纺丝厂房钢筋混凝土结构渗漏原因及防腐治理措施

白英杰

（大庆石化公司腈纶厂，黑龙江 大庆 163714）

1 混凝土的组成、结构及渗漏原因分析

1.1 水泥胶凝体系的大面积现象

水泥砂浆是由水泥、砂子和水三者组成的。当充分拌和后，加入的水和水泥颗粒会把每粒砂子分隔开来，因为每粒砂子在组成和性质上没有什么差别，因此在水砂浆中，可以把砂子看作一个固相，而把水泥粒子看作另外一个固相，而水膜则以液相存在。故该体系的界面有固—液界面和固—固界面。通常，其中的水泥颗粒大小只有1～50μm，他的尺寸是非常小的。一般物质越分散，表面积便会越大。例如：根据吸氮法测得的水泥颗粒的表积为2000cm2/g。经计算，制备水泥用量为400kg/m3的混凝土时，加入的水泥粉末的表面积达8000000m2。如果把骨料的表面积(比水泥表面积少很多)也加进去，则1m3混凝土拌和物中，固相颗粒的表面积为1000m2。从上述数据便可以看出，水泥胶凝体系中表面积是很大的，这一数据也是混凝土系多孔非均质结构材料的最好佐证，是混凝土多孔性的大致量度。

1.2 混凝土的通路及其形成

在制备混凝土拌和物时，加入的水应该均匀地以一层薄膜把水泥颗粒和骨料整个表面都润湿起来，但是水有很大的表面张力，它大大妨碍了水在混凝土拌和物固体颗粒上的均匀分布。因此，在制备混凝土和砂浆时，为了提高和易性，便应多加水，以利于搅拌和浇筑，达到易于施工的目的。相反，为了得到密实和坚硬的混凝土，又必须尽量少加水。例如，水泥硬化过程中，只有水泥重量20%～25%的水量与水泥化学相结合，生成决定混凝土强度的某些坚硬水化物。但是在混凝土的实际浇灌中，即使有混凝土的震动和其他有效的密实方法的情况下，添水量一般也会达到水泥量的40%～45%，甚至达到60%～80%或更多。当水灰比大时，与水泥不起化学反应的那一部分水，在混凝土硬化时，会从混凝土中蒸发出来，引起混凝土的很大收缩，并残留空隙。其空隙有时很大，开敝，毛细孔相互连通。这样就会降低混凝土的抗弯、抗压强度，增大吸水吸湿能力，增加腐蚀性介质的扩散渗透能力，从而使混凝土结构的耐久性降低。因此可以得出：多的调和水量是构成混凝土体内分布着大小不同的微细孔的根本原因。

1.3 混凝土内微细孔的类型

（1）凝胶孔。凝胶孔是水泥凝胶网络结构中的孔隙，它约占凝胶网络体积的28%，孔的尺寸为1.5～3.0nm,比水分子仅大一个数量级。水的渗透系数很小，约为10-14cm/s，因此，可以认为凝胶孔是不透水的。

（2）毛细孔。虽然水泥水化生成的固相体积为原水泥体积的2.1倍，但水泥水化物仍不足以完全填满最初被水分子占满的空间。水泥水化过程中，当多余的水分蒸发后，会在混凝土中留下毛细孔隙。毛细管直径一般为10～100nm。当水灰比越大时，蒸发后留下的毛细管孔隙越多，孔径也越粗，渗水的可能性也就越大。

（3）沉降缝隙。浇灌混凝土拌和物后，由于保水性不良，产生砂、石沉降，水分上升，其中一部分沿着毛细管道析出至混凝土表面，形成外表泌水。另一部分则聚集在粗骨料下面，称为内部泌水，形成积水层。当水分蒸发后，便会在混凝土的内部形成树根状连通的沉降缝隙。

（4）内部裂纹。在大体积混凝土中，会产生温度梯度。混凝土结构的外层，由水和空气来冷却。而在混凝土的中心部位，可能会增温。因此，在混凝土体内就会产生应力，形成内部裂纹。

（5）结构缝、施工缝、变形缝。混凝土结构施工中的伸缩缝，新旧混凝土之间的连接缝，混凝土与钢结构及其他材料之间的连接缝，混凝土块体受力不均产生的变形缝，商品混凝土和砂浆过早凝结造成的裂缝孔洞等，均会使混凝土结构产生结构缝、施工缝及变形缝，这些均是造成混凝土结构漏水的一些常见的原因。

（6）腐蚀渗漏。在酸性介质作用下，酸和混凝土中的Ca(OH)2发生中和作用，使混凝土结构发生破坏；在蒸馏水和脱离子水的作用下，混凝土会发生溶解破坏；在镁盐作用下，则会发生离子交换而造成混凝土的破坏等，另外，某些盐类化合物如尿素等，渗入混凝土内后结晶，体积膨胀等，最终也会导致混凝土的腐蚀渗漏破坏。

