水泥基防水材料

水泥基防水材料（精选12篇）

水泥基防水材料 篇1

1 概述

近年来, 国内外研究者在建筑工程以及其他的工程材料的研究和开发中, 利用超细水泥基粉体材料自身赋予的优良特性, 使其得到了广泛的应用。如超细水泥在灌浆工程以及油田井下修井作业中的应用。同时超细水泥粉体材料在研究和开发先进水泥基材料领域 (如DSP的研究和开发) 也取得了重大进展, 它的应用促成了传统水泥基材料性能质的飞跃, 成为水泥基材料由传统材料向高新技术材料转化的重要开端。

2 超细水泥基材料在各类工程中的应用

早在二十世纪70年代, 出于保护环境的目的, 随着有害有毒化学灌浆材料的禁止使用, 最初的超细水泥大批开发于日本和美国, 这类超细产品主要是通过采取适宜的粉磨工艺和高效选粉设备来生产。其比表面积通常在1000m2/kg左右, 平均粒径在2~4μm, 最大粒径小于15μm。表1列出了超细水泥的一些性能。

在灌浆工程中, 利用超细水泥高的渗透能力和快硬性能, 能使岩层得以固结。通常采用净浆固结不稳固地层, 如易被破坏的砂岩层和其它地层。超细水泥还可用于地层裂缝的修补、地砖粘合剂以及地基底土的堵水等;超细抗硫酸盐型水泥可应用于耐硫酸盐侵蚀的工程如大坝的灌注工程、护墙的修复以及有毒或放射性物质的密封等。

超细水泥在石油工业的固井工程中的特殊作用也越来越重要, 目前国内外采用超细水泥进行挤水泥作业, 以修复采油套管及地层的裂缝, 特别是开采井套管裂缝的修补。细小的超细水泥颗粒能穿过井眼及四周地层的裂缝, 能有效地封堵地层的裂缝, 起到永久防水的目的, 从而防止油井水串、气串的发生。在这类修补作业中, 对超细水泥的粒径要求更为严格, 一般要求水泥的最大粒径应小于10μm, 平均粒径在2μm左右。而且井下温度、压力以及苛刻的化学环境条件对水泥基材料也提出了更高的要求。目前国内根据油井井况及使用环境的不同, 已开发出适用于不同温度、压力条件下的超细系列油井水泥, 并成功地在大庆、胜利、中原和新疆等油田的修井工程应用, 取得了良好的社会和经济效益。

3 超细水泥基材料在先进水泥基材料中的应用

随着建筑业、海洋业和交通业等的飞速发展, 超高、超长、超强和在各种严酷条件下使用建筑物的出现, 对水泥与混凝土材料提出了更高的要求。为此, 美国的先进水泥基材料科学与技术中心 (NSF) 于20世纪80年代末启动了为期10年的研究项目, 研究方向主要为未来胶凝材料, 其目的是把传统的低技术含量的水泥与混凝土材料推向高新技术领域进行研究和开发。目前这类材料主要有MDF材料 (Macro Defect Free Cement) 、DSP材料 (Densified System Containing Homogenously Arranged Ultra-fine Particles) 以及CBC材料 (Chemically Bonded Ceramics) 等。而DSP材料主要是由细磨的波特兰水泥 (平均粒径在10~15μm) 和颗粒组成为50Å~0.5μm均匀分布的超细粉体 (包括硅灰、矿渣、粉煤灰等) 组成[1]。通过采用分散剂和超塑化剂消除颗粒之间的表面力聚集作用和大幅减少需水量, 显著地降低水泥硬化体结构的空隙率, 实现水泥基材料的高强化[2]。通过与纤维复合得到的抗压强度达270MPa以上、抗弯强度在70MPa以上的水泥基复合材料[3]。DSP材料在丹麦等国已实现商品化。其主要性能与其他材料的性能比较列于表2。

