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)：

[1] 祝小靚，丁建彤，蔡躍波，等.基于溫度-應(yīng)力試驗(yàn)的自生體積變形計算起點(diǎn)的研究[J].水利學(xué)報，2017，48(2)：210～216.

[2] 曹軍尉．淺析滲透結(jié)晶材料對混凝土微裂縫的修補(bǔ)[J].有色金屬設(shè)計，2013(02)：43～46.

[3] 祝小靚，蔡躍波，丁建彤.微膨脹抗沖磨混凝土抗裂性研究與進(jìn)展[J].混凝土，2017(3)：134～137.

[4] MEIRA G，ANDRADE C，ALONSO C，et al.Durability of concrete structures in marine atmosphere zones-the use of chloride deposition rate on the wet candle as an environmental indicator[J].Cement and Concrete Composites，2010，32(3)：427～435.

[5] 王昊，李鵬程，毛洪錄，等.水泥混凝土路面早期裂縫影響因素分析[J].山東大學(xué)學(xué)報：工學(xué)版，2012，42(5)：108～112.

[6] 張永明.水泥基滲透結(jié)晶型防水材料試驗(yàn)方法探討[J].中國建筑防水，2006(01)：68～71.

[7] 歐陽勁.水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的工程應(yīng)用[J].長沙鐵道學(xué)院學(xué)報(社會科學(xué)版)，2013(01)：193～194.

[8] 劉騰飛.水泥基滲透結(jié)晶型防水材料功能及組分作用分析[D].北京：清華大學(xué)學(xué)位論文，2011.

[9] 陳光耀，吳笑梅，樊粵明.水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的作用機(jī)理分析[J].新型建筑材料，2009(08)：68～71.

[10] 楊斌.水泥基滲透結(jié)晶型防水材料及其標(biāo)準(zhǔn)[J].新型建筑材料，2003(09)：50～53.

[11] 鮑旺，韓冬冬，倪坤，等.水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料作用機(jī)理研究進(jìn)展和分析[J].新型建筑材料，2011(09)：79～83.

[12] 游有鯤，繆昌文，劉加平，等.水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的性能研究[J].化學(xué)建材，2005(06)：28～32.

[13] 王眺，戴建國，楊林虎，等.硅烷憎水處理混凝土的氯離子電場遷移模型研究[J].土木工程學(xué)報，2017(1)：20～27.

[14] ASTM.Standard test method for electrical indication of concrete’s ability to resist chloride ion penetration(C1202-12)[S].West Conshohocken：American Society for Testing and Materials，2012.

[15] 郭偉，秦鴻根，孫偉，等.外加劑與水膠比對混凝土氯離子滲透性的影響[J].硅酸鹽通報，2010，29(6)：1478～1483.