1、課 題 課時數(shù)2 授課日期第周星期第節(jié)目的要求重點(diǎn)與難點(diǎn) 授課方式講解法板書設(shè)計(jì) 作業(yè)課后小結(jié)防水混凝土具有高的抗?jié)B性能，并達(dá)到防水要求的一種混凝土。 按配制方法主要可分為四種： (1)改善級配法防水混凝土； (2)加大水泥用量和使用超細(xì)粉填料的普通防水混凝土； (3)摻外加劑的防水混凝土； (4)采用特種水泥的防水混凝土。 防水混凝土抗?jié)B標(biāo)號是根據(jù)其最大作用水頭與建筑物最小壁厚的比值來確定的。 它的施工要求澆注均勻、避免離析、振搗充分、加強(qiáng)潮濕養(yǎng)護(hù)，并且嚴(yán)格控制水灰比。 主要用于經(jīng)常受壓力水作用的工程和構(gòu)筑物。 防水混凝土等級：P4、P6、P8、P10、P12五個級別 指南 防水混凝土也稱結(jié)

2、構(gòu)自防水，可通過調(diào)整混凝土的配合比或摻加外加劑、鋼纖維、合成纖維等，并配合嚴(yán)格的施工及施工管理，減少混凝土內(nèi)部的空隙率或改變孔隙形態(tài)、分布特征，從而達(dá)到防水（防滲）的目的。在GB 50108-2008地下工程防水技術(shù)規(guī)范中規(guī)定：一、二、三級明挖法地下工程防水設(shè)防應(yīng)包括一道防水混凝土。 防水混凝土為在0.6兆帕以上水壓下不透水的混凝土。 防水混凝土分為：、普通防水混凝土。所用原材料與普通混凝土基本相同，但兩者的配制原則不同。普通防水混凝土主要借助于采用較小的水灰比 (不大于0.6)，適當(dāng)提高水泥用量（不小于320公斤/米3）、砂率(3540)及灰砂比(1:21:2.5),控制石子最大粒徑，加強(qiáng)養(yǎng)

3、護(hù)等方法，以抑制或減少混凝土孔隙率，改變孔隙特征，提高砂漿及其與粗骨料界面之間的密實(shí)性和抗?jié)B性。普通防水混凝土一般抗?jié)B壓力可達(dá)0.62.5兆帕，施工簡便，造價低廉，質(zhì)量可靠，適用于地上和地下防水工程。外加劑防水混凝土。在混凝土拌合物中加入微量有機(jī)物（引氣劑、減水劑、三乙醇胺）或無機(jī)鹽（如氯化鐵），以改善其和易性，提高混凝土的密實(shí)性和抗?jié)B性,引氣劑防水混凝土抗凍性好,能經(jīng)受150200次凍融循環(huán)，適用于抗水性、耐久性要求較高的防水工程。減水劑防水混凝土具有良好的和易性,可調(diào)節(jié)凝結(jié)時間,適用于泵送混凝土及薄壁防水結(jié)構(gòu)。三乙醇胺防水混凝土早期強(qiáng)度高，抗?jié)B性能好，適用于工期緊迫、要求早強(qiáng)及抗?jié)B壓力大于

4、 2.5兆帕的防水工程。氯化鐵防水混凝土具有較高的密實(shí)性和抗?jié)B性，抗?jié)B壓力可達(dá)2.54.0兆帕，適用于水下、深層防水工程或修補(bǔ)堵漏工程。膨脹水泥防水混凝土。是利用膨脹水泥水化時產(chǎn)生的體積膨脹，使混凝土在約束條件下的抗裂性和抗?jié)B性獲得提高，主要用于地下防水工程和后灌縫。高膨脹混凝土防水劑的防水原理       配制混凝土?xí)r，在水泥中摻入適量的高膨脹混凝土防水劑(以下簡稱HEA防水劑)，由于其 含有較多的CA，水化反應(yīng)后產(chǎn)生大量的水化硫鋁酸鈣，其固體體積較水化鋁酸鈣增加2倍多 ，使混凝土產(chǎn)生了膨脹。這種膨脹產(chǎn)生2個作用： (1)在有鋼筋等