由于DSP材料的抗压强度、抗弯强度、弹性模量以及材料的韧性等性能较传统水泥具有不可比拟的优越性, 这类新型材料在特殊工程、高强复合材料、模具材料等方面将有比较广阔的应用潜力。

四、结束语

本文对超细水泥基材料的研究和应用作了一些综述。由于超细水泥基材料自身赋予的优良特性, 使这类材料得到了较广泛的应用, 如超细水泥在灌浆工程以及油田井下修井作业中的应用;以及在研究和开发先进水泥基材料 (如DSP的研究和开发) 方面的应用, 它的应用促成了传统水泥基材料性能质的飞跃, 成为水泥基材料由传统材料向高新技术材料转化的重要开端。随着研究的深入, 超细水泥基材料的应用领域将会越来越广阔。

参考文献

[1]O.Popoola, and W.M.Kriven, and J.F.Young, proc.XIIthint.Congr.Electron Microscopy, San Francisco, CA (1990) .

[2]W.Sinclair and G.W.Groves, Mater.Res.Soc.Symp.Proc., 42, 31-37 (1985) .

[3]R.F.Falkner, M.S.Thesis, Univ.Illinois (1989) .

水泥基防水材料 篇2

新世纪国际水泥工业的发展趋势是以节能、降耗、环保、改善水泥质量和提高劳力生产率为中心，实现清洁生产和高效率节约化生产，走可持续发展的道路。研究的重点主要是围绕水泥工业节能降耗、减少厂有害气体(C02、S02和NOx等)排放以及低品位原燃料、工业废弃物的资源化利用等方面，具体表现在两个方面：一是国际水泥工业技术与装备上新型干法水泥生产技术向着大型化、节能化以及自动化方向发展，如高效预热分解系统、第三代“控制流蓖板”和第四代“无漏料横杆推动”蓖式冷却机、新型辊式磨及混压机粉磨系统、自动化控制及网络技术、新的熟料烧成方法如流态化床和喷腾炉烧成技术、高效除尘技术、炯气脱硫除氮技术等的开发和应用，使水泥工业进入现代化发展期。二是水泥及水泥基材料的研究是以水泥的生态化制备、先进水泥基材料、水泥的节能和高性能化、废弃物出资源化利用以及水泥制备和应用中的环境行为评价和改进等方面为研究开发重点，两者相辅相成，推动了水泥工业的可持续发展。

一、水泥的生态化制备和生态水泥的发展

随着科学技术的发展和人们环保意识的增强，水泥工业的可持续发展越来越得到重视，自20世纪70年代开始，美国、法国、德国、日本等工业发达国家就已研究和推进废弃物替代天然资源的工作，并在二次能源的资源化利用方面取得良好进展。

生态水泥的研究也是目前水泥研究的热点之一。生态水泥是一种新型的波特兰水泥，其中含有20％左右的C11A7.CaCl2(代替C3A)，它适用于建造房屋、道路、桥梁和混凝土制品等。这种水泥的研制不仅解决了城市及工业垃圾处理问题，而且还通过垃圾的循环利用系统保护了环境。

二、先进水泥基材料的研究

随着建筑业、海洋业和交通业等的飞速发展，超高、超长、超强和在各种严酷条件下使用建筑物的出现，对水泥与混凝土材料提出了更高的要求，高强度、长寿命、低环境负荷是当代水泥材料发展的主要方向。先进水泥基材料以现代材料科学理论为指导，以未来胶凝材料为主要研究目标，其目的是把传统的水泥与混凝土材料推向高新技术领域进行研究和开发。

三、以节能为中心低钙水泥熟料体系的研究和开发

从水泥矿物着手开发节能型矿物体系，即低烧成温度及易磨性好的矿物和矿物体系，是实现水泥工业节能、环保的有效技术途径。因此，降低熟料组成中CaO的含量，即相应增加低钙贝利特矿物的含量，或引入新的水泥熟料矿物，可有效降低熟料烧成温度，减少生料石灰石的用量，从而降低熟料烧成热耗。

