公路工程防水混凝土配合比设计及施工

孙永刚

（新疆路桥桥梁工程建设有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830021）

0 引言

在公路工程施工中，要想保障防水混凝土的质量，就需要先了解防水混凝土的防水原理。防水混凝土的防水功能指的是用饱满的砂浆与水泥浆包裹粗集密料，使其拥有一定的承受水压的能力。如果普通混凝土结构的表面密实度得到保障，那么即使不添加防水剂，普通的混凝土结构也可以拥有非常高的抗渗性能；倘若掺入一些防水剂，其抗渗等级会更高；而如果防水混凝土的结构、原材料、配合比等不能达到相应的标准，即使加入防水剂，也会使其失去应有的效果。以下主要分析公路防水混凝土配合比的设计与施工。

1 防水混凝土概述

防水混凝土通过改变混凝土的配合比、外加剂或运用新的水泥品种来提高其抗渗性、憎水性和密实度，使其具备抵抗0.6MPa以下的压力的能力，它是一种不透水性的混凝土。防水混凝土的应用范围非常广泛，比如在民用或工业建筑的地下工程应用中，在河心及江心的取水建筑物中的应用及其他需要抵抗冻融作用的工程中等。

防水混凝土的类型主要有普通的防水混凝土和掺入外加剂的防水混凝土。其中，掺入外加剂的钢筋混凝土种类有很多，比如添加减水剂的防水混凝土、添加氯化铁的防水混凝土、添加引气剂的防水混凝土以及添加三乙醇胺的防水混凝土等。

2 公路工程防水混凝土的配合比设计

混凝土的内部有着很多的微细孔隙，属于非均质材料。混凝土内部的这些微细孔隙多是由于浇筑或振捣过程中的操作失误引起的，当然也有可能是混凝土在凝固过程中发生水分蒸发后留下的。这些孔隙的存在降低了混凝土的防水性能。然而通过调整混凝土的配合比，可以改变这些孔隙的大小与形态，进而达到提高混凝土密实度的目的。

2.1 水灰比的控制

水灰比对抗渗性能的影响非常大。目前我国对防水混凝土水灰比的规定为不超过0.6。混凝土的水灰比也会对结构的耐久性以及抗冻性能产生影响。水灰比偏小，混凝土结构的抗渗能力与密实度都会略显欠缺，施工操作方面的难度也会变大；相反的，如果水的用量比较多，就会在施工时出现沁水现象，水分蒸发后会留下孔隙，从而影响结构的抗渗性能。根据施工经验，将水灰比控制在0.5～0.6范围内最为合适。

2.2 砂率的选择

当水灰比相同时，砂率就成了混凝土结构防水性能的主要影响因素。一般混凝土都会选择较高的含砂率，这是因为水泥砂浆不仅可以起到粘结作用还可以形成保护层拉开混凝土内粗骨料颗粒的距离，提高混凝土的密实度。但是，砂率的选择也应该适当，如果砂率过大，即砂的用量过多，就会使泥浆不能很好的包裹砂表面，混凝土的抗渗与抗压能力就得不到保障。另外，砂率过大时，水与水泥的用量都会随之增加，混凝土的流动性就会变大，在进行振捣施工时，粗骨料颗粒会发生不均匀下沉，造成组分的离析，最后导致混凝土匀质性降低，影响混凝土的强度与防水性。因此，在设计混凝土配合比时，砂率的选择非常重要。一般砂率为0.36时，效果会比较理想。

2.3 灰砂比的选择

灰砂比体现的是水泥浆中砂砾的包裹情况以及水泥浓度。与砂率不同的是，它体现的是水泥砂浆的质量而不是数量。灰砂比若偏大，就会造成混合不均、收缩过大等问题；而灰砂比偏小，混凝土又会出现粘结力不够以及干涩等问题，导致混凝土密实度与抗渗性下降。

2.4 外加剂的选择

混凝土在搅拌的过程中需要添加很多的水，而水分过多会影响混凝土的抗渗性，因此，混凝土的制备过程需要进行减水操作。而掺入外加剂是有效的减水手段。

外加剂的品种非常多，其中，微沫剂、松香热聚物、松香酸钠等都可以通过引气的方式来加快水化反应。在对抗渗要求不高的工程中，可以使用普通减水剂。松香热聚物与松香酸钠加入到混凝土中以后，会产生很多的气泡，这些气泡不是开放性的，它们会增大混凝土的粘滞性并抑制混凝土发生沉降与沁水现象，使混凝土的抗冻性与防水能力都得到提高，但在使用外加剂时也需要注意加入量。

