白英杰

（大慶石化公司腈綸廠(chǎng)，黑龍江 大慶 163714）

1 混凝土的組成、結(jié)構(gòu)及滲漏原因分析

1.1 水泥膠凝體系的大面積現(xiàn)象

水泥砂漿是由水泥、砂子和水三者組成的。當(dāng)充分拌和后，加入的水和水泥顆粒會(huì)把每粒砂子分隔開(kāi)來(lái)，因?yàn)槊苛Ｉ白釉诮M成和性質(zhì)上沒(méi)有什么差別，因此在水砂漿中，可以把砂子看作一個(gè)固相，而把水泥粒子看作另外一個(gè)固相，而水膜則以液相存在。故該體系的界面有固—液界面和固—固界面。通常，其中的水泥顆粒大小只有1～50μm，他的尺寸是非常小的。一般物質(zhì)越分散，表面積便會(huì)越大。例如：根據(jù)吸氮法測(cè)得的水泥顆粒的表積為2000cm2/g。經(jīng)計(jì)算，制備水泥用量為400kg/m3的混凝土?xí)r，加入的水泥粉末的表面積達(dá)8000000m2。如果把骨料的表面積(比水泥表面積少很多)也加進(jìn)去，則1m3混凝土拌和物中，固相顆粒的表面積為1000m2。從上述數(shù)據(jù)便可以看出，水泥膠凝體系中表面積是很大的，這一數(shù)據(jù)也是混凝土系多孔非均質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的最好佐證，是混凝土多孔性的大致量度。

1.2 混凝土的通路及其形成

在制備混凝土拌和物時(shí)，加入的水應(yīng)該均勻地以一層薄膜把水泥顆粒和骨料整個(gè)表面都潤(rùn)濕起來(lái)，但是水有很大的表面張力，它大大妨礙了水在混凝土拌和物固體顆粒上的均勻分布。因此，在制備混凝土和砂漿時(shí)，為了提高和易性，便應(yīng)多加水，以利于攪拌和澆筑，達(dá)到易于施工的目的。相反，為了得到密實(shí)和堅(jiān)硬的混凝土，又必須盡量少加水。例如，水泥硬化過(guò)程中，只有水泥重量20%～25%的水量與水泥化學(xué)相結(jié)合，生成決定混凝土強(qiáng)度的某些堅(jiān)硬水化物。但是在混凝土的實(shí)際澆灌中，即使有混凝土的震動(dòng)和其他有效的密實(shí)方法的情況下，添水量一般也會(huì)達(dá)到水泥量的40%～45%，甚至達(dá)到60%～80%或更多。當(dāng)水灰比大時(shí)，與水泥不起化學(xué)反應(yīng)的那一部分水，在混凝土硬化時(shí)，會(huì)從混凝土中蒸發(fā)出來(lái)，引起混凝土的很大收縮，并殘留空隙。其空隙有時(shí)很大，開(kāi)敝，毛細(xì)孔相互連通。這樣就會(huì)降低混凝土的抗彎、抗壓強(qiáng)度，增大吸水吸濕能力，增加腐蝕性介質(zhì)的擴(kuò)散滲透能力，從而使混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性降低。因此可以得出：多的調(diào)和水量是構(gòu)成混凝土體內(nèi)分布著大小不同的微細(xì)孔的根本原因。

1.3 混凝土內(nèi)微細(xì)孔的類(lèi)型

（1）凝膠孔。凝膠孔是水泥凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的孔隙，它約占凝膠網(wǎng)絡(luò)體積的28%，孔的尺寸為1.5～3.0nm,比水分子僅大一個(gè)數(shù)量級(jí)。水的滲透系數(shù)很小，約為10-14cm/s，因此，可以認(rèn)為凝膠孔是不透水的。