5、因素約束下，使混凝凝土內(nèi)部產(chǎn)生0.20.8 MPa的預(yù)應(yīng)力，能有效地補(bǔ)償混 凝土的干縮并防止開裂。 (2)水化硫鋁酸鈣具有填充毛細(xì)孔縫作用，使混凝土中孔徑下降，總孔隙減少，大大改善了 混凝土中孔隙結(jié)構(gòu)的分布，使混凝土更加密實(shí)，顯著提高混凝土的抗裂防滲性能。HEA防水 劑參與的水化反應(yīng)如下： 3CA+3CaSO4·2H2O+32H2OC3A·3CaSO4·32H2O +2(Al2O3·3H2O)K2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3+13Ca(OH)2+5CaSO4+78H2O3C3A·2CaSO4· 32

6、H2O+2KOH  HEA防水劑的性能       如上所述，HEA防水劑在水化反應(yīng)后產(chǎn)生大量的水化硫鋁酸鈣，因而使混凝 土具有很好的膨脹性能。在摻量為6%12%(等量取代水泥)時，14 d限制膨脹率一般在0.0 2%0.04%。 HEA防水劑由于含有與自身相溶性良好的高效減水成分及其它功能外加劑，故能顯著改善混 凝土的流動性和施工、泵送性能。因此，HEA是一種多功能復(fù)合型防水劑。 HEA防水劑具有緩凝作用，能夠延長混凝土凝結(jié)時間。普通混凝土初凝、終凝時間分別為6 h 25 min、9 h 10 min，而HEA混凝土分別為

7、8 h、10 h 15 min。凝結(jié)時間可根據(jù)工程需要進(jìn) 行調(diào)整，這對商品混凝土及大體積混凝土非常有利。 HEA防水劑由于具有良好的減水效果，故可使混凝土水灰比大為減少，混凝 土密實(shí)性提高；加之HEA有少量超高活性材料，對水泥水化起到了強(qiáng)烈激發(fā)作用，從而促 使混凝土強(qiáng)度有較大幅度提高。早期強(qiáng)度及28 d強(qiáng)度較普通混凝土提高10%以上，特 別是早期強(qiáng)度的提高，對提高工程結(jié)構(gòu)的安全性及防止混凝土早期膨脹能的損失都是十分有利的。       在配制適當(dāng)膨脹的大體積混凝土?xí)r，利用HEA防水劑緩凝、減水、微膨脹功能，調(diào)整其強(qiáng) 度、水化熱及水泥用

8、量，可達(dá)到以下目的：一是可以降低水泥用量，降低水泥水化反應(yīng)的 水化熱而不影響強(qiáng)度 ；二是通過緩凝作用推遲水化熱放熱峰值和收縮起始時間，使混凝土水化熱峰值出現(xiàn)時間由 原來的23 d延長到67 d，并使放熱峰值降低1520 ；三是HEA混凝土產(chǎn)生適度膨脹， 具有良好的溫差補(bǔ)償效應(yīng)，這對于大體積混凝土溫差裂縫的控制，無疑將是十分有效的技術(shù) 措施。5 摻HEA防水劑混凝土設(shè)計(jì)要點(diǎn)     (1)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上仍按現(xiàn)行規(guī)范，對混凝土導(dǎo)入的0.20.8 MPa預(yù)壓應(yīng)力， 在設(shè)計(jì)計(jì)算中不予考慮。 (2)止水帶的設(shè)計(jì)要離開混凝土底板或開孔250 mm 以上。 (3)對薄壁

