803 防水混凝土与普通抗渗混凝土的对比研究与应用

2023-04-15闫晓强

建材与装饰 2023年10期

关键词：抗渗集料孔隙

闫晓强

（山西二建集团有限公司，山西太原 030000）

0 引言

混凝土耐久性越来越受到重视，但是如果要深入探讨它的耐久性特性，就必须重视其抗渗性。为此，需要对其进行深入的研究，并分析与耐久性指标的关系，以便对其进行科学的评估。

1 803 防水混凝土与普通抗渗混凝土的概念

1.1 803 防水混凝土

普通混凝土是按照规定的强度进行调配，即用石块做框架，用砂石填充石缝，将水泥填充到细集料中，再用水泥将集料结合。而防水混凝土的配方则是按施工需要进行抗渗性研究，在此基础上，会逐渐减弱石块的骨架作用，水泥砂浆除了要填充胶合剂之外，还要在其四周形成优质的灰浆，以提高其抗渗性[1]。按照配方，可以分为4 种。

（1）采用分级法进行防水处理。

（2）添加了水泥和超细粉末的普通水泥防水。它的原材料和普通的混凝土是一样，但其配方原理有差异。通过适当增加水泥（320kg/m3）、强化养护等措施，通过减小孔隙率，改变孔隙结构，提高了水泥砂浆与粗骨料界面的紧密性和抗渗性。一般的防水混凝土一般为0.6MPa~2.5MPa，具有结构简单、成本低廉、品质稳定等特点，适合于地面及地下防水工程。

（3）改善和提高混凝土的致密性、抗渗透性，将少量的有机物质（引气，减水剂，三乙醇胺）或无机盐（如氯化铁）添加到混凝土拌和剂中；这种引气剂防水混凝土的抗冻性较好，可经受150~200 次的冻融循环，是一种耐水、耐久性能优良的防水工程。该减水剂配合效果好，可以调整凝固时间，可用于混凝土和薄壁建筑的防水。三乙醇胺防水混凝土具有良好的初期强度和良好的抗渗性，施工时间紧、要求较高、抗渗透能力超过2.5MPa 的防水项目。该产品具有高强度、高渗透性，防水能力在2.5MPa~4.0MPa，适合于水下及深层防水。

（4）特殊水泥防水混凝土，一种可膨胀的水泥，用来防水。它是利用水化膨胀时的体积膨胀来改善混凝土的裂缝和抗渗性能，它主要应用于地下防水和后灌缝处。

澎内传PNC-803 是美国PENETRON International Ltd.研制的一种以波特兰水泥、精选石英砂及各种有效成分为主要原料的粉状防水剂。材料1 的主要特性为：①PNC-803 是一种无毒、无味、水泥灰色的粉末环保产品。②稳定：加入混凝土后，与混凝土构成整体结构，其活性化学成分与水、钙（OH）2 发生化学反应，形成不溶于水的结晶，堵塞毛细管和裂缝，永久防水。③耐用性：能与混凝土结合，增加混凝土的抗渗性，并能有效地保护内部的钢筋。④耐化学腐蚀性能更好：适用于混凝土结构，可以防止水和腐蚀性化学物质的渗入。⑤施工工艺简便：在混凝土搅拌时添加，不受天气影响，可大幅度地提高工作效率。⑥它可以彻底取代传统的防水方法，避免了外部的渗水，因此可以缩短施工时间。

1.2 普通抗渗混凝土

抗渗混凝土的抗渗性为P6，即在静压力为0.6MPa时，不会发生渗漏。通过合理选用原料，提高混凝土的致密度和提高其内部的孔隙结构，提高防渗性能，目前，在世界范围内，有以下几种常用的防水混凝土配方。

（1）采用高水灰比、高水泥用量、提高水泥含量、提高水泥质量、提高水泥质量、增加水泥用量等方法，实现了高密度水泥浆的致密[2]。防水材料的使用应符合下列要求：①水泥强度等级不能低于32.5，按规定选用适当的硅酸盐水泥。②粗集料的最大颗粒直径不能大于40mm，泥浆质量不能大于0.1%，而不能大于0.5%。③细集料中的泥浆质量不能超过3%，泥浆颗粒不能超过1%。防水混凝土的配比应按以下规定进行：a.混凝土中所加入的水泥（包括掺料）不得低于320kg；b.含沙量为35%~40%，灰砂比例为1:22.5。

