提高防水混凝土抗渗性能的几项措施

文摘 2024-09-15 07:00 河南

1提高混凝土抗渗性能因素的分析

1.1透水通道

混凝土受压力水作用时，水从其中的孔隙或组成材料本身中通过，若水流孔隙是连续的，则造成混凝土的渗漏。因此，防水混凝土的骨料——石子和砂子应质地坚实、致密，形状整齐，吸水小，本身要有很高的抗渗性能。混凝土中的骨料一般能满足上述要求，所以要提高混凝土的抗渗性能，主要应提高水泥石本身及水泥石与骨料接触面的抗渗性能，为此，应减小因水泥砂浆硬化造成的体积变化。因为水泥石收缩会使其与砂、石的接触面产生透水通道，在水泥石收缩时，骨料起了阻止作用，混凝土的收缩率一般只为水泥石收缩率的1/10左右。水泥石包裹着骨料，水泥石的收缩对骨料产生了一定的压力，这种压力有助于提高水泥石与骨料接触面的抗渗能力。水泥砂浆除满足填充和黏结作用外，还应在石子周围形成一定数量和质量良好的包裹层。包裹层一方面阻止水在水泥石内部的渗透，另一方面与石子和砂子牢固黏结，阻止水沿水泥石骨料接触面渗透。

1.2骨料级配

一般认为砂石空隙率愈小，则配制的混凝土密度愈大，混凝土的抗渗能力也愈好，因此，把骨料的孔隙作为影响混凝土抗渗能力的唯一重要因素。要获得抗渗性能良好的混凝土，就必须提高混凝土中骨料的密度以减小骨料的空隙，用最大量的固体颗粒挤满混凝土拌和物中的空隙，获得抗渗性能良好的混凝土。

实践证明，容重大、空隙小、级配良好的骨料所配制的混凝土抗渗能力不一定好。相反，骨料空隙大、容重小的混凝土抗渗性能更好，即砂石级配的优劣对混凝土抗渗性能影响不大。不论是连续级配还是间断级配，所得到的密实度很高的混凝土只能使砂石增加到一定程度后减少水沿骨料之间空隙渗透的可能性，增加了有效阻水截面。但混凝土透水的主要原因是水泥石本身的毛细孔隙和水泥石骨料接触面产生了裂缝，因此不论混凝土骨料级配好或坏、骨料空隙和容重大或小、骨料本身抗渗能力强或弱，只要水泥石本身以及水泥石骨料接触面的孔隙透水，混凝土的抗渗性能仍会很差。

相反，如混凝土中的水泥石与骨料接触面防水性能很好，水泥石骨料之间黏结牢固，阻水性能良好，混凝土的抗渗性能也会很好。因此，要使混凝土有良好的抗渗性能，主要应控制混凝土中砂浆的数量和质量，控制混凝土结构的形成，改善混凝土结构的内部构造。

2提高混凝土抗渗性能的措施

2.1降低水灰比控制坍落度

混凝土拌和物的水灰比对硬化后混凝土孔隙率的大小、数量起决定作用，直接影响混凝土的密实性。从理论上说，在满足水泥完全水化及润湿砂石所需水量的前提下，水灰比越小，混凝土密实性越好，混凝土强度和抗渗性能越好。若水灰比超过水泥保水限度，则会出现泌水，混凝土的抗渗性能会明显降低。在水泥水化过程中，随着混凝土中游离水的蒸发，会在混凝土内部留下大量孔隙，这些孔隙互相贯通形成开放性毛细管泌水通道，使混凝土结构抗渗性能降低，透水性增高。因此，水灰比是影响混凝土抗渗性能的主要因素。试验表明，当水灰比大于0.65后，混凝土的抗渗性能急剧下降。《地下防水工程质量验收规范》(GB50208)规定水灰比不大于0.55，坍落度不大于50mm，泵送时，入泵坍落度宜为100～140mm。

2.2选择最佳砂率

砂率取值与许多因素有关：骨料的级配、空隙率、颗粒形状、最大粒径，土的含量，砂的细度模数，水泥用量等。因砂的粒径比石子的粒径小得多，所以砂率的变化会使骨料的总面积有很大变化，同时使混凝土拌和物的和易性也有很大改变。在水泥浆一定的情况下，当砂率过大时，骨料总表面积大，空隙率增大，混凝土拌和物流动性小；当砂率过小时，因砂量不足，不能在粗骨料周围形成足够的能起润滑作用的砂浆层，水泥用量和用水量相对而言增多，混凝土易出现不均匀现象，混凝土拌和物的流动性减小，粗骨料离析，水泥浆流失，甚至出现溃散。为使防水混凝土具有良好的和易性、黏聚性和保水性，使骨料之间的水泥砂浆层保持一定厚度，石子周围有足够厚度的水泥砂浆包裹层阻止水的渗透，砂率要比普通混凝土大些。《地下防水工程质量验收规范》规定砂率以35%～45%为宜，这样的混凝土防水性能良好，石子之间和砂粒之间保持一定距离，其中的水泥砂浆或水泥石除能保证阻止一定压力水的渗透和避免产生水泥石的裂缝外，还能保证施工时混凝土的和易性，使石子之间和砂粒之间的间隙不致过厚或过薄。

