孫永剛

（新疆路橋橋梁工程建設(shè)有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830021）

0 引言

在公路工程施工中，要想保障防水混凝土的質(zhì)量，就需要先了解防水混凝土的防水原理。防水混凝土的防水功能指的是用飽滿(mǎn)的砂漿與水泥漿包裹粗集密料，使其擁有一定的承受水壓的能力。如果普通混凝土結(jié)構(gòu)的表面密實(shí)度得到保障，那么即使不添加防水劑，普通的混凝土結(jié)構(gòu)也可以擁有非常高的抗?jié)B性能；倘若摻入一些防水劑，其抗?jié)B等級(jí)會(huì)更高；而如果防水混凝土的結(jié)構(gòu)、原材料、配合比等不能達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，即使加入防水劑，也會(huì)使其失去應(yīng)有的效果。以下主要分析公路防水混凝土配合比的設(shè)計(jì)與施工。

1 防水混凝土概述

防水混凝土通過(guò)改變混凝土的配合比、外加劑或運(yùn)用新的水泥品種來(lái)提高其抗?jié)B性、憎水性和密實(shí)度，使其具備抵抗0.6MPa以下的壓力的能力，它是一種不透水性的混凝土。防水混凝土的應(yīng)用范圍非常廣泛，比如在民用或工業(yè)建筑的地下工程應(yīng)用中，在河心及江心的取水建筑物中的應(yīng)用及其他需要抵抗凍融作用的工程中等。

防水混凝土的類(lèi)型主要有普通的防水混凝土和摻入外加劑的防水混凝土。其中，摻入外加劑的鋼筋混凝土種類(lèi)有很多，比如添加減水劑的防水混凝土、添加氯化鐵的防水混凝土、添加引氣劑的防水混凝土以及添加三乙醇胺的防水混凝土等。

2 公路工程防水混凝土的配合比設(shè)計(jì)

混凝土的內(nèi)部有著很多的微細(xì)孔隙，屬于非均質(zhì)材料?；炷羶?nèi)部的這些微細(xì)孔隙多是由于澆筑或振搗過(guò)程中的操作失誤引起的，當(dāng)然也有可能是混凝土在凝固過(guò)程中發(fā)生水分蒸發(fā)后留下的。這些孔隙的存在降低了混凝土的防水性能。然而通過(guò)調(diào)整混凝土的配合比，可以改變這些孔隙的大小與形態(tài)，進(jìn)而達(dá)到提高混凝土密實(shí)度的目的。

2.1 水灰比的控制

水灰比對(duì)抗?jié)B性能的影響非常大。目前我國(guó)對(duì)防水混凝土水灰比的規(guī)定為不超過(guò)0.6?；炷恋乃冶纫矔?huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性以及抗凍性能產(chǎn)生影響。水灰比偏小，混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B能力與密實(shí)度都會(huì)略顯欠缺，施工操作方面的難度也會(huì)變大；相反的，如果水的用量比較多，就會(huì)在施工時(shí)出現(xiàn)沁水現(xiàn)象，水分蒸發(fā)后會(huì)留下孔隙，從而影響結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，將水灰比控制在0.5～0.6范圍內(nèi)最為合適。

2.2 砂率的選擇

當(dāng)水灰比相同時(shí)，砂率就成了混凝土結(jié)構(gòu)防水性能的主要影響因素。一般混凝土都會(huì)選擇較高的含砂率，這是因?yàn)樗嗌皾{不僅可以起到粘結(jié)作用還可以形成保護(hù)層拉開(kāi)混凝土內(nèi)粗骨料顆粒的距離，提高混凝土的密實(shí)度。但是，砂率的選擇也應(yīng)該適當(dāng)，如果砂率過(guò)大，即砂的用量過(guò)多，就會(huì)使泥漿不能很好的包裹砂表面，混凝土的抗?jié)B與抗壓能力就得不到保障。另外，砂率過(guò)大時(shí)，水與水泥的用量都會(huì)隨之增加，混凝土的流動(dòng)性就會(huì)變大，在進(jìn)行振搗施工時(shí)，粗骨料顆粒會(huì)發(fā)生不均勻下沉，造成組分的離析，最后導(dǎo)致混凝土勻質(zhì)性降低，影響混凝土的強(qiáng)度與防水性。因此，在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，砂率的選擇非常重要。一般砂率為0.36時(shí)，效果會(huì)比較理想。

