水泥混凝土防水應(yīng)用技術(shù)水泥混凝土防水應(yīng)用技術(shù)水是導(dǎo)致水泥混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損壞的重要物質(zhì)。無(wú)論是水泥混凝土的軟水侵蝕、凍融破壞、堿集料反應(yīng)、鋼筋銹蝕和硫酸鹽腐蝕等,還是水泥混凝土中的鋼筋氧化腐蝕,甚至水工、港工結(jié)構(gòu)的溶蝕,都離不開(kāi)水的作用,沒(méi)有水的參與,大部分侵蝕幾乎不會(huì)產(chǎn)生。防水是提高水泥混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要措施,甚至是根本措施。可以這么說(shuō),防水是水泥混凝土結(jié)構(gòu)耐久性永恒的研究主題。水泥混凝土結(jié)構(gòu)的防水性能基本上決定了其耐久性能。硬化后的水泥混凝土,傳統(tǒng)觀點(diǎn)看來(lái),是一種致密性物質(zhì),而實(shí)際上,根據(jù)當(dāng)前大量的研究成果,在50年甚至100年的使用要求下,普通水泥混凝土對(duì)于水而言,不僅不是致密性的,而且是可滲透的。對(duì)于水灰比在015～017的水泥混凝土,水化以后,其空隙率在16%左右。另外,由于水泥混凝土中骨料與膠凝材料之間可能存在的微裂隙,水分可以不斷深入水泥混凝土中,參與對(duì)水泥混凝土或水泥混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕。為了阻止水分的入侵,提高水泥混凝土結(jié)構(gòu)的抗水侵蝕性能和耐久性能,研究了多種措施,如摻加礦物摻合料的高致密性混凝土、低水膠比混凝土、表面防水涂料和混凝土引氣等。在水泥混凝土中摻加防水劑,形成致密性混凝土或憎水混凝土以達(dá)到防水的目的,也是一種行之有效的技術(shù)途徑。本文主要論述工程中經(jīng)常使用的防水劑種類(lèi)和性能指標(biāo)以及使用過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題和使用方法,供從事相關(guān)工作的工程技術(shù)人員參考。防水劑主要分為無(wú)機(jī)鹽類(lèi)防水劑、有機(jī)類(lèi)憎水劑和混合物類(lèi)防水劑。無(wú)機(jī)鹽類(lèi)的防水劑主要是能夠增大水泥混凝土密實(shí)度或增強(qiáng)憎水性的化學(xué)成份。有機(jī)類(lèi)的防水劑主要是一些憎水性表面活性劑、聚合物乳液或水溶性樹(shù)脂等,其防水效果較好。無(wú)機(jī)鹽類(lèi)防水劑使用時(shí)應(yīng)注意氯離子含量對(duì)鋼筋銹蝕的影響,摻加使用的有機(jī)物類(lèi)防水劑應(yīng)注意對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響。復(fù)合引氣劑,通過(guò)引入大量的微細(xì)氣泡,隔斷毛細(xì)管通道,減少泌水,減少收縮和沉降,也可以減少滲水通道,提高混凝土防水性。主要防水劑分類(lèi)和種類(lèi)見(jiàn)表1。用于公路工程結(jié)構(gòu)中的水泥混凝土防水劑于鋼筋密集或振搗困難的薄壁防水結(jié)構(gòu)以及對(duì)凝結(jié)時(shí)間和流動(dòng)性有特殊要求的水泥混凝土結(jié)構(gòu)。(4)膨脹劑防水抗裂混凝土抗?jié)B等級(jí)很高,適用于地下工程、隧道、洞室及結(jié)構(gòu)后澆帶。(5)防水劑防水混凝土抗?jié)B等級(jí)很高,分別適用于下述不同情況:①三乙醇胺早強(qiáng)防水混凝土,適用于工期緊迫,需早強(qiáng)抗?jié)B的混凝土結(jié)構(gòu);②氯化鐵防水混凝土,適用于水中、地下無(wú)筋、少筋厚大混凝土結(jié)構(gòu),砂漿修補(bǔ)抹面;③滲透結(jié)晶型防水混凝土,適用于薄壁且抗?jié)B性要求較高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。公路工程防水混凝土種類(lèi)應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程的使用環(huán)境、防水抗裂要求、原材料供應(yīng)、施工密實(shí)度、抗?jié)B等級(jí)等情況選用。