曹　昱

地下混凝土構筑物,長期受地下水的浸透作用和滲透作用,防水效能直接影響結構的安全使用功能和整個建筑物的耐久性,還有其他一些地下構筑物如排水方渠、排水管線,若防水效能不佳,它自身的滲漏將污染環(huán)境,直接影響人民的生活。因此在進行具有防水要求的混凝土構筑物施工時,必須設法保證它的防水效能,筆者僅就此問題從配合比設計上談一些看法。

一、一般情況下,設計時不要過多地顧及防水混凝土的強度標號。因為在規(guī)范中已規(guī)定了防水混凝土的最少水泥用量不低于320kg/m3,水泥標號不低于425#,最大水灰比為0.6,而防水混凝土的設計標號一般為20Mpa,在這種條件下是能夠達到的。因而設計時應注重采取各種措施,增加混凝土的密實性,隔斷滲水通道,盡可能提高混凝土的抗?jié)B性能。主要措施有以下幾種:

1.嚴格控制水灰比。水灰比除了影響防水混凝土結構的抗壓強度及抗?jié)B性能外,還影響混凝土結構的抗凍性及耐久性。在滿足水泥完全水化及浸潤砂石表面所需要的水灰比僅為0.2～0.25,但考慮到施工和易性要求及其他因素,水灰比都取的較大。例如對塑性混凝土來說,水灰比在0.4～0.7,水灰比小于0.4的混凝土屬于干硬性或半干硬性混凝土。水灰比過小時,混凝土的和易性不好,施工操作困難,影響混凝土的密實度和抗?jié)B性;水灰比過大時,用水量太多,混凝土在施工時泌水現(xiàn)象嚴重。水泥在水化過程中,混凝土中的游離水蒸發(fā),不可避免地在混凝土內部留下大量孔隙,這些孔隙相互貫通,形成開放性毛細管通道,使混凝土結構抗?jié)B性能大為降低,透水性增高。水灰比越大,硬化后的混凝土的毛細管孔徑越大,泌水現(xiàn)象越嚴重。因此水灰比是影響混凝土抗?jié)B性能的一個重要因素,只有最適宜的水灰比才能使混凝土的防水性能達到最佳狀態(tài)。據(jù)有關試驗數(shù)據(jù)表明,當水灰比大于0.65以后,混凝土的抗?jié)B性能急劇下降。因此國內外對防水混凝土的水灰比都規(guī)定了一定限值,有的國家還以水灰比來控制防水混凝土的防水等級。

2.選擇最佳砂率。砂率表示1m3混凝土中水泥砂漿的體積。在相同水泥用量情況下,砂率的大小影響混凝土的抗?jié)B性能,與普通混凝土相比,防水混凝土采用富砂率。因為水泥砂漿不僅起黏結填充作用,還要形成一定厚度的砂漿保護層,這層砂漿保護層包裹在粗骨料的表面,并使這些粗骨料顆粒相互離開一定距離。這樣一方面使混凝土達到了最大密實度,另一方面又能切斷混凝土內部的毛細管首,從面提高了抗?jié)B性。粗細骨料要有良好的級配,各組粒徑要在篩分曲線范圍內。砂率選擇要得當。當砂率過大時,由于砂子用量過多,水泥漿不能包裹砂子表面,使結構不密實,降低了混凝土的抗?jié)B性和抗壓強度。同時,砂率過大也必然要增加水泥用量和用水量,由此可導致混凝土的流動性增大。混凝土在施工振搗時,粗骨料產生不均勻下沉,混凝土各部分離析,導致硬化后混凝土勻質性變差,結構上部產生收縮裂縫,下部稀疏空洞,同樣降低結構的抗?jié)B性和強度。所以,在設計防水混凝土配合比時選擇最佳砂率對提高抗?jié)B性至關重要。根據(jù)實際施工經驗,在滿足規(guī)范要求條件下,砂率一般在0.36左右較為理想。