2.3 灰砂比的選擇

灰砂比體現(xiàn)的是水泥漿中砂礫的包裹情況以及水泥濃度。與砂率不同的是，它體現(xiàn)的是水泥砂漿的質(zhì)量而不是數(shù)量?；疑氨热羝螅蜁?huì)造成混合不均、收縮過(guò)大等問(wèn)題；而灰砂比偏小，混凝土又會(huì)出現(xiàn)粘結(jié)力不夠以及干澀等問(wèn)題，導(dǎo)致混凝土密實(shí)度與抗?jié)B性下降。

2.4 外加劑的選擇

混凝土在攪拌的過(guò)程中需要添加很多的水，而水分過(guò)多會(huì)影響混凝土的抗?jié)B性，因此，混凝土的制備過(guò)程需要進(jìn)行減水操作。而摻入外加劑是有效的減水手段。

外加劑的品種非常多，其中，微沫劑、松香熱聚物、松香酸鈉等都可以通過(guò)引氣的方式來(lái)加快水化反應(yīng)。在對(duì)抗?jié)B要求不高的工程中，可以使用普通減水劑。松香熱聚物與松香酸鈉加入到混凝土中以后，會(huì)產(chǎn)生很多的氣泡，這些氣泡不是開(kāi)放性的，它們會(huì)增大混凝土的粘滯性并抑制混凝土發(fā)生沉降與沁水現(xiàn)象，使混凝土的抗凍性與防水能力都得到提高，但在使用外加劑時(shí)也需要注意加入量。

在水泥水化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生氫氧化鈣，加入氯化鐵防水劑之后會(huì)產(chǎn)生氫氧化鐵膠體，這些膠體無(wú)法溶解到水中，且內(nèi)部都有一些毛細(xì)孔道，可以將滲水通道堵塞起來(lái)，從而達(dá)到抗?jié)B的效果。氯化鐵防水劑的添加量為水泥總量的3%時(shí)效果最好。

三乙醇胺作為外加劑可以加強(qiáng)水泥的水化，所以經(jīng)常被用作早強(qiáng)劑。此外，三乙醇胺會(huì)增加水泥水化的產(chǎn)物，使混凝土的密實(shí)度更高。三乙醇胺作為外加劑有很多的優(yōu)點(diǎn)，比如用量少，只需要添加水泥用量的0.05%；對(duì)機(jī)具的損傷小、工藝比較簡(jiǎn)單等，是目前使用最廣泛的外加劑。

這些因素對(duì)混凝土質(zhì)量的影響都是相互牽制的，因此在確定某一因素時(shí)，一定要注意與其他因素的配合。比如工程的坍塌度大小會(huì)影響混凝土的用水量，而用水量的多少又需要受到水泥用量與粗骨料的粒徑控制。因此，在確定好混凝土的配合比以后，需要先小范圍試驗(yàn)，確定各方面效果都符合工程要求后才可以應(yīng)用到施工中。

3 公路工程防水混凝土的施工

3.1 防水劑的試配

防水劑品種的選擇與參量需要先進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)小范圍內(nèi)的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)選擇既符合工程要求，又可以使成本投入最少的最優(yōu)施工方案。

3.2 準(zhǔn)確稱(chēng)量防水劑

防水劑的稱(chēng)量不可使用體積法，并且其稱(chēng)量誤差需要控制在1%左右，而粗、細(xì)集料的稱(chēng)量誤差允許范圍則是±2%。

3.3 防水混凝土的機(jī)械拌和

為了保證防水混凝土的勻質(zhì)性，要求采用機(jī)械拌和的方式，并且拌和時(shí)間需在2min以上。在摻入外加劑時(shí)，拌和時(shí)間可以通過(guò)試拌的方法來(lái)確定；對(duì)于大、中型公路工程的防水混凝土施工，需要采用有計(jì)算機(jī)控制的攪拌樓；如果公路工程所需的混凝土量不多，則可以允許使用帶稱(chēng)量裝置的攪拌機(jī)，但攪拌時(shí)間需要延長(zhǎng)10～30s。