9、構(gòu)件，配筋分布應(yīng)盡量均勻，不能過分集中；開孔和角隅附近易出現(xiàn)裂縫， 周邊應(yīng)加密結(jié)構(gòu)鋼筋。 (4)配合比設(shè)計(jì)時考慮HEA防水劑的高效減水作用，避免拌合水用量過多造成混凝土離析。 (5)摻HEA防水劑混凝土結(jié)構(gòu)在50 m以內(nèi)可不設(shè)伸縮縫，超過50 m可用摻HEA防水劑混凝土膨 脹加強(qiáng)帶代替伸縮縫，實(shí)現(xiàn)連續(xù)無縫施工。 6 HEA防水劑在實(shí)際工程中的應(yīng)用     某地國稅局大樓地下室底板尺寸為：103 m×48 m×0.7 m，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng) 度為C40，抗?jié)B標(biāo)號S8，采用HEA混凝土膨脹加強(qiáng)帶進(jìn)行無縫施工，具體做法如下： (1)膨脹

10、加強(qiáng)帶的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高到C45，寬度為2 m，沿長度方向共設(shè)2條，帶內(nèi)增加10 %15%水平溫度鋼筋，摻13%HEA防水劑。 (2)C40級非膨脹加強(qiáng)帶混凝土內(nèi)摻9%HEA防水劑。 (3)施工結(jié)果：C40非膨脹加強(qiáng)帶混凝土28 d強(qiáng)度達(dá)48.4 MPa，抗?jié)B大于S12；C45膨脹加 強(qiáng)帶混凝土28 d強(qiáng)度達(dá)54.8 MPa，抗?jié)B大于S12。 2008年第13期 交通世界 141 (7月上) 交通世界地下混凝土構(gòu)筑物，長期受地下水的浸透作用和滲透作用，防水效能直接影響結(jié)構(gòu)的安全使用功能和整個建筑物的耐久性，還有其它一些地下構(gòu)筑物如排水方渠、排水管線，若防水效能不佳，它自身的滲漏將污

11、染環(huán)境 ,直接影響人民的生活。因此在進(jìn)行具有防水要求的混凝土構(gòu)筑物施工時，必須設(shè)法保證它的防水效能，本文僅就此問題從配合比設(shè)計(jì)上談一些看法。一般情況下，設(shè)計(jì)時不要過多地顧及防水混凝土的強(qiáng)度標(biāo)號。因?yàn)樵谝?guī)范中已規(guī)定了防水混凝土的最少水泥用量不低于320kg/m3，水泥標(biāo)號不低于 425#，最大水灰比為 0.6，而防水混凝土的設(shè)計(jì)標(biāo)號一般為 20MPa，在這種條件下是能夠達(dá)到的。因而設(shè)計(jì)時應(yīng)注重采取各種措施，增加混凝土的密實(shí)性，隔斷滲水通道，盡可能提高混凝土的抗?jié)B性能。主要措施有以下幾種：嚴(yán)格控制水灰比水灰比除了影響防水混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度及抗?jié)B性能外，還影響混凝土結(jié)構(gòu)的抗凍性及耐久性。在滿足水泥

12、完全水化及浸潤砂石表面所需要的水灰比僅為0.20.25，但考慮到施工和易性要求及其它因素，水灰比都取的較大。例如對塑性混凝土來說，水灰比在 0.40.7之間，水灰比小于0.4的混凝土屬于干硬性或半干硬性混凝土。水灰比過小時，混凝土的和易性不好，施工操作困難，影響混凝土的密實(shí)度和抗?jié)B性；水灰比過大時，用水量太多，混凝土在施工時泌水現(xiàn)象嚴(yán)重。水泥在水化過程中，混凝土中的游離水蒸發(fā)，不可避免地在混凝土內(nèi)部留下大量孔隙，這些孔隙相互貫通，形成開放性毛細(xì)管通道，使混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B性能大為降低，透水性增高。水灰比越大，硬化后的混凝土的毛細(xì)管孔徑越大，泌水現(xiàn)象越嚴(yán)重。因此水灰比是影響混凝土抗?jié)B性能的一個重要因

