改善混凝土结构整体性能防水方法研究

张栋梁

(辽宁省水资源管理集团，辽宁 沈阳 110166)

1 防水方式

目前，传统薄膜卷材防水技术，由于其使用过程中搭接缝多、基础筏板桩头防水处理难度大、防水层易破坏等，极易导致“串水”而造成防水系统失灵[1]。统计发现，地下室渗漏问题主要集中在后浇带接缝、混凝土施工缝、混凝土裂缝及疏松和漏振部位、穿墙拉杆螺栓和穿墙管根等部位。为达到良好防水效果及有效年限，需要采用新的防水方式及防水材料，以提高和改善结构混凝土自防水性能，达到防水目的。

2 防水材料

Guardex纳米硅酸盐防水剂，是一款基于纳米技术且用于混凝土养护修复增强的一体剂[2]，纳米等级的硅酸盐能够深入渗透到混凝土内部30～50mm，与混凝土内部存在的钙离子反应生成结晶体堵塞微观孔隙和裂缝，充分填充到混凝土内部孔隙和细微裂缝，使混凝土更加致密，既能用作新浇混凝土的养护剂，也能用作已建混凝土结构的裂缝修复剂，能达到提高混凝土工程质量、减少后续维修成本、延长建筑物使用寿命的目的。它区别于传统防水材料(SBS卷材、聚氨酯涂料等)表面物理成膜型的防水方式，能够抑制混凝土裂缝的产生，从而提高混凝土结构自防水等级，切断渗水通道，是三维结晶治本型的防水方式[3]。在防水的同时，整体上改善和提高混凝土结构的综合性能，使普通混凝土的抗折强度、抗压强度、耐腐蚀、抗冻融、抗氯离子等多方面耐久性能提升，从而转化为高性能抗渗混凝土。由于生成物与混凝土成分属于同一种物质，因此，认为该材料与混凝土同寿命，从而在根本上改善和提高混凝土结构的自防水能力和性能。

3 材料试验

3.1 试验方法

为了研究Guardex渗透结晶材料工程适用性，本文对材料对混凝土试件的吸水率以及对抗渗强度的影响能力进行试验，主要试验方法是吸水试验和抗渗试验。

我国吸水率测试标准，要求使用防水材料后的吸水率必须在7.5%以下[4]。本试验采用单面浸泡的方式来测定混凝土试件的累计吸水率，试件为150mm×150mm×150mm 的立方体试块，进行试验前将试件放入烘烤箱中干燥24h，并记录下此刻试件的质量ma。浸泡面使用 Guardex渗透结晶材料喷涂，其余面用密封胶密封处理进行试验。使试验面和水能够充分接触，注入自来水，以2h、4h、6h、8h、10h的间隔取出混凝土试件擦干并称重，此时质量为b。计算公式如下：

式中w——试件的吸水率，%；

m——试件吸水前后的质量变化，g；

a——试件的初始质量，g；

b——试件吸水后的质量，g。

考察混凝土渗透性的方法很多，我国最常用的测试方法就是抗渗标号法[5-6]。抗渗标号法所用的试件尺寸是175mm×185mm×150mm，每组有六个试件，采用逐级加压法，基础施加0.2MPa的压力，然后每8h加压0.1MPa，当8h内 6 个试件中的3个出现渗水时停止加压，同时记录下此刻的水压力。计算公式如下：

P=10H-1

式中P——混凝土的抗渗标号；

H——混凝土试块顶面渗水水压力,MPa。

3.2 试验方案

本文采用Guardex涂料作用在不同胶凝材料(水泥、粉煤灰、矿渣)混凝土分别进行抗渗试验，通过观察不同混凝土试验组和空白组抗渗效果，分析Guardex防水材料在三种常见不同胶凝材料混凝土中的适应性。

试验共有混凝土试块14组，每组制作6个试件进行抗渗试验、3个试件进行吸水率试验。本组试验混凝土试件的制作采用0.6水灰比，胶凝材料包括纯水泥、粉煤灰和矿渣，其中粉煤灰和矿渣的掺加量是胶凝材料的35%，剩余650%仍采用纯水泥。每种胶凝材料混凝土试件分别设计空白组(不喷涂抗渗材料)和试验组(在背水面喷涂两遍Guardex材料)，分别在试件拆模养护1d后喷涂Guardex防水材料，喷涂后放回养护28d后进行抗渗试验，为了试验结果更具有普遍性改变后期养护时间(14d)进行相同的试验，分析试验结果，研究防水材料对不同胶凝材料混凝土抗渗性能的影响效果。