3.選擇最掛灰砂比。防水混凝土是一種富砂混凝土,撥開系數(shù)通常取得較大。粗骨料之間的水泥砂漿是非常飽滿的,灰砂比表明了水泥砂漿中水泥的濃度及水泥砂漿包裹砂粒的數(shù)量,這與砂率所表明的概念不同,前者表明水泥砂漿的數(shù)量,后者表明水泥砂漿的質量?；疑氨冗x擇得當,就能得到密實度較高,符合設計要求的混凝土。當灰砂比偏大時,水泥和水的用量偏大,容易發(fā)生不密、不均勻和收縮大等現(xiàn)象,使混凝土抗?jié)B性能下降;當灰砂比偏小時,水泥和水用量偏小,混凝土拌合物易出現(xiàn)干澀和黏結力不好等現(xiàn)象,使施工和易性變差,降低了密實度,導致抗?jié)B性能下降。

4.合理選擇外加劑?；炷猎跀嚢柽^程中所使用的水遠遠超過水泥水化所需要的水,多余的水使混凝土的抗?jié)B性下降。所以減水是抗?jié)B的重要方法之一。此外,設法堵塞滲水通道,使混凝土結構致密等也是提高抗?jié)B的重要方面,因此合理選擇外加劑,從而改善混凝土某些預期性能是防水混凝土配合比設計的重要內容之一。

這一類外加劑種類很多,有為引氣使用的松香酸鈉和松香熱聚物,微沫劑屬于此類產品;有加快水泥水化作用并使用結晶致密的三乙醇胺;有能與水泥水化生成物反應而生成膠體的氯化鐵等。在設計抗?jié)B標號要求不高時,也可采用普通減水劑。

(1)松香酸鈉和松香熱聚物屬于引氣型外加劑,加入混凝土中以后,混凝土中將產生大量微小而均勻的氣泡,使混凝土黏滯性增大,不易松散離析,抑制沉降和泌水作用。這些氣泡是非開放性的,由于它們的存在,使毛細管性質發(fā)生了改變,有效地提高了抗?jié)B,抗凍性也有所提高,但使用時應嚴格控制用量,否則將顯著降低強度。在試配時應適當提高試配標號,以彌補強度損失。

(2)水泥在水化過程中生成氫氧化鈣,加入氯化鐵防水劑后,則生成難溶于水的氫氧化鐵膠體,這種膠體充滿混凝土或砂漿中的毛細孔道,從而堵塞滲水通道,增加了密實性,提高了抗?jié)B性,達到防水目的,摻量為水泥重量的3%較為適宜。

(3)三乙醇胺防水劑對水泥水化有加強作用,因而可作為常溫下的早強劑。另外三乙醇胺能使水泥水化生成物增多,水泥石結晶變細,因而混凝土更趨密實,提高了結構的抗?jié)B性能。三乙醇胺防水劑在常溫下可摻入水用量0.05%,其摻量少,施工工藝簡單,應用中不損傷機具,一般都使用此方法。

二、各種因素對防水混凝土的質量影響是互相牽制的,不能孤立地強調某一因素而忽視另一因素。例如:為了保證一定的施工和易性要確定一個適宜的坍落度,坍落度的選擇要依據(jù)結構部位、一次澆注高度和施工季節(jié)而定。對于壁板結構來說,通常選用4～6cm。坍落度的大小與用水量有直接關系,而用水量的確定又與所使用的粗骨料的最大顆粒徑和水泥用量有關,還與水泥的品種有關。例如:使用火山灰水泥就比使用普通水泥用量多5kg/m3左右,當摻用外用劑時用水量將在一定范圍內波動,水灰比和水泥用量依據(jù)所采用的水泥品種和標號以及設計所要求的抗壓強度的抗?jié)B標號而定,同時必須滿足規(guī)范要求最大水灰比不大于0.6和最低水泥用量不低于320kg/m3。

防水混凝土配合比經過理論計算后,要在試驗室內反復試驗,直至配出既符合設計要求的抗?jié)B標號和抗壓強度,又便于現(xiàn)場施工的防水混凝土?！?/p>

(編輯/劉佳)