降低混凝土強度。
氯化鐵防水劑摻入混凝土後可生成不(bù)溶于(yú)水的(de)膠體,堵塞混凝土孔隙,降低泌水率。
三乙醇胺可提高混凝土的(de)抗滲性,并且有早強和(hé / huò)增強作用,所以(yǐ)是(shì)一(yī / yì /yí)種早強防水劑,特别适用于(yú)需早強的(de)工程。它能使水泥水化速度加快,水化生成物數量增多,水泥石結晶變細,結構密實。
7 改善養護條件和(hé / huò)方法
養護對防水混凝土極爲(wéi / wèi)重要(yào / yāo),尤其是(shì)早期更爲(wéi / wèi)重要(yào / yāo),同時(shí)也(yě)是(shì)混凝土獲得良好抗滲性能和(hé / huò)強度的(de)必要(yào / yāo)條件。新澆混凝土在(zài)潮濕環境中硬化,水化作用完全,生成的(de)晶态及膠态水化物可阻塞毛細管孔道(dào),不(bù)但骨料的(de)孔隙率降低,且孔徑變小,使混凝土抗滲能力提高,因此經長時(shí)間養護的(de)混凝土抗滲性能很好。防水混凝土凝結後應立即進行養護,并充分保護濕潤,養護時(shí)間不(bù)得少于(yú)14晝夜。如果混凝土過早暴露在(zài)大(dà)氣中,因遊離水迅速蒸發形成彼此相連通的(de)毛細管孔道(dào),會使混凝土抗滲性能下降。