（2）毛細(xì)孔。雖然水泥水化生成的固相體積為原水泥體積的2.1倍，但水泥水化物仍不足以完全填滿(mǎn)最初被水分子占滿(mǎn)的空間。水泥水化過(guò)程中，當(dāng)多余的水分蒸發(fā)后，會(huì)在混凝土中留下毛細(xì)孔隙。毛細(xì)管直徑一般為10～100nm。當(dāng)水灰比越大時(shí)，蒸發(fā)后留下的毛細(xì)管孔隙越多，孔徑也越粗，滲水的可能性也就越大。

（3）沉降縫隙。澆灌混凝土拌和物后，由于保水性不良，產(chǎn)生砂、石沉降，水分上升，其中一部分沿著毛細(xì)管道析出至混凝土表面，形成外表泌水。另一部分則聚集在粗骨料下面，稱(chēng)為內(nèi)部泌水，形成積水層。當(dāng)水分蒸發(fā)后，便會(huì)在混凝土的內(nèi)部形成樹(shù)根狀連通的沉降縫隙。

（4）內(nèi)部裂紋。在大體積混凝土中，會(huì)產(chǎn)生溫度梯度。混凝土結(jié)構(gòu)的外層，由水和空氣來(lái)冷卻。而在混凝土的中心部位，可能會(huì)增溫。因此，在混凝土體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，形成內(nèi)部裂紋。

（5）結(jié)構(gòu)縫、施工縫、變形縫。混凝土結(jié)構(gòu)施工中的伸縮縫，新舊混凝土之間的連接縫，混凝土與鋼結(jié)構(gòu)及其他材料之間的連接縫，混凝土塊體受力不均產(chǎn)生的變形縫，商品混凝土和砂漿過(guò)早凝結(jié)造成的裂縫孔洞等，均會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)縫、施工縫及變形縫，這些均是造成混凝土結(jié)構(gòu)漏水的一些常見(jiàn)的原因。

（6）腐蝕滲漏。在酸性介質(zhì)作用下，酸和混凝土中的Ca(OH)2發(fā)生中和作用，使混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞；在蒸餾水和脫離子水的作用下，混凝土?xí)l(fā)生溶解破壞；在鎂鹽作用下，則會(huì)發(fā)生離子交換而造成混凝土的破壞等，另外，某些鹽類(lèi)化合物如尿素等，滲入混凝土內(nèi)后結(jié)晶，體積膨脹等，最終也會(huì)導(dǎo)致混凝土的腐蝕滲漏破壞。

2 混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕滲漏的治理

2.1 漿料的選擇

為了堵塞混凝土內(nèi)部的漏水通路，采用具有黏結(jié)和密封兩種功能為一體的彈性密封膠。目前較好的這類(lèi)品種有有機(jī)硅類(lèi)、聚硫橡膠類(lèi)及聚氨酯類(lèi)，由于聚氨酯類(lèi)具有優(yōu)良的耐磨性，彈性、低溫柔韌性，耐油性、耐候性，耐生物老化性，機(jī)械強(qiáng)度大，應(yīng)用范圍廣，性能可調(diào)，壽命長(zhǎng)、價(jià)格適中，因此我們選用了雙組份聚氨酯作為混凝土堵漏的漿料。

2.2 聚氨酯雙組份的反應(yīng)

聚氨酯雙組份中的多異氰酸酯是制備聚氨酯軟泡的主要原料之一，如甲苯二異氰酸酯(TDI)、多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)等。在它的分子結(jié)構(gòu)式中均含有多個(gè)NCO基，-NCO的結(jié)構(gòu)式為-N=C=O，含有高度不飽和的雙鍵，化學(xué)性質(zhì)非常活潑。其中三種元素獲得電子的能力是0＞N＞C,電負(fù)性的順序是O(3.5)＞N(3.0)＞C(2.5)。在＞C=O中，C、O間形成的共價(jià)鍵能為733KJ，在＞C=N中,C、N間形成的共價(jià)鍵能為553KJ。因此，在NCO中碳氧鍵相對(duì)于碳氮來(lái)說(shuō)是穩(wěn)定的。由于靜電誘導(dǎo)效應(yīng)，電子云向氧原子偏移，致使氧電子云密度增加，氮電子云密度略高，碳電子云密度最低，顯示所謂正價(jià)，形成親電中心。而氧原子形成親核中心，吸引氫原子而形成羥基。不飽和碳原子上羥基不穩(wěn)定，最終會(huì)重排成氨基甲酸酯基。例如，當(dāng)-N=C=O基團(tuán)與親核試劑胺類(lèi)、酚類(lèi)、醇類(lèi)、水、羧酸等反應(yīng)時(shí)，由于動(dòng)態(tài)效應(yīng)，含活潑氫的親核試劑向碳原子進(jìn)攻，發(fā)生如下加成聚合反應(yīng)。生成聚氨基甲酸酯。