13、素，只有最適宜的水灰比才能使混凝土的防水性能達(dá)到最佳狀態(tài)。據(jù)有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)水灰比大于 0.65 以后，混凝土的抗?jié)B性能急劇下降。因此國內(nèi)外對防水混凝土的水灰比都規(guī)定了一定限值，有的國家還以水灰比來控制防水混凝土的防水等級，例如日本，土木學(xué)會規(guī)定不同等級的防水混凝土的水灰比選用范圍為0.450.55。我國規(guī)范最大限值為0.6。據(jù)有關(guān)資料證明，在此0.50.6范圍內(nèi)都取得了令人滿意的效果。選擇最佳砂率砂率表明 1m3混凝土中水泥砂漿的體積。在相同水泥用量情況下，砂率的大小影響混凝土的抗?jié)B性能，與普通混凝土相比，防水混凝土采用富砂率。因?yàn)樗嗌皾{不僅起粘結(jié)填充作用，還要形成一定厚度的砂漿保護(hù)層

14、，這層砂漿保護(hù)層包裹在粗骨料的表面，并使這些粗骨料顆粒相互離開一定距離。這樣一方面使混凝土達(dá)到了最大密實(shí)度，另一方面又能切斷混凝土內(nèi)部的毛細(xì)管道，從而提高了抗?jié)B性。粗細(xì)骨料要有良好的級配，各組粒徑要在篩分曲線范圍內(nèi)。砂率選擇要得當(dāng)。當(dāng)砂率過大時，由于砂子用量過多，水泥漿不能包裹砂子表面，使結(jié)構(gòu)不密實(shí)，降低了混凝土的抗?jié)B性和抗壓強(qiáng)度。同時，砂率過大也必然要增加水泥用量和用水量，由此可導(dǎo)致混凝土的流動性增大?；炷猎谑┕ふ駬v時，粗骨料產(chǎn)生不均勻下沉，混凝土各部分離析，導(dǎo)致硬化后混凝土勻質(zhì)性變差，結(jié)構(gòu)上部產(chǎn)生收縮裂縫，下部稀疏空洞，同樣降低結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和強(qiáng)度。所以 ,在設(shè)計(jì)防水混凝土配合比時選擇最佳

15、砂率對提高抗?jié)B性至關(guān)重要根據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，在滿足規(guī)范要求條件下，砂率一般在0.36左右較為理想。選擇最佳灰砂比防水混凝土是一種富砂混凝土 ,撥開系數(shù)通常取得較大。粗骨料之間的水泥砂漿層是非常飽滿的，灰砂比表明了水泥砂漿中水泥的濃度及水泥砂漿包裹砂粒的情況，這與砂率所表明的概念不同，前者表明水泥砂漿的數(shù)量，后者表明水泥砂漿的質(zhì)量?；疑氨冗x擇得當(dāng)，就能得到密實(shí)度較高，符合設(shè)計(jì)要求的混凝土。當(dāng)灰砂比偏大時，水泥和水的用量偏大，容易發(fā)生不密、不均勻和收縮大等現(xiàn)象，使混凝土抗?jié)B性能下降；當(dāng)灰砂比偏小時，水泥和水用量偏小，混凝土拌合物易出現(xiàn)干澀和粘結(jié)力不好等現(xiàn)象，使施工和易性變差，降低了密實(shí)度，導(dǎo)致抗?jié)B性