目前，国内外已先后开发出了硅酸盐体系等节能矿物体系。其中在承担国家“九五”和“十五”科技攻关项目的研究工作中，由中国建筑材料科学研究院研制、开发并应用于国家重点工程的高贝利特水泥(即低热硅酸盐水泥)是近年来国内外在水泥基材料研究的又一重大突破。该水泥与通用硅酸盐水泥同属硅酸盐水泥体系，即熟料Ⅱ矿物也是由C3S、C2S、C3A和C4AF组成，两者不同之处主要是：高贝利特水泥是以贝利特矿物(C2S)为主，其含量在50％左右。低热硅酸盐水泥的研制成功，在制备工艺技术上解决了C2S矿物的活化的高活性晶型的常温稳定这两个国际难点，并首次实现了在水泥回转窑系统直接制备高活性的高性能低热硅酸盐水泥熟料。以硅酸二钙为主导矿物的低热硅酸盐水泥在制备工艺上具有低资源能源消耗、低环境负荷和低综合生产成本等特点，其烧成温度为1350-C左右，比通用硅酸盐水泥低100qC，烧成过程中C02、S02、NO等废气排放量降低10％以上；在水泥性能上，低热硅酸盐水泥28d抗压强度与通用硅酸盐水泥相当，后期强度高出通用硅酸盐水泥510MPa，而水泥的水化热低于通用硅酸盐水泥20％以上，实现了水泥的低热、高强和高性能、此外，由于其熟料中的c3s和c3A含量低，因而低热硅酸盐水泥还具有优异的抗硫酸盐性能、抗折强度高，干缩低，耐磨性能好等特性，能很好地满足高性能混凝土的高工作性、高强度和高耐久性三大技术要求，尤其适用于高性能混凝土、高强高性能混凝土、水工大体积混凝土的制备。

四、高胶凝性高钙水泥熟料体系的研究．

“高性能水泥制备和应用的基础研究”是国家重点基础研究发展规划项目，以实现水泥的高性能化为研究目标，主要围绕以下三个方面开展研究工作：提高水泥熟料的胶凝性，提高性能；通过对了业废弃物进行合理的活化处理，开辟出能够调节水泥性能的新的辅助胶凝组分，尽可能大量地取代水泥料；通过大幅度提高水泥应用过程中的水泥基材料耐久性，延长建筑物安全使用寿命，大幅度降低水泥的长期需求量，建立由高胶凝性水泥熟料与低钙的性能调节型材料共同构成的强度与耐久性兼优的高性能水泥材料新体系，实现水泥和水泥基材料的高性能化和生态化。高胶凝性水泥熟料体系的研究主要集中在CaO-Si02-A1203-Fez03体系硅酸盐熟料矿物体系，主要技术路线在于提高熟料中C2s在含量至70％左右、通过掺杂技术实现新型干法水泥生产烟烧工艺条件下的烧成，以水泥熟料形成理论为依据，有效指导高胶凝性水泥熟料的制备过程。

通过前期大量的研究，高胶凝性高C3s含量硅酸盐水泥熟料矿物体系的研究已取得以下方面的技术突破：建立了CaO-Si02-A1-03-Fez03体系高C2s熟料体系矿相匹配优化理论和适用于实际水泥生产的熟料率值控制方法；建立了高胶凝性、高C3s不含过硅酸盐水泥熟料矿物体系的掺杂理论和掺杂技术，发现了针对硅酸盐熟料体系的高温掺杂效应和低温矿化效果的差异，在此基础上提出了实现高C3S含量硅酸盐水泥熟料高胶凝化的多元复合掺杂理论；建立了C3S晶格畸变形成C3S在固溶体晶体高对称性、实现矿物高度介稳化和高活性的高胶凝化理论。目前已实现在工业化生产中，在熟料中C3S含量70％左右的情况下，熟料28d抗压强度达到70MPa以上。