（2）分级方法：分级法是一种通过改善集料级配，使集料本身达到最大致密程度的一种方法。当孔隙率降低时，可以加入微粉，其粒径小于0.16mm，其含量约为5%~8%。还对水灰比、用量、配比及配比进行了严格的调控。增强了混凝土的密实度，增强了混凝土的抗渗性。

2 防水混凝土与普通抗渗混凝土的研究应用

2.1 803 防水混凝土的研究

2.1.1 803 防水混凝土施工质量要求

防水混凝土的主要特征是防水，通过调节配合比、水泥用量、灰砂比等，可以有效地控制水泥的崩落度和水灰比，从而使混凝土的致密程度得到改善，降低了混凝土的多孔性，实现了真正的防水目标。另外，应加强对混凝土内部结构的改造，采用掺入防水剂、膨胀剂、减水剂及其他添加剂可以提高混凝土的致密性和抗渗性。这种混凝土具有承重、维护、防渗、防腐蚀等功能，因而被广泛地应用于当前的施工中[3]。在整个防水施工中，要严格按照规范进行施工，确保防水混凝土的施工质量。

2.1.2 803 防水混凝土施工技术

（1）原料品质与配料比例的规定。

水泥、石子、砂、水、外加剂、膨胀剂等是防水混凝土的重要原料。水泥的抗水性、泌水性、抗侵蚀能力强、水化热低。掺加有矿渣型硅酸盐水泥；在冻融条件下，应优先选择普通硅酸盐水泥，碎石、碎矿渣、卵石等可采用粗集料，针状、片状颗粒≤15%，粒度为5~30mm，颗粒尺寸为5~30mm，适宜颗粒吸水性小于1.5%，石粉含量≤l%。细集料：选择的中粗沙含量不超过3%，平均粒度为0.4mm，可以很好地适应砂粒的分级。另外，要保证所用的水是不含有任何危险成分的干净的水。因此，必须在工地上取样，检查合格后方可使用，不合格的不得使用。水灰比与含砂率、砂石级配、水泥的实际掺入量与灰砂比有明显的限制。可以按照上述条件配制防水混凝土，并考虑到抗渗透性和抗渗性的更高要求，对混凝土的配比进行了初步的计算，并进行了相应的调整，这样就能保证混凝土的防水、抗渗等级和强度，并在原有的基础上增加0.2MPa。

（2）对防水混凝土进行严格的施工缝处理。

在防水混凝土施工中，施工缝往往是施工缝的弱点，所以尽可能不加。确保浇筑过程中的底板混凝土持续进行，不允许在防水混凝土墙体上沿竖向布置施工缝。通常，施工缝与基板之间的横向间距最小为500mm。在安装时，要确保在施工缝位置处浇筑之间的粘合，要防止压力水泄漏，应适当加长渗流路径。为保证防水混凝土在施工缝两边都能做到密实，将表层的杂物全部清除，以保持其清洁。安装在施工缝中的止水条应均匀分布在施工缝的上下，这样才能防止漏水[4]。这样，接缝表面就不会因为砂浆过少而产生麻点，从而避免漏水。有些施工缝要留出空隙，不能有水，否则会对水泥的配合比造成不良影响，增加水泥比，若过多的积水，会使防水混凝土产生离析，严重地影响防水混凝土的施工及质量。

（3）做好穿墙管线结构防水处理。

在钢管具有较小伸长和较小变形的情况下，其防渗效果更好，应采用全焊止水环。注意套管和止水环必须完全焊接。当管道穿越较多时，可采用穿墙盒法，并需将墙体内的角钢和箱体密封的钢板焊接起来。

2.1.3 施工缝渗漏的成因与防治

造成原因：由于施工缝预留位置不合理，在支撑模架过程中，有一些杂物掉落到缝隙中，未及时清理，混凝土浇筑后，在新旧混凝土中形成了夹层。施工缝是防水混凝土工程中最薄弱的环节，应尽可能不留下或减少，用铁丝刷或斧头把老混凝土的表面刮掉，用水冲净，在施工缝处浇注一层混凝土砂浆，再浇注混凝土，并加固施工接缝处和混凝土振捣，确保捣固密实。施工缝不能用平口缝，而要尽可能地采用凸缝、凹缝、阶梯形缝等不同的缝，这样才能使渗水路径更长。

