803 防水混凝土與普通抗滲混凝土的對比研究與應用

閆曉強

（山西二建集團有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

混凝土耐久性越來越受到重視，但是如果要深入探討它的耐久性特性，就必須重視其抗滲性。為此，需要對其進行深入的研究，并分析與耐久性指標的關系，以便對其進行科學的評估。

1 803 防水混凝土與普通抗滲混凝土的概念

1.1 803 防水混凝土

普通混凝土是按照規定的強度進行調配，即用石塊做框架，用砂石填充石縫，將水泥填充到細集料中，再用水泥將集料結合。而防水混凝土的配方則是按施工需要進行抗滲性研究，在此基礎上，會逐漸減弱石塊的骨架作用，水泥砂漿除了要填充膠合劑之外，還要在其四周形成優質的灰漿，以提高其抗滲性[1]。按照配方，可以分為4 種。

（1）采用分級法進行防水處理。

（2）添加了水泥和超細粉末的普通水泥防水。它的原材料和普通的混凝土是一樣，但其配方原理有差異。通過適當增加水泥（320kg/m3）、強化養護等措施，通過減小孔隙率，改變孔隙結構，提高了水泥砂漿與粗骨料界面的緊密性和抗滲性。一般的防水混凝土一般為0.6MPa~2.5MPa，具有結構簡單、成本低廉、品質穩定等特點，適合于地面及地下防水工程。

（3）改善和提高混凝土的致密性、抗滲透性，將少量的有機物質（引氣，減水劑，三乙醇胺）或無機鹽（如氯化鐵）添加到混凝土拌和劑中；這種引氣劑防水混凝土的抗凍性較好，可經受150~200 次的凍融循環，是一種耐水、耐久性能優良的防水工程。該減水劑配合效果好，可以調整凝固時間，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強度和良好的抗滲性，施工時間緊、要求較高、抗滲透能力超過2.5MPa 的防水項目。該產品具有高強度、高滲透性，防水能力在2.5MPa~4.0MPa，適合于水下及深層防水。

（4）特殊水泥防水混凝土，一種可膨脹的水泥，用來防水。它是利用水化膨脹時的體積膨脹來改善混凝土的裂縫和抗滲性能，它主要應用于地下防水和后灌縫處。

澎內傳PNC-803 是美國PENETRON International Ltd.研制的一種以波特蘭水泥、精選石英砂及各種有效成分為主要原料的粉狀防水劑。材料1 的主要特性為：①PNC-803 是一種無毒、無味、水泥灰色的粉末環保產品。②穩定：加入混凝土后，與混凝土構成整體結構，其活性化學成分與水、鈣（OH）2 發生化學反應，形成不溶于水的結晶，堵塞毛細管和裂縫，永久防水。③耐用性：能與混凝土結合，增加混凝土的抗滲性，并能有效地保護內部的鋼筋。④耐化學腐蝕性能更好：適用于混凝土結構，可以防止水和腐蝕性化學物質的滲入。⑤施工工藝簡便：在混凝土攪拌時添加，不受天氣影響，可大幅度地提高工作效率。⑥它可以徹底取代傳統的防水方法，避免了外部的滲水，因此可以縮短施工時間。

1.2 普通抗滲混凝土

抗滲混凝土的抗滲性為P6，即在靜壓力為0.6MPa時，不會發生滲漏。通過合理選用原料，提高混凝土的致密度和提高其內部的孔隙結構，提高防滲性能，目前，在世界范圍內，有以下幾種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、提高水泥質量、提高水泥質量、增加水泥用量等方法，實現了高密度水泥漿的致密[2]。防水材料的使用應符合下列要求：①水泥強度等級不能低于32.5，按規定選用適當的硅酸鹽水泥。②粗集料的最大顆粒直徑不能大于40mm，泥漿質量不能大于0.1%，而不能大于0.5%。③細集料中的泥漿質量不能超過3%，泥漿顆粒不能超過1%。防水混凝土的配比應按以下規定進行：a.混凝土中所加入的水泥（包括摻料）不得低于320kg；b.含沙量為35%~40%，灰砂比例為1:22.5。

（2）分級方法：分級法是一種通過改善集料級配，使集料本身達到最大致密程度的一種方法。當孔隙率降低時，可以加入微粉，其粒徑小于0.16mm，其含量約為5%~8%。還對水灰比、用量、配比及配比進行了嚴格的調控。增強了混凝土的密實度，增強了混凝土的抗滲性。