五、工业废弃物的资源化、无害化利用的研究

随着全球经济的发展和工业化进程加快，每年都有大量的废渣排放，主要有粉煤灰、炉渣、高炉矿渣、钢渣、钢渣、煤矸石、特种冶金渣、电石渣、锂渣、碱渣等。为了保护环境、变废为主和保持可持续发展，世界各国水泥学者已开展了大量的研究工作并将取得大量的研究成果应用于水泥混凝土生产中，我国早在20世纪50年代就开始了对工业废渣的利用研究，目前对量大面广的一些工业废渣如粉煤灰、矿渣等的综合利用已经形成了一系列相当成熟的综合利用技术，并已广泛应用于水泥生产、混凝土掺合料和混凝土制品中。

水泥基防水材料 篇3

【摘 要】随着建筑市场的日益发展和人们关于环境保护意识的逐步提高，许多新型建筑材料正在不断的出现在我们的工作或日常生活中，其中防水工程作为建设工程中的重要组成部分之一，也同样涌现了许多新型材料和新工艺，水泥基渗透结晶型防水涂料就是其中一种。水泥基渗透结晶型防水材料，在国内正式投入使用以有了十多年的历史，由于其出色的防水效果已逐渐成为地下混凝土结构防水堵漏工程的主要新型防水材料。

【关键词】水泥基；防水特性；施工工艺

1.关于水泥基渗透结晶防水涂料的防水特性

（1）水泥基渗透结晶型防水涂料它的主要成分是用硅胶盐类水泥、石英砂等为基材，其中又掺入了多种高分子活性化学物质所组成的刚性防水涂层材料。水泥基渗透结晶型防水涂料的防水机理是通过掺入其中的活性化学物质利用水泥与混凝土本身固有的化学特性及多孔性，在水的作用下，借助渗透作用促使硅酸二钙与水化过程中生成的Ca（OH）2发生反应，在混凝土微孔及毛细管中传输、充盈、催化混凝土内的微裂和未完全水化的成分再次发生水化作用，从而起到增加混凝土自身密实度和提高混凝土强度的特性；水泥基渗透结晶型防水涂料中的高分子活性化学物质在渗透入混凝土内部后，遇水会生长成枝蔓状针或杆状型结晶体，在混凝土中形成不溶于水的结晶体，这种结晶体也就成为了混凝土的一个重要组成部分，结晶体既可以阻塞混凝土中的毛细孔道，也能够防止从任何方向而来的渗透，从而达到了混凝土自身永久防水的目的，由于水泥基渗透结晶型防水涂料的材料中掺入了多种高分子活性化学物质从而在国际上具有“生物水泥”之称。

（2）由于水泥基渗透结晶型防水涂料的主材是无机物，是依靠水化后长生的枝蔓状结晶体的生长使混凝土防水的，从而在正常条件下不会老化、变质、施工后的涂层不怕刺破，因此其防水作用是永久的。

（3）水泥基渗透结晶型防水涂料的主要材料成分采用了硅胶盐类水泥和石英砂，致使其不仅防水性能优越，而且还具有很强的抗酸碱腐蚀效果，是一种无毒、无味、无污染的环保型防水材料，故可以大面积的运用于饮用水和食品工业用混凝土建筑结构上。

（4）水泥基渗透结晶型防水涂料运输、储存方便，施工操作简便仅需现场按照比例加水拌合，即可作用在迎水面，也可作用于背水面；能在潮湿的基面上施工，也可在涂层表面做别的涂层。混凝土结构表面上不需要找平层，施工后也不需做保护层。