在水泥水化过程中会产生氢氧化钙，加入氯化铁防水剂之后会产生氢氧化铁胶体，这些胶体无法溶解到水中，且内部都有一些毛细孔道，可以将渗水通道堵塞起来，从而达到抗渗的效果。氯化铁防水剂的添加量为水泥总量的3%时效果最好。

三乙醇胺作为外加剂可以加强水泥的水化，所以经常被用作早强剂。此外，三乙醇胺会增加水泥水化的产物，使混凝土的密实度更高。三乙醇胺作为外加剂有很多的优点，比如用量少，只需要添加水泥用量的0.05%；对机具的损伤小、工艺比较简单等，是目前使用最广泛的外加剂。

这些因素对混凝土质量的影响都是相互牵制的，因此在确定某一因素时，一定要注意与其他因素的配合。比如工程的坍塌度大小会影响混凝土的用水量，而用水量的多少又需要受到水泥用量与粗骨料的粒径控制。因此，在确定好混凝土的配合比以后，需要先小范围试验，确定各方面效果都符合工程要求后才可以应用到施工中。

3 公路工程防水混凝土的施工

3.1 防水剂的试配

防水剂品种的选择与参量需要先进行试验。根据小范围内的试验结果来选择既符合工程要求，又可以使成本投入最少的最优施工方案。

3.2 准确称量防水剂

防水剂的称量不可使用体积法，并且其称量误差需要控制在1%左右，而粗、细集料的称量误差允许范围则是±2%。

3.3 防水混凝土的机械拌和

为了保证防水混凝土的匀质性，要求采用机械拌和的方式，并且拌和时间需在2min以上。在掺入外加剂时，拌和时间可以通过试拌的方法来确定；对于大、中型公路工程的防水混凝土施工，需要采用有计算机控制的搅拌楼；如果公路工程所需的混凝土量不多，则可以允许使用带称量装置的搅拌机，但搅拌时间需要延长10～30s。

3.4 防水混凝土的二次搅拌

如果在运输过程中出现离析现象，则需要进行二次拌和，若工程的坍塌度无法达到工程要求且公路工程有抗裂要求，则需要在二次掺入外加剂之后进行拌和。如果公路工程没有抗裂要求，则可以加入原水灰比的水泥浆，但是不能直接加水，以避免水胶比被改变。

3.5 防水混凝土的浇筑与振捣

防水混凝土的浇筑施工需要一次性连续完成，并使用高频机械进行振捣。振捣时间在10～30s范围内最好，振捣操作的终点是混凝土不再出现气泡以及不出现泛浆现象。当添加的外加剂为引气型时，则应该采用高频插入式设备执行振捣操作。

3.6 防水混凝土的保湿养生

由于气温条件的不同，保湿养生的时间也不同。另外，添加了膨胀剂、引气剂、氯化铁等外加剂的防水混凝土，养生温度需控制在15～80℃之间。在混凝土浇筑完成以后进行拆模时，混凝土的温度与环境的温差不能超过15℃。如果混凝土的温度超过环境温度15℃以上，可以通过洒水降温的方法来解决。拆模以后，还需要继续进行保温、保湿、养生。

3.7 混凝土的防腐蚀处理

当防水混凝土所处的环境耐蚀系数超过0.8时，应该采取相应的防腐蚀措施来保证防水混凝土的质量，以免防水混凝土的匀质性、防渗性以及强度受到影响。

3.8 防水混凝土的施工温度

根据公路工程防水混凝土结构的施工经验，防水混凝土的施工不宜在低温或是负温的条件下进行。若是施工季节为冬季，则需要采取搭建暖棚的保温措施。

4 结语

在混凝土中添加防水剂是加强混凝土防水性能的有效方法，但是与其他外加剂一样，如果配合比不合适，混凝土的强度与弹模等力学指标就会降低，甚至导致混凝土出现软水侵蚀、碱集料反应、硫酸的盐腐蚀、钢筋蚀锈、冻融破坏等问题，使防水混凝土结构的耐久性受到严重破坏。因此，在进行公路工程的防水混凝土施工时，需要掌握好配合比，并在进行小范围的实验以后再应用到施工中来。另外，防水混凝土的施工需要注意的地方很多，包括：（1）防水剂要先进行试配并准确的称量；（2）需要使用机械拌和来确保防水混凝土的匀质性；（3）某些情况下需要对防水混凝土进行二次搅拌；（4）防水混凝土的浇筑与振捣过程要严格控制；（5）防水混凝土需要采取保湿养生与防腐蚀措施；（6）防水混凝土的施工不可在低温或负温下进行。

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