2 防水混凝土與普通抗滲混凝土的研究應用

2.1 803 防水混凝土的研究

2.1.1 803 防水混凝土施工質量要求

防水混凝土的主要特征是防水，通過調節配合比、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，從而使混凝土的致密程度得到改善，降低了混凝土的多孔性，實現了真正的防水目標。另外，應加強對混凝土內部結構的改造，采用摻入防水劑、膨脹劑、減水劑及其他添加劑可以提高混凝土的致密性和抗滲性。這種混凝土具有承重、維護、防滲、防腐蝕等功能，因而被廣泛地應用于當前的施工中[3]。在整個防水施工中，要嚴格按照規范進行施工，確保防水混凝土的施工質量。

2.1.2 803 防水混凝土施工技術

（1）原料品質與配料比例的規定。

水泥、石子、砂、水、外加劑、膨脹劑等是防水混凝土的重要原料。水泥的抗水性、泌水性、抗侵蝕能力強、水化熱低。摻加有礦渣型硅酸鹽水泥；在凍融條件下，應優先選擇普通硅酸鹽水泥，碎石、碎礦渣、卵石等可采用粗集料，針狀、片狀顆粒≤15%，粒度為5~30mm，顆粒尺寸為5~30mm，適宜顆粒吸水性小于1.5%，石粉含量≤l%。細集料：選擇的中粗沙含量不超過3%，平均粒度為0.4mm，可以很好地適應砂粒的分級。另外，要保證所用的水是不含有任何危險成分的干凈的水。因此，必須在工地上取樣，檢查合格后方可使用，不合格的不得使用。水灰比與含砂率、砂石級配、水泥的實際摻入量與灰砂比有明顯的限制。可以按照上述條件配制防水混凝土，并考慮到抗滲透性和抗滲性的更高要求，對混凝土的配比進行了初步的計算，并進行了相應的調整，這樣就能保證混凝土的防水、抗滲等級和強度，并在原有的基礎上增加0.2MPa。

（2）對防水混凝土進行嚴格的施工縫處理。

在防水混凝土施工中，施工縫往往是施工縫的弱點，所以盡可能不加。確保澆筑過程中的底板混凝土持續進行，不允許在防水混凝土墻體上沿豎向布置施工縫。通常，施工縫與基板之間的橫向間距最小為500mm。在安裝時，要確保在施工縫位置處澆筑之間的粘合，要防止壓力水泄漏，應適當加長滲流路徑。為保證防水混凝土在施工縫兩邊都能做到密實，將表層的雜物全部清除，以保持其清潔。安裝在施工縫中的止水條應均勻分布在施工縫的上下，這樣才能防止漏水[4]。這樣，接縫表面就不會因為砂漿過少而產生麻點，從而避免漏水。有些施工縫要留出空隙，不能有水，否則會對水泥的配合比造成不良影響，增加水泥比，若過多的積水，會使防水混凝土產生離析，嚴重地影響防水混凝土的施工及質量。

（3）做好穿墻管線結構防水處理。

在鋼管具有較小伸長和較小變形的情況下，其防滲效果更好，應采用全焊止水環。注意套管和止水環必須完全焊接。當管道穿越較多時，可采用穿墻盒法，并需將墻體內的角鋼和箱體密封的鋼板焊接起來。

2.1.3 施工縫滲漏的成因與防治

造成原因：由于施工縫預留位置不合理，在支撐模架過程中，有一些雜物掉落到縫隙中，未及時清理，混凝土澆筑后，在新舊混凝土中形成了夾層。施工縫是防水混凝土工程中最薄弱的環節，應盡可能不留下或減少，用鐵絲刷或斧頭把老混凝土的表面刮掉，用水沖凈，在施工縫處澆注一層混凝土砂漿，再澆注混凝土，并加固施工接縫處和混凝土振搗，確保搗固密實。施工縫不能用平口縫，而要盡可能地采用凸縫、凹縫、階梯形縫等不同的縫，這樣才能使滲水路徑更長。

2.2 普通抗滲混凝土的研究應用

2.2.1 影響混凝土抗滲性能的因素

（1）混凝土密實度。

應采取正確有效的措施，以改善混凝土的致密程度。采用最優的砂比，在用量小的條件下，可以獲得最佳的結構和易用性。在室內試驗和現場試驗中，可以獲得最佳的混凝土含沙量。若混凝土的含沙量太低，結果是，在粗集料周圍沒有充分的砂漿層，不但起到了潤滑的作用，而且易于施工，使得混凝土的振動致密；混凝土粘聚性、保水性變差，澆注時容易出現大量滲漏，因此，對混凝土的抗滲性有較大的影響。粉煤灰是目前應用最廣的一種水泥，它的用量占到了30%左右。在粉煤灰初始階段，其初期抗滲性稍低于不摻料。

