防水混凝土設(shè)計及施工要點

鄭鵬飛

(呼倫貝爾市交通技術(shù)管理站)

1 混凝土抗?jié)B等級的含義

《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTG D62 －2004)第1.0.10 條規(guī)定:有抗?jié)B要求的結(jié)構(gòu)混凝土，其抗?jié)B等級應(yīng)符合表1.0.10 條的規(guī)定，如表1 所列。

表1 抗?jié)B等級

式中:H 為六個試件中有三個滲水時的水壓力，MPa。

試驗時，水壓從0. 1 MPa 開始，以后每隔8 h 增加0.1 MPa，當(dāng)六個試件中有三個試件表面出現(xiàn)滲水時，即可停止試驗，此時的水壓力即H。

2 防水混凝土的種類

(1)普通防水混凝土

試驗證明，當(dāng)混凝土中的微細(xì)孔隙的孔徑＞25 nm，且與混凝土表面連通時，便會發(fā)生滲水，尤其是孔徑＞1 μm 時，滲水會更加嚴(yán)重。(注:nm 稱為納米，1 nm =1 μm/1 000;μm 稱為微米，1 μm=1 mm/1 000)。

普通防水混凝土是采用調(diào)整配合比、改善混凝土混合物品質(zhì)，以達(dá)到防水的混凝土。

影響普通防水混凝土抗?jié)B性的主要因素有:水灰比、水泥用量、砂率、灰砂比、水泥品種、骨料粒徑和養(yǎng)護(hù)條件等。分述如下。

①水灰比:理論上，用水量在滿足水化學(xué)反應(yīng)的前提下(約為水泥用量的25%)，水灰比越小，其強度和抗?jié)B性也越好，但是為了保證施工質(zhì)量，防水混凝土的最大水灰比應(yīng)不超過0.60。

②水泥用量、砂率及灰砂比:抗?jié)B性隨水泥用量的增高而提高，當(dāng)水泥用量不小于300 kg/m3時，抗?jié)B標(biāo)號可達(dá)到W8;同時應(yīng)采用較高的砂率，并與水泥用量相應(yīng)適。在一定的水泥用量前提下，存在一個最優(yōu)的灰砂比。

③水泥品種:應(yīng)優(yōu)先選用普通硅酸鹽水泥，且強度等級應(yīng)在32.5 MPa 以上。

④骨料粒徑:可以采用普通混凝土對粗細(xì)骨料級配的要求，但粗骨料的粒徑不宜過大和過小。

⑤養(yǎng)護(hù)條件:必須在水中或充分潮濕環(huán)境中養(yǎng)護(hù)達(dá)到28 d，不宜采用蒸氣養(yǎng)護(hù)。

⑥材質(zhì)要求:細(xì)骨料含泥量不大于3%，砂的平均粒徑為0.4 mm 左右，應(yīng)有中、粗砂，并有適量的細(xì)分料。粗骨料含泥量不大于1%;針、片狀者含量不大于15%，粒級以5 ～30 mm 為宜，最大粒徑不應(yīng)超過40 mm。水泥強度等級的選擇如表2。

表2 普通防水混凝土水泥強度等級的選擇

(2)外加劑防水混凝土

在普通混凝凝土拌和物中摻入少量改善混凝土抗?jié)B性能的有機物、無機物和混合物，稱為外加劑防水混凝土。常用的有機物外加劑有加氣劑、減水劑、三乙醇胺早強防水劑等;常用的無機物外加劑有氯化鐵防水劑等;常用的混合物外加劑有無機混合物系、有機混合物系和無機一有機物混合物系。

(3)膨脹水泥防水混凝土

膨脹水泥防水混凝土與膨脹混凝土基本相同。我國研制的UEA 膨脹劑加入混凝土中產(chǎn)生膨脹而增大混凝土的抗?jié)B性，也可劃為膨脹水泥的范疇。用膨脹水泥配制的防水混凝土，其主要技術(shù)要求如表3。

表3 膨脹水泥配制防水混凝土技術(shù)要求

試驗表明，在相同標(biāo)號和水泥用量的條件下，膨脹水泥防水混凝土的抗?jié)B性(等級)遠(yuǎn)高于普通水泥防水混凝土。膨脹水泥防水混凝土如長期處于水中或濕度在90%以上的工作環(huán)境中，不僅可以充分發(fā)揮膨脹混凝土的膨脹性能，而且可持久保持不收縮、不滲水。

3 摻入纖維提高混凝土的抗?jié)B性能

在混凝土中加入聚丙烯纖維，可以極為有效地控制混凝土塑性收縮、干縮、溫度變化引起的微裂縫，防止其形成及發(fā)展。纖維配合減水劑加入混凝土，已為國內(nèi)外眾多防水專家予以肯定，是防水效果較為可靠、施工最為便易、機理較完整的防水方案。在砂漿中摻入0.7 ～0.9 kg/m3杜拉纖維，混凝土中摻入0.6 ～0.9 kg/m3聚丙烯纖維，最能有效地提高混凝土的抗裂抗?jié)B能力。當(dāng)防滲等級較高時，宜用摻入量的上限。