（5）水泥基渗透结晶型防水涂料的晶体可以阻挡水的渗透但不阻挡气体的通过，所以不影响混凝土的呼吸，使混凝土结构达到干爽、不潮。

2.关于水泥基渗透结晶防水涂料的施工工艺

2.1水泥基渗透结晶型防水涂料施工前的基层处理

（1）在混凝土基层表面施工时要对浮于基层表面的浮浆及污物进行处理，可以使用钢丝刷，打磨机或5%的盐酸溶液清洗基层，将混凝土表面的浮浆、返碱、尘土、油污以及表面涂层等杂物清除或清洗干净；在对混凝土表面污物进行清理的同时，应利用工具对混凝土表面光滑处进行粗糙处理，使其表面变成粗糙面更有利于水泥基渗透进混凝土内部发生结晶反应；然后用清水冲洗混凝土表面。在使用水泥基渗透结晶型防水涂料施工前，用水润湿施工面，以保证施工时混凝土的施工面潮而不湿，尽可能的让混凝土表面水饱和而不见明水，使混凝土表面具有完全湿润的粗糙面。

（2）对于特殊部位处理。对于穿墙孔或结构裂缝处理，只要缝宽大于0.4mm，首先均需要利用工具将缺陷处剃凿成U型槽，槽宽应不小于20mm，深度不大于25mm。剃凿完成后用水冲刷干净并除去表面的积水，再涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料浓缩剂和灰浆于U型槽内，待灰浆达到初步固化（施工后1～2小时），其次用工具将水泥基渗透结晶型防水涂料浓缩剂或堵漏剂的半干燥团料填满U型槽并捣实。最后再涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料即可。

（3）对混凝土蜂窝面结构及疏松结构处理，将混凝土面上所有松动的混凝土块及杂物利用工具剔除掉，直至见到坚硬的混凝土基层，再用水将表面冲刷干净，并在潮湿的基层上涂刷一层水泥基渗透结晶型防水涂料浓缩剂，随后用防水砂浆或防水细石混凝土填补并捣固密实。最后再在表面涂刷一层水泥基渗透结晶型防水涂料。

2.2水泥基渗透结晶型防水涂料的配制

（1）采用涂刷方法施工时，利用容器将水泥基渗透结晶型防水涂料的粉料与水倒入并使用搅拌机搅拌均匀，配合比一般应控制为粉料：水=5：2，无搅拌设备时也可使用人工搅拌，但必须将粉料与水搅拌均匀。

（2）采用喷洒方法施工时，利用容器将水泥基渗透结晶型防水涂料的粉料与水倒入并使用搅拌机搅拌均匀，掺水比例应适当加大，配合比一般应控制为粉料：水=5：3。

（3）采用涂抹方法用于填实孔洞，或用于U形槽的半干料团时，应加大粉料用量，利用容器计量配合比一般应控制为粉料：水= 6：1，利用机械拌和10～15s，待拌合物中出现较为松散的固体块后才能使用。

（4）在常温下水泥基渗透结晶型防水涂料的粉料与水搅拌后，经过30分钟水化反应后即会出现初步固化，所以搅拌好的水泥基渗透结晶型防水涂料应在搅拌后30分钟内使用完。

2.3水泥基渗透结晶型防水涂料施工方法

（1）关于涂刷施工时间的掌控：当水泥基使用于水工工程、或露天环境的混凝土结构时，应等待混凝土结构自身的各种收缩、变形都基本稳定后再开始进行涂刷作业。当水泥基使用于地下工程时，一般为了保证能够尽快进行室外回填的情况下，应在迎土面允许拆模后即开始涂刷作业。

（2）涂刷工具的选用及材料使用量：涂刷作业可采用半硬性鬃毛刷用力往复涂刷或用专门喷洒机具喷涂。涂料时用量一般应控制在0.8～1kg/m2。

（3）涂刷作业一般要求进行两遍涂刷，在第一遍涂料层即将达到初步固化后（约1～2小时），即可进行第二遍涂料涂刷。如果第一遍涂料干燥过快时，应立刻浇水湿润表面，然后再进行第二遍涂料涂刷。