（2）水膠比。

通常，集料具有較高的抗滲性，但其主要影響因素是水泥砂漿的抗滲性。將20nm 以下的微孔混凝土孔隙按4 個級別劃分，即孔級的微孔直徑在20nm 以下；孔徑在20~50nm 為極低的孔隙度；50~200nm 的孔隙尺寸是有害的；孔徑超過200nm 為多個孔隙級別；孔徑在50nm 以下的孔隙數目可以反映出膠體的數目。

（3）骨料粒徑。

在相同的水膠比條件下，隨著集料粒度的增大，混凝土的滲透率增大，抗滲透性降低。當水通過一定的水力梯度時，會在混凝土中的連接孔內通過，當遇到粗集料時，由于集料的滲透率很低，因此水就會圍繞集料和水泥漿體的界面移動。首先，隨著集料顆粒尺寸的增大，混凝土的滲透率降低；其次，與普通混凝土相比，與常規混凝土相比，濕篩混凝土的界面黏結力要好，故在振搗混凝土時應注意，由于水的密度比水泥漿要低，因此，當混凝土振搗時，水會受到浮力的作用，當水流在上浮時，會在下層產生水隙，這將會對界面的結合造成不良影響。

（4）含氣量。

通過試驗，發現在摻入引氣劑后，可以在混凝土中添加適量的細小、均勻、獨立的空泡，從而有效地阻止了混凝土的毛細孔滲透，從而改善混凝土的抗滲性能。泡沫材料的尺寸與形狀直接影響著混凝土的抗滲性。

2.2.2 提高混凝土抗滲性的方法

（1）抗滲性水泥的選擇。

第一種用于普通抗滲混凝土的水泥，必須具備良好的耐水性、較低的泌水率和較高的耐蝕能力；第二種常規的硅酸鹽水泥具有早期強度低、水化熱低、抗滲透性好、抗腐蝕能力強等特點，排水性好，干燥收縮性差，通常使用硅酸鹽水泥和火山灰型硅酸鹽水泥。第三種是用火山灰或一般的硅酸鹽水泥，不含腐蝕性介質和凍融；在環境受到凍融影響的情況下，可以使用常規的硅酸鹽水泥來代替火山灰。

（2）細骨料的選擇。

提高混凝土的耐滲性，通常使用高的砂量，以填滿粗集料的孔隙處，并對其進行包覆；對于普通水泥的摻入量，如果粗集料是鵝卵石，則可以選擇大約35%的混凝土；如果粗集料是碎石，那么可以選用較高的混凝土，通常為35%~45%。

（3）后期養護。

在常規養護和適時水養護中，由于水泥能持續獲得水化所需的水分，所以水化物會持續吸收孔隙中的水分，導致混凝土的孔隙度下降。因此，混凝土的致密性得到改善，抗滲透性得到改善。另外，在混凝土的防滲設計中，如果不進行正確的養護，其抗滲性僅為P3；而在沒有進行防滲設計的混凝土中，強化前期養護。因此，合理的含水量對混凝土的抗滲性能影響很大。振動防滲混凝土。振搗的原理是分層、間隔、緊固、緩慢拉制，振桿應按三個點排列，一根在漿頭，一根在泵的入口，一根在中間，壓住一根，直到沒有壓實，氣泡沒有上浮，為了防止混振，最好進行一次復振，但要防止混凝土因過振引起的離析。一般在混凝土澆筑到設計高度后，用刮刀刮平，先用木刀將其磨平，然后在初凝和終凝之前進行二次處理，以防止混凝土脫水、開裂[5]。后期的抗滲絮體維護。一般在混凝土初凝后12h 內進行養護，并及時用塑料布或噴上養護溶液來保持水分，用草毯或麻袋來保持溫度。春季和冬季通常采用5~7d 的方式進行帶模養護，夏季可適當縮短2~3d，并在模板上加上麻袋或草毯，灑水養護。一般的防滲混凝土需要14d以上的養護期。

3 結語

綜上所述，采用減小孔隙度、改變孔隙結構等方法，可以提高砂漿與粗骨料界面的緊密性和抗滲性。一般的防水混凝土一般為0.6MPa~2.5MPa，具有結構簡單、成本低廉、品質穩定等特點，適合于地面及地下防水工程。