4 摻入粉煤灰提高混凝土的抗?jié)B性能

粉煤灰是一種火山灰質(zhì)材料，它具有三種基本效應(yīng):形態(tài)效應(yīng)、活性效應(yīng)、微集料效應(yīng)，因而可以大大地提高混凝土密實性，使摻滲能力提高。

在有減水劑的條件下，粉煤灰對改善砂漿的流動性起到很好的作用。所以，在泵送混凝土中摻入粉煤灰和減水劑，可以改善混凝土的工作性，抑制坍落度損失。

在高效減水劑作用下，摻入粉煤灰的混凝土后期強度呈增長趨勢。

粉煤灰的品質(zhì)對混凝土強度影響較大，須選用優(yōu)質(zhì)粉煤灰。摻入粉煤灰的混凝土，還可以減小水泥固化過程中的水化熱。

5 膨脹劑的適宜摻量

膨脹劑的適宜摻量見表4。

表4 膨脹劑的適宜摻量

6 防水混凝土施工注意事項

(1)防水混凝土盡可能一次澆筑完成。

(2)嚴(yán)格限制砂的含泥量在3%以內(nèi)，石子的含泥量在1%以內(nèi)。

(3)內(nèi)外模板之間不得用螺栓拉桿或鐵絲穿透固定，以免造成人為的透水通路。

(4)確保鋼筋的混凝土保護(hù)層不能有負(fù)誤差，墊塊必須用細(xì)石混凝土制作。

(5)攪拌時間應(yīng)比普通混凝土稍長，尤其是對于加氣劑防水混凝土，攪拌時間為2 ～3 min。

(6)防水混凝土不允許采用人工搗實，必須用高頻振動機械振搗。

(7)施工縫是防水的薄弱環(huán)節(jié)，最好不設(shè)或少設(shè)。如必須設(shè)施工縫時，宜做成企口縫(如凸槽式、凹槽式、V 形槽式或階梯式)，必要時設(shè)止水片。

(8)應(yīng)在完全潮濕狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)，不得少于14 d。

(9)不能過早拆模。拆模時，混凝土表面溫度與周圍氣溫之差不得超過15 ～20 ℃。

7 與混凝土防水性能有關(guān)的一些數(shù)據(jù)

普通混凝土在空氣中硬化時，一般收縮值在0.01% ～0.03% 之間。要補償其收縮，混凝土的自應(yīng)力值應(yīng)為0.28 ～0.34 MPa。此時混凝土的限制膨脹率為0. 01% ～0.03%，故混凝土的線膨脹率在0.03% ～0.05%即能形成防水混凝土。對于自應(yīng)力混凝土，要求自應(yīng)力值大于2 MPa(其混凝土的限制膨脹率為0. 072%)，線膨脹率應(yīng)大于0.18%，此時，防水劑的用量要加大，為防止脹壞混凝土，水泥的用量也要加大，但水泥用量亦不能太多。防水混凝土和自應(yīng)力混凝土必須通過試驗確定其各種成份的配合比。

8 防水混凝土的選用

國內(nèi)一些公路橋梁的使用經(jīng)驗表明:普通防水混凝土、外加劑或摻合料防水混凝土的使用效果不及膨脹水泥防水混凝土，故建議采用后者。

膨脹型防水混凝土應(yīng)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB 50119 －2003)通過試驗確定各組成成份的用量。膨脹劑的技術(shù)要求應(yīng)符合GB 50119 和建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土膨脹劑》(JC476 －2001)的有關(guān)規(guī)定。

建議采用中國建筑材料科學(xué)研究院研制成功的專利產(chǎn)品UEA 型膨脹劑。

我國地鐵工程采用的UEA 補償收縮泵送混凝土配合比可供參考，如表5。

表5 混凝土配合比

混凝土水養(yǎng)14 d 的限制膨脹率≥1.5×10－4(按GBJ 50019進(jìn)行試驗)，但也不宜大于4×10－4。

如不用膨脹劑，直接使用膨脹水泥，應(yīng)注意其使用條件。主要有:不得與堿性介質(zhì)接觸;不得與石灰及各種硅酸鹽水泥混合;施工溫度應(yīng)在1 ～30 ℃之間;貯存時須嚴(yán)格防潮。

［1］徐羽白. 新型混凝土工程施工工藝［M］. 化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［2］徐至鈞. 纖維混凝土技術(shù)及應(yīng)用［M］. 建工出版社，2003.

［3］張明征. 高性能混凝土配制及應(yīng)用［M］. 計劃出版社，2003.

［4］張雄. 建筑功能外加劑［M］. 化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［5］混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范(GB 50119 －2003)［S］.