根據(jù)一般施工技術(shù)水平下可達(dá)到的抗?jié)B等級(jí),優(yōu)選下述適宜的防水混凝土種類(lèi):普通防水混凝土;引氣劑防水混凝土;減水劑防水混凝土;膨脹劑防水抗裂混凝土;防水劑防水混凝土。5．1防水混凝土所用的水泥(1)水泥的強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于3215(R),防水劑與水泥具有良好的適應(yīng)性。硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥早期強(qiáng)度高,泌水少,干縮也較小,所以防水混凝土應(yīng)優(yōu)先采用。但其抗水性和抗硫酸鹽侵蝕能力不如火山灰硅酸鹽水泥。火山灰硅酸鹽水泥抗水性好,水化熱低,抗硫酸鹽侵蝕能力較好,但早期強(qiáng)度低,干縮大,抗凍性較差。礦渣硅酸鹽水泥水化熱較低,抗硫酸鹽侵蝕能力好,但泌水多、干縮大,抗?jié)B性差。在不受侵蝕介質(zhì)和凍融作用時(shí),宜采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥,使用礦渣硅酸鹽水泥時(shí)應(yīng)摻用高效減水劑。(2)在受侵蝕介質(zhì)作用時(shí),應(yīng)按侵蝕介質(zhì)的性質(zhì)選用相應(yīng)的水泥。如有抗硫酸鹽要求時(shí),可選用抗硫酸鹽水泥。(3)在受凍融作用時(shí),應(yīng)優(yōu)先選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥,不宜采用火山灰硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥。(4)不得使用過(guò)期或受潮結(jié)塊的水泥,并不得將不同品種或強(qiáng)度等級(jí)的水泥混合使用。5．2防水混凝土所用的粗集料對(duì)于公路行業(yè)薄壁防水結(jié)構(gòu),如薄壁箱梁等,最大粒徑不宜大于26．5mm,宜采用4．75～26．5mm連續(xù)級(jí)配的粗集料,普通混凝土墩柱構(gòu)件,最大粒經(jīng)可放寬至31．5mm,宜采用連續(xù)級(jí)配。大體積混凝土使用的粗集料可按溫控的要求確定。泵送時(shí)其最大公稱(chēng)粒徑應(yīng)為輸送管徑的1／4;吸水率不應(yīng)大于1．5%,可滿(mǎn)足防水混凝土抗凍性的要求;不得使用堿活性集料,以免在內(nèi)部有滲透水的情況下發(fā)生堿集料反應(yīng)。粗集料級(jí)配宜符合文獻(xiàn)[1]的規(guī)定;其他技術(shù)要求應(yīng)符合文獻(xiàn)[2]的規(guī)定。5．3防水混凝土所用的細(xì)集料宜采用中砂,并應(yīng)含一定量粉細(xì)砂,提高密實(shí)性,保證其抗?jié)B性,其技術(shù)要求應(yīng)符合文獻(xiàn)[3]的規(guī)定。6摻防水劑混凝土配合比設(shè)計(jì)做好防水混凝土的前提是必須充分了解和認(rèn)識(shí)其防水原理,所謂防水,就是要能夠在一定的水壓力下水不滲透。即水泥漿和砂漿較飽滿(mǎn)使粗集料被密實(shí)結(jié)構(gòu)包裹才不透水,特別是保證結(jié)構(gòu)物迎水面的密實(shí)度、無(wú)微裂縫才能防止水分滲透。如果水泥混凝土材料結(jié)構(gòu)和擋水工程結(jié)構(gòu)的表面一定厚度切實(shí)保證了其密實(shí)度和無(wú)微裂縫,即使不摻防水劑的普通水泥混凝土,也具有相當(dāng)高的抗?jié)B性,達(dá)到S10沒(méi)有問(wèn)題。此時(shí),再摻用防水劑等外加劑,將達(dá)到更高的抗?jié)B等級(jí)。但是若防水混凝土原材料、配合比和結(jié)構(gòu)方面的密實(shí)度沒(méi)有做到,則防水劑沒(méi)有效果。從水泥混凝土防水原理講,以下配合比要點(diǎn)需特別強(qiáng)調(diào)。(1)達(dá)到足夠高抗?jié)B性要求的防水混凝土必須是富漿混凝土,因此規(guī)定如果僅用水泥,不加摻合料時(shí),最小水泥用量不應(yīng)少于320kg?m3。