2.3适当提高水泥用量

因防水混凝土的砂率比普通混凝土大，如果不增加水泥用量，则水泥浆不足以包裹砂子表面，造成混凝土不密实，既降低了混凝土的抗压强度和拌和料间的黏结力，又因砂粒之间起阻水作用的水泥石厚度过薄，导致抗渗能力降低；反之，如果过多增加水泥用量，不但混凝土造价增加，而且混凝土拌和物流动性太大，石子下沉不均匀，导致硬化后的混凝土匀质性差、收缩大，也使混凝土的抗渗性能下降。要使砂粒之间的水泥石厚度适宜，既不致由于收缩产生裂缝，又能阻止水的渗透，必须控制水泥和砂子的比例(灰砂比)。

2.4石子的选择及其最大粒径的控制

防水混凝土粗骨料可用碎石或卵石。由于碎石表面粗糙、多棱角，与水泥石黏着比卵石好，故碎石混凝土的强度和抗渗性能好。混凝土沉降缝隙是在其结构形成时，因骨料与水泥的密度、颗粒大小不同而造成的沉降程度不同所引起的。水泥的泌水性越大，粗骨料粒径越大，混凝土拌和物的保水性越差，相对沉降也越大。混凝土浇筑后粗骨料沉降较快，并较早固定下来，水泥砂浆则在粗骨料间继续下沉，一部分水析出至表面，而一部分水泌出时被混凝土中的粗骨料或钢筋阻挡而积存于粗骨料与水泥石接触的粗骨料下部，形成积水层，这些游离水蒸发后形成树根状连通的孔隙，当水泥石中的毛细孔隙不能被“凝胶”所堵塞时，则在混凝土内部产生透水通道。

混凝土硬化过程中，石子不收缩，周围的水泥砂浆产生收缩，但其变形不同，石子越大，收缩差越大，致使砂浆与石子表面产生裂缝。为了减少分层离析，增加对压力水的渗透阻力和减少砂浆与石子裂缝，防水混凝土的石子粒径不宜过大，但也不宜过小，料径宜为5～40mm。

2.5合理选择水泥品种

防水混凝土广泛采用普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥。由于矿渣硅酸盐水泥的矿渣掺料中含有较多玻璃体，造成混凝土泌水大，水从混凝土中析出时，留下孔道，不利于混凝土的抗渗。因此，应优先选择普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥，有硫酸盐侵蚀的防水工程可采用前两种水泥和火山灰质硅酸盐水泥。

2.6合理选择外加剂

使用外加剂的目的首先是从防水材料上抑制和减少混凝土内孔隙的生成，其次是改变孔隙的特征以堵塞和切断透水通道。

水泥完全水化所需的结合水约为水泥重量的20%～25%，而施工用水远远超过水化用水，多余水的蒸发形成毛细孔渗水通道，使混凝土抗渗性能降低，为此应使用减水剂。减水剂对水泥具有强烈的分散作用，可减少拌和用水，从而减小混凝土的孔隙率，增加混凝土的密实性和抗渗性。同时，掺加减水剂的混凝土具有良好的和易性。

松香酸钠和松香油属于引气型外加剂，加入混凝土后会使混凝土中增加密闭的气泡，减少透水通道，改善混凝土的抗渗性和耐久性。但使用时必须严格控制掺量，否则将显著降低混凝土强度。

氯化铁防水剂掺入混凝土后可生成不溶于水的胶体，堵塞混凝土孔隙，降低泌水率。

三乙醇胺可提高混凝土的抗渗性，并且有早强和增强作用，所以是一种早强防水剂，特别适用于需早强的工程。它能使水泥水化速度加快，水化生成物数量增多，水泥石结晶变细，结构密实。

2.7改善养护条件和方法

养护对防水混凝土极为重要，尤其是早期更为重要，同时也是混凝土获得良好抗渗性能和强度的必要条件。新浇混凝土在潮湿环境中硬化，水化作用完全，生成的晶态及胶态水化物可阻塞毛细管孔道，不但骨料的孔隙率降低，且孔径变小，使混凝土抗渗能力提高，因此经长时间养护的混凝土抗渗性能很好。防水混凝土凝结后应立即进行养护，并充分保护湿润，养护时间不得少于14昼夜。如果混凝土过早暴露在大气中，因游离水迅速蒸发形成彼此相连通的毛细管孔道，会使混凝土抗渗性能下降。

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