2.2 普通抗渗混凝土的研究应用

2.2.1 影响混凝土抗渗性能的因素

（1）混凝土密实度。

应采取正确有效的措施，以改善混凝土的致密程度。采用最优的砂比，在用量小的条件下，可以获得最佳的结构和易用性。在室内试验和现场试验中，可以获得最佳的混凝土含沙量。若混凝土的含沙量太低，结果是，在粗集料周围没有充分的砂浆层，不但起到了润滑的作用，而且易于施工，使得混凝土的振动致密；混凝土粘聚性、保水性变差，浇注时容易出现大量渗漏，因此，对混凝土的抗渗性有较大的影响。粉煤灰是目前应用最广的一种水泥，它的用量占到了30%左右。在粉煤灰初始阶段，其初期抗渗性稍低于不掺料。

（2）水胶比。

通常，集料具有较高的抗渗性，但其主要影响因素是水泥砂浆的抗渗性。将20nm 以下的微孔混凝土孔隙按4 个级别划分，即孔级的微孔直径在20nm 以下；孔径在20~50nm 为极低的孔隙度；50~200nm 的孔隙尺寸是有害的；孔径超过200nm 为多个孔隙级别；孔径在50nm 以下的孔隙数目可以反映出胶体的数目。

（3）骨料粒径。

在相同的水胶比条件下，随着集料粒度的增大，混凝土的渗透率增大，抗渗透性降低。当水通过一定的水力梯度时，会在混凝土中的连接孔内通过，当遇到粗集料时，由于集料的渗透率很低，因此水就会围绕集料和水泥浆体的界面移动。首先，随着集料颗粒尺寸的增大，混凝土的渗透率降低；其次，与普通混凝土相比，与常规混凝土相比，湿筛混凝土的界面黏结力要好，故在振捣混凝土时应注意，由于水的密度比水泥浆要低，因此，当混凝土振捣时，水会受到浮力的作用，当水流在上浮时，会在下层产生水隙，这将会对界面的结合造成不良影响。

（4）含气量。

通过试验，发现在掺入引气剂后，可以在混凝土中添加适量的细小、均匀、独立的空泡，从而有效地阻止了混凝土的毛细孔渗透，从而改善混凝土的抗渗性能。泡沫材料的尺寸与形状直接影响着混凝土的抗渗性。

2.2.2 提高混凝土抗渗性的方法

（1）抗渗性水泥的选择。

第一种用于普通抗渗混凝土的水泥，必须具备良好的耐水性、较低的泌水率和较高的耐蚀能力；第二种常规的硅酸盐水泥具有早期强度低、水化热低、抗渗透性好、抗腐蚀能力强等特点，排水性好，干燥收缩性差，通常使用硅酸盐水泥和火山灰型硅酸盐水泥。第三种是用火山灰或一般的硅酸盐水泥，不含腐蚀性介质和冻融；在环境受到冻融影响的情况下，可以使用常规的硅酸盐水泥来代替火山灰。

（2）细骨料的选择。

提高混凝土的耐渗性，通常使用高的砂量，以填满粗集料的孔隙处，并对其进行包覆；对于普通水泥的掺入量，如果粗集料是鹅卵石，则可以选择大约35%的混凝土；如果粗集料是碎石，那么可以选用较高的混凝土，通常为35%~45%。

（3）后期养护。

在常规养护和适时水养护中，由于水泥能持续获得水化所需的水分，所以水化物会持续吸收孔隙中的水分，导致混凝土的孔隙度下降。因此，混凝土的致密性得到改善，抗渗透性得到改善。另外，在混凝土的防渗设计中，如果不进行正确的养护，其抗渗性仅为P3；而在没有进行防渗设计的混凝土中，强化前期养护。因此，合理的含水量对混凝土的抗渗性能影响很大。振动防渗混凝土。振捣的原理是分层、间隔、紧固、缓慢拉制，振杆应按三个点排列，一根在浆头，一根在泵的入口，一根在中间，压住一根，直到没有压实，气泡没有上浮，为了防止混振，最好进行一次复振，但要防止混凝土因过振引起的离析。一般在混凝土浇筑到设计高度后，用刮刀刮平，先用木刀将其磨平，然后在初凝和终凝之前进行二次处理，以防止混凝土脱水、开裂[5]。后期的抗渗絮体维护。一般在混凝土初凝后12h 内进行养护，并及时用塑料布或喷上养护溶液来保持水分，用草毯或麻袋来保持温度。春季和冬季通常采用5~7d 的方式进行带模养护，夏季可适当缩短2~3d，并在模板上加上麻袋或草毯，洒水养护。一般的防渗混凝土需要14d以上的养护期。