16、能下降。據(jù)有關(guān)研究人員在實(shí)驗(yàn)室條件下，采用不同的灰砂比所做一系列的對比實(shí)驗(yàn)，確定抗?jié)B效果最好的灰砂比為120125。合理選擇外加劑混凝土在攪拌過程中所使用的水遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水泥水化所需要的水，多余的水使混凝土的抗?jié)B性下降。所以減水是防水混凝土配合比設(shè)計(jì)文/管 建TRANSPOWORLD 2008No.13 (Jul) 142HIGHWAY現(xiàn)代公路抗?jié)B的重要影響因素。此外，設(shè)法堵塞滲水通道，使混凝土結(jié)構(gòu)致密等也是提高抗?jié)B的重要方面，因此合理選擇外加劑，從而改善混凝土某些預(yù)期性能是防水混凝土配合比設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。這一類外加劑種類很多，有為引氣使用的松香酸鈉和松香熱聚物，微沫劑屬于此類產(chǎn)品；有加快水泥

17、水化作用并使結(jié)晶致密的三乙醇胺；有能與水泥水化生成物反應(yīng)而生成膠體的氯化鐵等。在設(shè)計(jì)抗?jié)B標(biāo)號要求不高時，也可采用普通減水劑。松香酸鈉和松香熱聚物屬于引氣型外加劑，加入混凝土中以后，混凝土中將產(chǎn)生大量微小而均勻的氣泡，使混凝土粘滯性增大，不易松散離析，抑制沉降和泌水作用。這些氣泡是非開放性的，由于它們的存在，使毛細(xì)管性質(zhì)發(fā)生了改變，有效地提高了抗?jié)B性，抗凍性也有所提高，但使用時應(yīng)嚴(yán)格控制用量，否則將顯著降低強(qiáng)度。在試配時應(yīng)適當(dāng)提高試配標(biāo)號，以彌補(bǔ)強(qiáng)度損失。水泥在水化過程中生成氫氧化鈣，加入氯化鐵防水劑后，則生成難溶于水的氫氧化鐵膠體，這種膠體充滿混凝土或砂漿中的毛細(xì)孔道，從而堵塞滲水通道，增加了

18、密實(shí)性，提高了抗?jié)B性，達(dá)到防水目的，滲量為水泥重量的3 %較為適宜。三乙醇胺防水劑對水泥水化有加強(qiáng)作用，因而可作為常溫下的早強(qiáng)劑。另外三乙醇胺能使水泥水化生成物增多，水泥石結(jié)晶變細(xì)，因而混凝土更趨密實(shí)，提高了結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能。三乙醇胺防水劑在常溫下可摻入水泥用量的0.05 %,其摻量少，施工工藝簡單，應(yīng)用中不損傷機(jī)具，一般都使用此方法。各種因素對防水混凝土的質(zhì)量影響是互相牽制的，不能孤立地強(qiáng)調(diào)某一因素而忽視另一因素。例如:為了保證一定的施工和易性要確定一個適宜的坍落度，坍落度的選擇要依據(jù)結(jié)構(gòu)部位、一次澆注高度和施工季節(jié)而定。對于壁板結(jié)構(gòu)來說，通常選用46cm。坍落度的大小與用水量有直接關(guān)系，而用

19、水量的確定又與所使用的粗骨料的最大粒徑和水泥用量有關(guān)，還與水泥的品種有關(guān)。例如:使用火山灰水泥就比使用普通水泥用量多 5kg/m3左右，當(dāng)摻用外加劑時用水量還將在一定范圍內(nèi)波動。水灰比和水泥用量依據(jù)所采用的水泥品種和標(biāo)號以及設(shè)計(jì)所要求的抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B標(biāo)號而定，同時必須滿足規(guī)范要求最大水灰比不大于 0.6 和最低水泥用量不低于320kg/m3。防水混凝土配合比經(jīng)過理論計(jì)算后，要在試驗(yàn)室內(nèi)反復(fù)試驗(yàn)，直至配出既符合設(shè)計(jì)要求的抗?jié)B標(biāo)號和抗壓強(qiáng)度，又便于現(xiàn)場施工的防水混凝土。作者單位：石家莊交通勘察設(shè)計(jì)院隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)的飛速發(fā)展，混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛，對一些重要的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，為了確定結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性是否滿足要求，往往要求掌握結(jié)構(gòu)中各