3.3 试验统计

试验中1组、2组、3组、4组、11组、14组进行1/28(喷涂前龄期/喷后养护天数)抗渗试验,1组/3组/11组是空白试验组；7组、8组、9组、10组、5组、6组为拆模1d后喷涂材料，继续养护14d进行抗渗试验，5组/7组/9组是空白组；通过对不同胶凝材料混凝土抗渗性的试验研究Guardex防水材料对不同胶凝材料混凝土的适应性(见表1)。

表1 不同胶凝材料混凝土抗渗压强结果

4 试验结果分析

4.1 Guardex对不同胶凝材料抗渗强度的影响

1组/2组、7组/8组分别进行胶凝材料中掺加粉煤灰的对比试验，3组/4组、9组/10组分别进行胶凝材料中掺加矿渣的对比试验，11组/14组、5组/6组分别进行纯水泥混凝土对比试验，三种不同胶凝材料制作的混凝土试件，经过抗渗试验，测得混凝土渗透压强结果对比(见图1、图2)。

图2 14d三种胶凝材料抗渗压强

从图1～图2可以看出：试验组的数据值始终在空白组的上方，说明试验组试件的抗渗压强值始终比空白组试件的大，显然喷涂防水材料的试件比不喷涂防水涂料的试件抗渗效果好，Guardex防水材料可以提高不同胶凝材料混凝土的抗渗性。

混凝土试件本身存在一定的抗渗压强，这是其自身的内部结构决定的，空白组曲线为上升曲线，说明纯水泥混凝土自身的抗渗能力大于掺加外加剂混凝土的抗渗能力，且掺加矿渣的混凝土比掺加粉煤灰的混凝土抗渗效果好。

由图1可以很直观地看出试验组的抗渗压强值与空白组的抗渗压强值之差(试验组比空白组抗渗压强增加值)为0.7MPa、0.6MPa、1.0MPa，说明Guardex防水材料作用在纯水泥混凝土试件上抗渗压强增加得最大，其次是掺加粉煤灰的混凝土试件，掺加矿渣的试件抗渗压强增加得最少。

4.2 Guardex对不同胶凝材料混凝土吸水率的影响

空白组和试验组对应的立方体试件，到达养护期龄后取出烘干、密封进行吸水率试验，绘制三种胶凝材料28d(见图3)、14d吸水率结果(见图4)。

图3 28d三种胶凝材料吸水率结果

图4 14d三种胶凝材料吸水率结果

从图3～图4可以看出：同一胶凝材料混凝土试件空白组吸水率数据值始终在试验组的上方，说明空白组混凝土试件的吸水率始终比试验组混凝土试件的大，喷涂Guardex防水材料降低了混凝土试件的吸水率。1/3/11三组空白试验的吸水率曲线从上到下排列，混凝土自身具有一定的吸水能力且纯水泥混凝土试件自身的吸水能力最差，2组/4组/14组实验组的吸水率曲线自上而下排列，喷涂防水材料后纯水泥混凝土试件的吸水率最低。图形很直观地反映出空白组的吸水率与试验组的吸水率之间的变化关系，第48h的试件吸水率之差(空白组吸水率-实验组吸水率)为0.05%、0.01%、0.18%，喷涂抗渗材料后纯水泥混凝土试件的吸水率下降得最多，其次是掺加粉煤灰的混凝土试件，掺加矿渣的试件吸水率降低得最少。

4.3 试验结果分析

对水灰比为0.6的纯水泥混凝土进行抗渗试验数据分析，试验组抗渗压强值为0.5MPa，吸水率为0.452%。空白组抗渗压强为0.4MPa，吸水率为0.602%。同样是试验组的抗渗压强大于空白组、实验组的吸水率小于空白组。

综上所述，Guardex纳米硅酸盐防水材料喷涂在三种不同胶凝材料的混凝土上均不同程度地提高了混凝土的抗渗性，降低了混凝土的吸水率；该材料作用在纯水泥混凝土上效果最明显，对纯水泥混凝土适应性最好；该防水涂料对掺加矿渣的和掺加粉煤灰的混凝土试件的适应性接近，掺加粉煤灰的稍好一些。

5 结 论

传统防水施工中，常存在一个误区，即完全依靠表面铺装或粘贴式防水材料来实现建筑物的防水功能，其实混凝土结构自防水作用才是最重要的。本文通过提高和改善建筑物混凝土结构自身综合性能而达到防水目的的施工方法，很好地避免了传统防水方式的弊端，很大程度上提高了建筑物防水的整体性能，可作为新型防水方式来普及与推广。