但水泥用量過(guò)大不利于控制溫升,防止溫差開(kāi)裂,此時(shí),需要摻用一定數(shù)量的粉煤灰、磨細(xì)礦渣等摻合料。粉煤灰級(jí)別應(yīng)為é、ê級(jí),?級(jí)粉煤灰干縮增大,為了防止干縮開(kāi)裂不應(yīng)在防水混凝土中使用。粉煤灰摻量一般不宜大于20%,特殊情況下既保證強(qiáng)度和防水要求,又能防止開(kāi)裂時(shí),可使用較大的粉煤灰摻量。摻合料的摻量應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)優(yōu)選確定。使用摻合料時(shí),為了達(dá)到防水混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求,最小基準(zhǔn)膠材總量不應(yīng)少于280kg／m3。(2)防水同時(shí)要求混凝土砂率足夠高,砂漿的體積率應(yīng)足夠,因此要求砂率為35%～40%,一般不宜小于35%。泵送防水混凝土要滿(mǎn)足防水和泵送兩項(xiàng)要求,其砂率可增至45%。引氣型防水混凝土有利于提高抗?jié)B性,其砂率視含氣量大小可略低,宜為28%～35%,防水混凝土灰砂比宜為1∶2～1∶215,必須加以驗(yàn)證。高膠材、大砂率富砂漿的混凝土,防水抗?jié)B性提高了,但干縮變形卻增大了,抗裂性變差。水泥混凝土結(jié)構(gòu)一旦開(kāi)裂,即使是微裂縫,防水性及強(qiáng)度等性能將嚴(yán)重劣化。因此,在保障結(jié)構(gòu)抗?jié)B等級(jí)要求前提下,公路工程的防水薄壁結(jié)構(gòu)宜采用偏低的砂率。(3)防水混凝土最大水灰(膠)比應(yīng)符合表8的規(guī)定,適宜的水灰(膠)比在0145～0155之間。水灰(膠)比與抗?jié)B性及強(qiáng)度是反比關(guān)系,要提高混凝土的防水性能,必須降低水灰(膠)比,而滿(mǎn)足低水灰(膠)比要求,則需摻減水劑或高效減水劑。實(shí)際工程對(duì)防水混凝土的要求是防水和強(qiáng)度同時(shí)滿(mǎn)足,不得隨意提高水灰(膠)比,亦不得隨意降低單位水泥用量。(4)普通防水混凝土坍落度不宜大于50mm。采用預(yù)拌泵送防水混凝土?xí)r,入泵坍落度宜控制在(120±20)mm,入泵前損失值不應(yīng)大于30mm／h,坍落度總損失值不應(yīng)大于60mm。(5)由于抗?jié)B壓力是試驗(yàn)室得出的數(shù)據(jù),而施工現(xiàn)場(chǎng)條件比試驗(yàn)室差,其影響水泥混凝土抗?jié)B性的因素有些難以控制,防水混凝土的施工試配抗?jié)B等級(jí)S應(yīng)比設(shè)計(jì)值提高一級(jí),即抗?jié)B壓力比設(shè)計(jì)要求高012MPa,以保證實(shí)際的抗?jié)B性能。(6)為了達(dá)到工程要求的防水混凝土抗?jié)B性,在其中摻用外加劑是必需的,在鋼筋密布情況下需要摻入減水劑和高效減水劑,以保證水泥混凝土具有足夠的和易性和振搗后的密實(shí)度;同時(shí)有抗(鹽)凍性要求時(shí),宜摻引氣劑或引氣型外加劑,以在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生大量的相對(duì)密閉的微孔隙;在有抗裂性要求時(shí),可摻膨脹劑以減小水泥混凝土收縮。外加劑的品種和摻量應(yīng)經(jīng)過(guò)試配試驗(yàn)確定,防止亂用。(7)防水混凝土摻引氣劑或引氣型外加劑時(shí),防水混凝土拌和物的含氣量控制值及允許誤差是引氣劑防水混凝土配合比設(shè)計(jì)中必要的拌和物參數(shù)。應(yīng)符合相關(guān)的規(guī)定。(8)采用預(yù)拌防水混凝土?xí)r,需摻適宜的緩凝劑進(jìn)行控制,以滿(mǎn)足混凝土運(yùn)輸和澆筑施工時(shí)間的要求,緩凝時(shí)間宜控制為6～8h。根據(jù)混凝土防水的原理,防水混凝土施工要注意以下要點(diǎn),保障滿(mǎn)足抗?jié)B性及其他質(zhì)量性能。(1)防水劑品種及摻量應(yīng)按混凝土結(jié)構(gòu)所要求的防水性能,參考廠家的推薦摻量,通過(guò)試配優(yōu)選確定。