（4）由于温度过低会影响高分子活性物质的渗透于水化，所以不能在周围环境温度低于4℃时施工。

2.4水泥基渗透结晶型防水涂料养护方法

（1）在水泥基渗透结晶型防水涂料的涂层固化时（约2小时）就要开始养护，养护时间不应少于72小时，需要每天进行洒水养护至少3次（如果天气过热或过于干燥，应增加洒水养护的次数）或利用潮湿的粗麻布覆盖表面。由于水泥基渗透结晶型防水涂料涂层在养护期需要与空气直接接触，来增加其中的活性化学物质的渗透效果，所以应严禁采用不透气的塑料薄膜等材料直接覆盖在涂层上。

（2）在养护过程中，水泥基渗透结晶型防水涂料的涂层必须避免雨水、大风、日晒、霜冻和泥浆的侵蚀。

（3）对于使用在存放液体的结构，比如水池，应保持7天的养护，在12～18天的完全固化期后方能投入使用。

（4）如果空气流通条件差，如沉箱或小的封闭的沉井，宜使用风扇或鼓风设备送风，以保证涂料接触足够的空气。

（5）地下结构涂刷水泥基防水涂料36小时后才能进行回填。如果涂刷后7天内回填，回填土必须湿润，以避免回填土从水泥基渗透结晶型防水涂料的涂层中吸收水分，影响渗透效果。

3.结语

溶胶改性水泥基材料的探讨 篇4

1 水泥基材料的改性与发展

1.1 掺和料的改性

随着优质活性矿物掺和料(Ⅰ级粉煤灰、矿渣微粉和硅粉等)的使用,减少了氢氧化钙含量,增加了水化硅酸钙凝胶的含量,改善了混凝土的孔结构和界面结构,使混凝土不仅力学性能提高,而且在诸多方面的耐久性也提高,得到了高性能混凝土[1]。如在高致密水泥基均匀体系中,硅粉起着作为堵塞孔隙的填料和与C3S水化时放出的Ca(OH)2发生化学反应,生成C—S—H凝胶的作用,同时有可能夹杂在C—S—H凝胶层之间,使两相之间的结合非常牢固。由此获得的抗压强度可高达270 MPa。

1.2 外加剂的改性

混凝土外加剂的使用是混凝土技术的重大突破,外加剂已成为混凝土中的第5组分。减水剂的吸附分散作用使得水泥颗粒相互分散包裹的游离水被释放出来,从而有效地增加了混凝土拌合物的流动性;它的润湿润滑作用降低了拌合物系统的表面张力,水泥颗粒的润湿程度增加,水泥颗粒表面的溶剂化水膜进一步增加了颗粒之间的滑动能力。故少量的水就较容易地将混凝土拌合物拌合均匀。减水剂促使混凝土在较低用水量和较低水灰比的条件下具有流动性,并获得成型密实的高强度混凝土。

1.3 聚合物的改性

聚合物改性水泥基材料主要体现在孔结构上,随聚合物/水泥比例的增加,水泥硬化浆体的总孔隙率降低,其中直径大于400 nm的大孔比例降低,而小于150 nm的小孔比例增加。还体现在希望聚合物与水泥水化产物间有化学键合,以提高其力学性能和耐久性能[1]。

例如,无宏观缺陷水泥硬化浆体(MDF)是通过水溶性聚合物与水泥加上少量水经强烈机器搅拌后制得的,水泥硬化浆体的总孔隙率降至1%左右。由于空间的限制,晶体无法长大,从而避免了断裂沿着较弱的界面或从解理面穿过,显著地提高了抗折强度,其理论抗折强度可达150 MPa。现在工程中大量使用的聚合物水泥防水涂料和各种聚合物干混砂浆等均是聚合物改性水泥基材料的结果。

1.4 复合改性

复合改性应用得最好的是活性粉末混凝土。水泥基材料强度的提高主要是以最紧密堆积密实理论为模型的。首先,通过对组成材料颗粒级配的选择,使不同粒径的组成材料形成一个较高密实的体系;其次,采用高效减水剂使混凝土用水量大大减少,可降低孔隙率;再次,掺入硅粉等超细矿粉,可通过填充作用、火山灰作用等消除部分混凝土内部孔隙;最后,在成型过程中施加压力以消除被混入的空气和伴随水化反应而产生的化学收缩。