2 混凝土结构防腐蚀渗漏的治理

2.1 浆料的选择

为了堵塞混凝土内部的漏水通路，采用具有黏结和密封两种功能为一体的弹性密封胶。目前较好的这类品种有有机硅类、聚硫橡胶类及聚氨酯类，由于聚氨酯类具有优良的耐磨性，弹性、低温柔韧性，耐油性、耐候性，耐生物老化性，机械强度大，应用范围广，性能可调，寿命长、价格适中，因此我们选用了双组份聚氨酯作为混凝土堵漏的浆料。

2.2 聚氨酯双组份的反应

聚氨酯双组份中的多异氰酸酯是制备聚氨酯软泡的主要原料之一，如甲苯二异氰酸酯(TDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)等。在它的分子结构式中均含有多个NCO基，-NCO的结构式为-N=C=O，含有高度不饱和的双键，化学性质非常活泼。其中三种元素获得电子的能力是0＞N＞C,电负性的顺序是O(3.5)＞N(3.0)＞C(2.5)。在＞C=O中，C、O间形成的共价键能为733KJ，在＞C=N中,C、N间形成的共价键能为553KJ。因此，在NCO中碳氧键相对于碳氮来说是稳定的。由于静电诱导效应，电子云向氧原子偏移，致使氧电子云密度增加，氮电子云密度略高，碳电子云密度最低，显示所谓正价，形成亲电中心。而氧原子形成亲核中心，吸引氢原子而形成羟基。不饱和碳原子上羟基不稳定，最终会重排成氨基甲酸酯基。例如，当-N=C=O基团与亲核试剂胺类、酚类、醇类、水、羧酸等反应时，由于动态效应，含活泼氢的亲核试剂向碳原子进攻，发生如下加成聚合反应。生成聚氨基甲酸酯。

双组份中的另一个主要原料是聚醚多元醇，制备聚氨酯常用的聚醚多元醇是以低分子量多元醇、多元胺或活泼氢的化合物为起始剂，与氧化烯烃在催化剂的作用下开环聚合而成。聚醚多元醇分子量较低，呈液态，便于注射。一般制备聚氨酯常用的聚醚多元醇有：聚氧化丙烯二醇(PPG)，聚氧化丙烯三醇、四羟丙基乙二胺(N-403)、四氢呋喃——氧化丙烯共聚二醇(Ng210、Ng215、Ng220)等。

2.3 聚氨酯料浆反应的堵漏机制

上面反应式中的H-A，可以代表聚醚多元醇，也可以代表H-OH等，当组份1异氰酸酯浆料和组份2聚醚多元醇浆料混合后，在催化剂(如有机锡类化合物)作用下，便会按上述反应式发生交联反应，使分子链迅速增长，黏度增加，交联成立体网状结构、体积增大2～3倍的弹性海绵体。它具有良好的抗渗和延伸性，最终，将混凝土内全部漏水通道堵塞，达到堵漏的目的。如果异氰酸酯迂湿气(HOH)在催化剂(如叔胺类物质)作用下，还会产生CO2气体。CO2气体可使生成的具有弹性的聚氨酯高分子化合物对混凝土内的裂缝具有扩散挤压作用，使它渗向混凝土的孔隙中，形成致密的黏结。这种两次性渗透作用是许多其他堵漏材料无法比拟的。

2.4 双液高压慢渗注浆堵漏施工

注浆堵漏的工艺流程一般为裂纹漏源的确定和清理→钻孔→表面封缝→通风检查→注浆→封孔处理→待凝检查→表面处理。根据我公司的现场经验，现择其要点介绍如下：

（1）确定渗漏点。

（2）钻孔。根据混凝土结构厚度、裂缝的宽窄、流量的大小等不同情况，决定钻孔的位置、深度及布孔的间距。

（3）注射机双液高压注浆；注浆是利用专业技术。高压双液堵漏注射机所产生的巨大压力(10MPa以上)，将双组份浆液在注浆设备中充分混合，通过单向阀注浆咀注入混凝土内部裂缝，将缝隙中原有水份赶出，使药剂以裂纹中间部位为中心，向四周扩散，在混凝土内完成固化反应。反应完成后，形成的固结体内存在微小闭孔气泡，仍保留一定压缩能量，使固结体永久具有胀力，将裂纹永久性堵住，从而达到彻底堵漏的效果。

3 应用实例

利用这项堵水技术成功地解决了纺丝厂房楼板渗漏问题，做到了堵后滴水不漏。