防水混凝土设计及施工要点

2012-08-02郑鹏飞

黑龙江交通科技 2012年4期

关键词：膨胀剂抗渗外加剂

郑鹏飞

(呼伦贝尔市交通技术管理站)

1 混凝土抗渗等级的含义

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62 －2004)第1.0.10 条规定:有抗渗要求的结构混凝土，其抗渗等级应符合表1.0.10 条的规定，如表1 所列。

表1 抗渗等级

式中:H 为六个试件中有三个渗水时的水压力，MPa。

试验时，水压从0. 1 MPa 开始，以后每隔8 h 增加0.1 MPa，当六个试件中有三个试件表面出现渗水时，即可停止试验，此时的水压力即H。

2 防水混凝土的种类

(1)普通防水混凝土

试验证明，当混凝土中的微细孔隙的孔径＞25 nm，且与混凝土表面连通时，便会发生渗水，尤其是孔径＞1 μm 时，渗水会更加严重。(注:nm 称为纳米，1 nm =1 μm/1 000;μm 称为微米，1 μm=1 mm/1 000)。

普通防水混凝土是采用调整配合比、改善混凝土混合物品质，以达到防水的混凝土。

影响普通防水混凝土抗渗性的主要因素有:水灰比、水泥用量、砂率、灰砂比、水泥品种、骨料粒径和养护条件等。分述如下。

①水灰比:理论上，用水量在满足水化学反应的前提下(约为水泥用量的25%)，水灰比越小，其强度和抗渗性也越好，但是为了保证施工质量，防水混凝土的最大水灰比应不超过0.60。

②水泥用量、砂率及灰砂比:抗渗性随水泥用量的增高而提高，当水泥用量不小于300 kg/m3时，抗渗标号可达到W8;同时应采用较高的砂率，并与水泥用量相应适。在一定的水泥用量前提下，存在一个最优的灰砂比。

③水泥品种:应优先选用普通硅酸盐水泥，且强度等级应在32.5 MPa 以上。

④骨料粒径:可以采用普通混凝土对粗细骨料级配的要求，但粗骨料的粒径不宜过大和过小。

⑤养护条件:必须在水中或充分潮湿环境中养护达到28 d，不宜采用蒸气养护。

⑥材质要求:细骨料含泥量不大于3%，砂的平均粒径为0.4 mm 左右，应有中、粗砂，并有适量的细分料。粗骨料含泥量不大于1%;针、片状者含量不大于15%，粒级以5 ～30 mm 为宜，最大粒径不应超过40 mm。水泥强度等级的选择如表2。

表2 普通防水混凝土水泥强度等级的选择

(2)外加剂防水混凝土

在普通混凝凝土拌和物中掺入少量改善混凝土抗渗性能的有机物、无机物和混合物，称为外加剂防水混凝土。常用的有机物外加剂有加气剂、减水剂、三乙醇胺早强防水剂等;常用的无机物外加剂有氯化铁防水剂等;常用的混合物外加剂有无机混合物系、有机混合物系和无机一有机物混合物系。

(3)膨胀水泥防水混凝土

膨胀水泥防水混凝土与膨胀混凝土基本相同。我国研制的UEA 膨胀剂加入混凝土中产生膨胀而增大混凝土的抗渗性，也可划为膨胀水泥的范畴。用膨胀水泥配制的防水混凝土，其主要技术要求如表3。

表3 膨胀水泥配制防水混凝土技术要求

试验表明，在相同标号和水泥用量的条件下，膨胀水泥防水混凝土的抗渗性(等级)远高于普通水泥防水混凝土。膨胀水泥防水混凝土如长期处于水中或湿度在90%以上的工作环境中，不仅可以充分发挥膨胀混凝土的膨胀性能，而且可持久保持不收缩、不渗水。

3 掺入纤维提高混凝土的抗渗性能

在混凝土中加入聚丙烯纤维，可以极为有效地控制混凝土塑性收缩、干缩、温度变化引起的微裂缝，防止其形成及发展。纤维配合减水剂加入混凝土，已为国内外众多防水专家予以肯定，是防水效果较为可靠、施工最为便易、机理较完整的防水方案。在砂浆中掺入0.7 ～0.9 kg/m3杜拉纤维，混凝土中掺入0.6 ～0.9 kg/m3聚丙烯纤维，最能有效地提高混凝土的抗裂抗渗能力。当防渗等级较高时，宜用掺入量的上限。

4 掺入粉煤灰提高混凝土的抗渗性能

粉煤灰是一种火山灰质材料，它具有三种基本效应:形态效应、活性效应、微集料效应，因而可以大大地提高混凝土密实性，使掺渗能力提高。

在有减水剂的条件下，粉煤灰对改善砂浆的流动性起到很好的作用。所以，在泵送混凝土中掺入粉煤灰和减水剂，可以改善混凝土的工作性，抑制坍落度损失。

在高效减水剂作用下，掺入粉煤灰的混凝土后期强度呈增长趋势。

粉煤灰的品质对混凝土强度影响较大，须选用优质粉煤灰。掺入粉煤灰的混凝土，还可以减小水泥固化过程中的水化热。

5 膨胀剂的适宜掺量

膨胀剂的适宜掺量见表4。

表4 膨胀剂的适宜掺量

6 防水混凝土施工注意事项

(1)防水混凝土尽可能一次浇筑完成。

(2)严格限制砂的含泥量在3%以内，石子的含泥量在1%以内。

(3)内外模板之间不得用螺栓拉杆或铁丝穿透固定，以免造成人为的透水通路。

(4)确保钢筋的混凝土保护层不能有负误差，垫块必须用细石混凝土制作。

(5)搅拌时间应比普通混凝土稍长，尤其是对于加气剂防水混凝土，搅拌时间为2 ～3 min。

(6)防水混凝土不允许采用人工捣实，必须用高频振动机械振捣。

(7)施工缝是防水的薄弱环节，最好不设或少设。如必须设施工缝时，宜做成企口缝(如凸槽式、凹槽式、V 形槽式或阶梯式)，必要时设止水片。

(8)应在完全潮湿状态下养护，不得少于14 d。

(9)不能过早拆模。拆模时，混凝土表面温度与周围气温之差不得超过15 ～20 ℃。

7 与混凝土防水性能有关的一些数据

普通混凝土在空气中硬化时，一般收缩值在0.01% ～0.03% 之间。要补偿其收缩，混凝土的自应力值应为0.28 ～0.34 MPa。此时混凝土的限制膨胀率为0. 01% ～0.03%，故混凝土的线膨胀率在0.03% ～0.05%即能形成防水混凝土。对于自应力混凝土，要求自应力值大于2 MPa(其混凝土的限制膨胀率为0. 072%)，线膨胀率应大于0.18%，此时，防水剂的用量要加大，为防止胀坏混凝土，水泥的用量也要加大，但水泥用量亦不能太多。防水混凝土和自应力混凝土必须通过试验确定其各种成份的配合比。