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        Ca(OH)2溶液對水工混凝土增強(qiáng)劑的效果研究

        2018-06-22 11:37:24朱小龍
        江西水利科技 2018年3期
        關(guān)鍵詞:結(jié)晶型氫氧化鈣防水材料

        付 卉,朱小龍

        (1.江西省南昌市水利電力建設(shè)公司,江西 南昌 330006;2.重慶大唐國際彭水水電開發(fā)有限公司,重慶 409600)

        0 引 言

        由于溫度應(yīng)力、自身體積收縮及干縮等原因,裂縫在水工大體積混凝土中較為常見,而水工混凝土所處環(huán)境特殊,裂縫的出現(xiàn)往往會引起滲漏問題[1-3]?,F(xiàn)有的傳統(tǒng)防護(hù)材料及方法都屬于治標(biāo)不治本,對混凝土結(jié)構(gòu)本身不做任何改善[4,5],且3~5年后容易與基面產(chǎn)生剝離或發(fā)生老化而喪失防護(hù)效果,導(dǎo)致后期管理和維護(hù)成本較高[6,7]。

        混凝土表面強(qiáng)度增強(qiáng)劑技術(shù)起源于美國,是繼水泥基滲透結(jié)晶材料后發(fā)展出的新一代滲透結(jié)晶技術(shù),具有滲透深度更深,混凝土致密性更好的特點(diǎn),開始大量應(yīng)用在地下軍事掩體等混凝土工程的防水防潮。2000年起,增強(qiáng)劑開始大規(guī)模進(jìn)入中國市場,在水利工程、地下工程等混凝土工程上普及使用。

        目前市場上的混凝土表面強(qiáng)度增強(qiáng)劑,主要成分是硅酸鹽[8],其作用機(jī)理是與混凝土孔隙中的氫氧化鈣反應(yīng)生成硅酸鈣沉淀,從而起到填充孔隙,提高混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B性能的效果[9,10]。但混凝土孔隙中的氫氧化鈣數(shù)量畢竟有限,為了使增強(qiáng)劑能夠滲透到混凝土內(nèi)部,其溶液配制濃度很低,而且80%以上都是水,導(dǎo)致孔隙中的硅酸鈣沉淀占比很小,理論上可對混凝土強(qiáng)度提高5 MPa左右,但實(shí)際使用時發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度提高有限[11,12]。為提高混凝土孔隙中的氫氧化鈣含量,本文將目前傳統(tǒng)的用清水預(yù)濕飽和混凝土面的方法,直接改用氫氧化鈣溶液對混凝土面進(jìn)行預(yù)濕,然后噴涂增強(qiáng)劑,以此研究氫氧化鈣溶液及增強(qiáng)劑噴涂時間對混凝土表面強(qiáng)度效果影響。

        1 原材料和試驗(yàn)方案

        1.1 原材料

        試驗(yàn)所用水泥為金隅北水環(huán)保科技有限公司生產(chǎn)的P·O 42.5水泥,粉煤灰采用北京磊諾鼎商貿(mào)有限公司的II級粉煤灰,砂子為II區(qū)中砂,細(xì)度模數(shù)為2.66,石子為粒徑5~20mm連續(xù)級配的碎石,外加劑和增強(qiáng)劑由北京華石納固科技有限公司提供。

        水工自密實(shí)混凝土配合比見表1。

        表1 混凝土配合比 kg/m3

        1.2 試驗(yàn)方案

        通過測試3個不同噴涂時間和3種飽和方式下混凝土的氯離子電通量及抗壓強(qiáng)度指標(biāo)來分析比較增強(qiáng)劑對水工自密實(shí)混凝土性能的影響。增強(qiáng)劑噴涂時間為試件成型后1 d、7 d和28 d,飽和方式為0.166%、0.083%和0.04%的氫氧化鈣溶液,試件均養(yǎng)護(hù)至56 d。

        電通量試驗(yàn)是用來評價混凝土的氯離子滲透性能[13-15],其原理是在直流電壓的作用下,氯離子向正極方向移動,測試通過混凝土的電荷量來反映通過混凝土的氯離子量。通過電通量值的大小來判斷增強(qiáng)劑對混凝土表面密實(shí)性能的影響程度,電通量值越小,表明密實(shí)度越好;反之亦然。成型Φ100 mm×H50 mm試件,并在試驗(yàn)前通過南大704硅橡膠對試件四周進(jìn)行密封處理,見圖1。