雙組份中的另一個(gè)主要原料是聚醚多元醇，制備聚氨酯常用的聚醚多元醇是以低分子量多元醇、多元胺或活潑氫的化合物為起始劑，與氧化烯烴在催化劑的作用下開(kāi)環(huán)聚合而成。聚醚多元醇分子量較低，呈液態(tài)，便于注射。一般制備聚氨酯常用的聚醚多元醇有：聚氧化丙烯二醇(PPG)，聚氧化丙烯三醇、四羥丙基乙二胺(N-403)、四氫呋喃——氧化丙烯共聚二醇(Ng210、Ng215、Ng220)等。

2.3 聚氨酯料漿反應(yīng)的堵漏機(jī)制

上面反應(yīng)式中的H-A，可以代表聚醚多元醇，也可以代表H-OH等，當(dāng)組份1異氰酸酯漿料和組份2聚醚多元醇漿料混合后，在催化劑(如有機(jī)錫類(lèi)化合物)作用下，便會(huì)按上述反應(yīng)式發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，使分子鏈迅速增長(zhǎng)，黏度增加，交聯(lián)成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、體積增大2～3倍的彈性海綿體。它具有良好的抗?jié)B和延伸性，最終，將混凝土內(nèi)全部漏水通道堵塞，達(dá)到堵漏的目的。如果異氰酸酯迂濕氣(HOH)在催化劑(如叔胺類(lèi)物質(zhì))作用下，還會(huì)產(chǎn)生CO2氣體。CO2氣體可使生成的具有彈性的聚氨酯高分子化合物對(duì)混凝土內(nèi)的裂縫具有擴(kuò)散擠壓作用，使它滲向混凝土的孔隙中，形成致密的黏結(jié)。這種兩次性滲透作用是許多其他堵漏材料無(wú)法比擬的。

2.4 雙液高壓慢滲注漿堵漏施工

注漿堵漏的工藝流程一般為裂紋漏源的確定和清理→鉆孔→表面封縫→通風(fēng)檢查→注漿→封孔處理→待凝檢查→表面處理。根據(jù)我公司的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)擇其要點(diǎn)介紹如下：

（1）確定滲漏點(diǎn)。

（2）鉆孔。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)厚度、裂縫的寬窄、流量的大小等不同情況，決定鉆孔的位置、深度及布孔的間距。

（3）注射機(jī)雙液高壓注漿；注漿是利用專(zhuān)業(yè)技術(shù)。高壓雙液堵漏注射機(jī)所產(chǎn)生的巨大壓力(10MPa以上)，將雙組份漿液在注漿設(shè)備中充分混合，通過(guò)單向閥注漿咀注入混凝土內(nèi)部裂縫，將縫隙中原有水份趕出，使藥劑以裂紋中間部位為中心，向四周擴(kuò)散，在混凝土內(nèi)完成固化反應(yīng)。反應(yīng)完成后，形成的固結(jié)體內(nèi)存在微小閉孔氣泡，仍保留一定壓縮能量，使固結(jié)體永久具有脹力，將裂紋永久性堵住，從而達(dá)到徹底堵漏的效果。

3 應(yīng)用實(shí)例

利用這項(xiàng)堵水技術(shù)成功地解決了紡絲廠(chǎng)房樓板滲漏問(wèn)題，做到了堵后滴水不漏。