有些防水劑,如皂類(lèi)防水劑,脂肪族防水劑超量摻加時(shí),引氣量大,會(huì)形成較多氣泡的拌和物,反而影響強(qiáng)度與防水效果,超過(guò)推薦摻量時(shí)必須通過(guò)試驗(yàn)。(2)防水劑應(yīng)準(zhǔn)確稱(chēng)量,不得使用體積法計(jì)量。防水劑、水、水泥、摻合料計(jì)量允許誤差不應(yīng)大于±1%;粗、細(xì)集料計(jì)量允許誤差不應(yīng)大于±2%。(3)摻防水劑的混凝土大、中型公路結(jié)構(gòu)工程,混凝土拌和應(yīng)采用有計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的強(qiáng)制式攪拌樓,混凝土攪拌樓應(yīng)符合《混凝土攪拌站(樓)分類(lèi)》(GB10171-88)、《混凝土攪拌站(樓)技術(shù)條件》(GB10172-88)的規(guī)定。對(duì)于混凝土方量較少的小型公路工程結(jié)構(gòu),允許使用具備所有原材料稱(chēng)量裝置的強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌和,但應(yīng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間10～30s。嚴(yán)禁使用手工拌制?？扇苄苑浪畡┘捌渌饧觿┚鶓?yīng)以溶液加入,并從用水量中扣除其溶解水量,如氯鹽類(lèi)的氯化鐵、三氯化鋁防水劑等。(4)為保證防水混凝土拌和物的勻質(zhì)性,要求必須采用機(jī)械拌和,攪拌時(shí)間不應(yīng)少于2min。摻防水劑等外加劑時(shí),應(yīng)通過(guò)試拌確定適宜的攪拌時(shí)間。(5)防水混凝土拌和物在運(yùn)輸后如出現(xiàn)離析,需要進(jìn)行二次攪拌。當(dāng)坍落度損失后不能滿(mǎn)足施工要求時(shí),應(yīng)二次摻加外加劑進(jìn)行拌和;無(wú)抗裂要求時(shí),可加入原水灰比的水泥漿,嚴(yán)禁直接加水,防止改變水膠比。(6)澆筑宜連續(xù)一次完成,防水混凝土應(yīng)使用高頻機(jī)械振搗密實(shí),振搗時(shí)間宜為10～30s,以混凝土泛漿和不冒氣泡為準(zhǔn),應(yīng)避免漏振、欠振和超振。摻引氣劑或引氣型外加劑時(shí),應(yīng)采用高頻插入式振搗器振搗。防水混凝土的迎水面必須振搗密實(shí),以防出現(xiàn)欠密實(shí)情況。(7)應(yīng)加強(qiáng)早期保濕養(yǎng)生,不同氣溫條件下的濕養(yǎng)生天數(shù)應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng),摻氯化鐵、引氣劑、膨脹劑的防水混凝土養(yǎng)生溫度不宜低于15℃,也不宜高于80℃。拆模時(shí)的混凝土溫度與環(huán)境氣溫差不宜大于15℃,混凝土溫度大于環(huán)境溫度15℃時(shí),應(yīng)灑水降溫,達(dá)到允許溫差后再拆模,并在拆模后繼續(xù)覆蓋保溫保濕養(yǎng)生。(8)防水混凝土所處環(huán)境的耐蝕系數(shù)大于0．8時(shí),應(yīng)根據(jù)腐蝕類(lèi)別采取相應(yīng)的防腐蝕措施。(9)根據(jù)公路工程防水混凝土結(jié)構(gòu)施工經(jīng)驗(yàn),規(guī)定防水混凝土不宜進(jìn)行低溫施工,不得進(jìn)行負(fù)溫施工。確有冬季負(fù)溫施工需要時(shí),宜采用暖棚保溫施工。8防水砂漿適用范圍及配合比(1)對(duì)用于承受沖擊、振動(dòng)、疲勞動(dòng)載的地上和地下的公路工程的防水砂漿以及受腐蝕和凍融循環(huán)的公路砌體結(jié)構(gòu)中的防水砂漿,首推聚合物改性水泥防水砂漿。其性能應(yīng)符合表9的規(guī)定,配合比可參考表10。(2)防水砂漿厚度有限,適用于不因結(jié)構(gòu)沉降、溫度、濕度變化及受振動(dòng)等產(chǎn)生裂縫、厚度較薄、易脫落的公路工程地上和地下防水結(jié)構(gòu)。(3)水泥砂漿防水層的原材料、設(shè)計(jì)和施