        試驗(yàn)儀器采用CABR-RCP9型混凝土氯離子電通量測定儀,如圖2所示。

        圖1 電通量試件密封

        圖2 CABR-RCP9型混凝土氯離子電通量測定儀

        增強(qiáng)劑噴涂時間分別在拆模后的1 d、7 d、28 d,拆模后對混凝土表面用四種不同濃度的氫氧化鈣溶液進(jìn)行飽和,方式1為0.166%的氫氧化鈣溶液,方式2為0.083%的氫氧化鈣溶液,方式3為0.04%的氫氧化鈣溶液,方式4為清水。

        2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

        2.1 電通量結(jié)果及分析

        通過電通量試驗(yàn)檢測,得到表2所示結(jié)果。其中N表示未噴涂增強(qiáng)劑的空白組,P1-2表示噴涂時間為1d,噴涂方式為2。

        表2 噴涂增強(qiáng)劑后電通量試驗(yàn)結(jié)果 C

        根據(jù)電通量試驗(yàn)結(jié)果,繪制如圖3所示。

        圖3 電通量試驗(yàn)結(jié)果

        從圖3中可以看出,噴涂增強(qiáng)劑后,混凝土的電通量都有不同程度的降低,對混凝土密實(shí)性有所改善;電通量隨著氫氧化鈣溶液濃度的降低而降低,當(dāng)飽和混凝土的方式為0.04%的氫氧化鈣溶液時,其電通量值最小,分析原因可能是氫氧化鈣濃度越大,附著在混凝土表面的氫氧化鈣越多,大量的氫氧化鈣與增強(qiáng)劑反應(yīng)后產(chǎn)生的水化硅酸鈣凝膠,在一定程度上阻礙了增強(qiáng)劑進(jìn)入混凝內(nèi)部,使增強(qiáng)劑的效果大大降低;電通量隨著噴涂齡期的延長而增大,澆筑后1 d噴涂,其電通量值最小,噴涂效果最佳,原因可能是澆筑后1 d進(jìn)行噴涂,混凝土內(nèi)部存在未水化的自由水成為增強(qiáng)劑的輸送介質(zhì)。

        2.2 抗壓強(qiáng)度結(jié)果及分析

        抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

        通過試驗(yàn)數(shù)據(jù),繪制成抗壓強(qiáng)度變化圖,如圖4所示。

        表3 噴涂增強(qiáng)劑后抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果 MPa

        圖4 抗壓強(qiáng)度結(jié)果

        從圖4中可以看出,噴涂增強(qiáng)劑后,混凝土強(qiáng)度均有不同程度的提高;抗壓強(qiáng)度隨著氫氧化鈣溶液濃度的降低而提高,當(dāng)飽和混凝土的方式為0.04%的氫氧化鈣溶液時,其抗壓強(qiáng)度最大;抗壓強(qiáng)度隨著噴涂齡期的延長而減小,澆筑后1d噴涂,其抗壓強(qiáng)度最大,噴涂效果最佳。

        3 結(jié) 論

        通過電通量試驗(yàn)及抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),得出結(jié)論如下:

        (1)增強(qiáng)劑的使用受噴涂時間和氫氧化鈣濃度的影響,當(dāng)飽和方式為0.04%的氫氧化鈣溶液并在1 d后噴涂增強(qiáng)劑可以使得增強(qiáng)劑達(dá)到最佳的防護(hù)效果;

        (2)當(dāng)氫氧化鈣溶液濃度超過0.04%時,反而使得氫氧化鈣附著在混凝土表面,從一定程度上阻礙了增強(qiáng)劑進(jìn)入混凝內(nèi)部,對增強(qiáng)劑的效果大大降低;

        (3)混凝土內(nèi)部存在未水化的自由水成為增強(qiáng)劑的輸送介質(zhì),因此,越早進(jìn)行增強(qiáng)劑的噴涂,混凝土表面強(qiáng)度和抗?jié)B性能的提高效果越明顯。

        參考文獻(xiàn):

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