3.4 防水混凝土的二次攪拌

如果在運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)離析現(xiàn)象，則需要進(jìn)行二次拌和，若工程的坍塌度無(wú)法達(dá)到工程要求且公路工程有抗裂要求，則需要在二次摻入外加劑之后進(jìn)行拌和。如果公路工程沒(méi)有抗裂要求，則可以加入原水灰比的水泥漿，但是不能直接加水，以避免水膠比被改變。

3.5 防水混凝土的澆筑與振搗

防水混凝土的澆筑施工需要一次性連續(xù)完成，并使用高頻機(jī)械進(jìn)行振搗。振搗時(shí)間在10～30s范圍內(nèi)最好，振搗操作的終點(diǎn)是混凝土不再出現(xiàn)氣泡以及不出現(xiàn)泛漿現(xiàn)象。當(dāng)添加的外加劑為引氣型時(shí)，則應(yīng)該采用高頻插入式設(shè)備執(zhí)行振搗操作。

3.6 防水混凝土的保濕養(yǎng)生

由于氣溫條件的不同，保濕養(yǎng)生的時(shí)間也不同。另外，添加了膨脹劑、引氣劑、氯化鐵等外加劑的防水混凝土，養(yǎng)生溫度需控制在15～80℃之間。在混凝土澆筑完成以后進(jìn)行拆模時(shí)，混凝土的溫度與環(huán)境的溫差不能超過(guò)15℃。如果混凝土的溫度超過(guò)環(huán)境溫度15℃以上，可以通過(guò)灑水降溫的方法來(lái)解決。拆模以后，還需要繼續(xù)進(jìn)行保溫、保濕、養(yǎng)生。

3.7 混凝土的防腐蝕處理

當(dāng)防水混凝土所處的環(huán)境耐蝕系數(shù)超過(guò)0.8時(shí)，應(yīng)該采取相應(yīng)的防腐蝕措施來(lái)保證防水混凝土的質(zhì)量，以免防水混凝土的勻質(zhì)性、防滲性以及強(qiáng)度受到影響。

3.8 防水混凝土的施工溫度

根據(jù)公路工程防水混凝土結(jié)構(gòu)的施工經(jīng)驗(yàn)，防水混凝土的施工不宜在低溫或是負(fù)溫的條件下進(jìn)行。若是施工季節(jié)為冬季，則需要采取搭建暖棚的保溫措施。

4 結(jié)語(yǔ)

在混凝土中添加防水劑是加強(qiáng)混凝土防水性能的有效方法，但是與其他外加劑一樣，如果配合比不合適，混凝土的強(qiáng)度與彈模等力學(xué)指標(biāo)就會(huì)降低，甚至導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)軟水侵蝕、堿集料反應(yīng)、硫酸的鹽腐蝕、鋼筋蝕銹、凍融破壞等問(wèn)題，使防水混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性受到嚴(yán)重破壞。因此，在進(jìn)行公路工程的防水混凝土施工時(shí)，需要掌握好配合比，并在進(jìn)行小范圍的實(shí)驗(yàn)以后再應(yīng)用到施工中來(lái)。另外，防水混凝土的施工需要注意的地方很多，包括：（1）防水劑要先進(jìn)行試配并準(zhǔn)確的稱(chēng)量；（2）需要使用機(jī)械拌和來(lái)確保防水混凝土的勻質(zhì)性；（3）某些情況下需要對(duì)防水混凝土進(jìn)行二次攪拌；（4）防水混凝土的澆筑與振搗過(guò)程要嚴(yán)格控制；（5）防水混凝土需要采取保濕養(yǎng)生與防腐蝕措施；（6）防水混凝土的施工不可在低溫或負(fù)溫下進(jìn)行。

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