现有的聚合物水泥防水涂料和各种聚合物干混砂浆等均使用了复合改性。如自流平砂浆,采用了硅粉和粉煤灰掺和料,采用了高效减水剂、消泡剂、可再分散胶粉,还采用了最大粒径为600μm的石英质级配砂作骨料。

2 纳米矿粉对水泥基材料的改性

2.1 纳米矿粉改性的必要性和成果

从普通混凝土(抗压强度为10~60 MPa)、高强混凝土(60~100 MPa)到高性能混凝土和超高性能混凝土(如活性细骨料混凝土,抗压强度可达200~800 MPa)的发展均离不开对水泥硬化浆体结构的改进、对水化硅酸钙凝胶结构的改进、对水泥硬化浆体与骨料界面的改善[2,3]。在水泥硬化浆体中,氢氧化钙约在1 d龄期就已经结晶,而且易在水泥硬化浆体和骨料的界面形成取向一定的氢氧化钙晶体。氢氧化钙还会在1~7 d龄期内大量地形成,这对界面粘接强度、混凝土的早期强度不利。近30年来已有许多研究者对硅粉改善界面结构、细化界面氢氧化钙晶粒和降低界面氢氧化钙的取向程度作了研究,取得了较好的成果[1,2,3]。但由于硅粉早期活性的有限性,硅粉还不能在1~3 d龄期内有效地吸收界面上的氢氧化钙。显然,有必要选择一种高活性的掺合料,有效地吸收早期析出的氢氧化钙,细化氢氧化钙晶粒,以提高水泥浆和骨料的界面强度。因此,对于高性能混凝土仍有进一步改善界面的余地。

已有研究成果证实,纳米Si O2的火山灰活性远比硅粉的高,但没有高得惊人。因为在普通水泥中掺入2%~3%的纳米Si O2,对水泥浆体的稠度和凝结硬化速度影响不大。若在掺硅粉的高性能混凝土中,再掺入1%~3%的纳米Si O2,有望制成性能更好的混凝土。这是因为纳米Si O2能填充在更细小的空隙中,能比硅粉更快更有效地吸收掉水泥水化早期放出的氢氧化钙,更快更有效地改善水泥硬化浆体和骨料之间的界面,细化氢氧化钙晶粒。从而提高混凝土的物理力学性能和耐久性[4,5,6,7,8]。在纳米Si O2掺量为3%时,高强混凝土的7 d、28 d抗压强度分别可增加26%、22%,抗折强度分别可提高48%和56%(见表1)。

2.2 纳米矿粉的分散能力和有效性

由气相工艺得到的纳米Si O2,也称为纳米气相白炭黑,是微粒尺寸在纳米级(1~100 nm)的Si O2微粉,属于新型无机纳米材料,具有卓越的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应。可被广泛应用于橡胶、塑料、涂料、密封胶、陶瓷等诸多行业。由于纳米粉体材料表面原子比率高、比表面积大、羟基覆盖率高等特点,给其带来了极易团聚的弱点,分散难已成了其进一步推广应用的瓶颈。这不但需要专用的分散设备,操作复杂,而且得到的只是Si O2团聚体的分散体,远非单个纳米颗粒的分散体,颗粒粒径一般在几百至几千纳米。由于分散颗粒过大,无法克服颗粒间的范德华力,严重地降低了纳米Si O2的利用率,抑制了其优异性能的充分发挥,大大降低了使用效果。

采用0.5%~1.0%的硅烷偶联剂处理的纳米Si O2,分散性虽好,但表面活性可能会降低。

以胶粒结构致密、杂质含量低的优质硅溶胶为原料,通过加入胶体保护剂、封闭胶体表面羟基以及萃取溶剂等方法,进行纳米Si O2粉体的生产,产品具有纯度高、表面可控性好、表面修饰性好、微观粒子小等优点。通过特殊的表面处理手段,在不影响其活性的基础上,彻底解决纳米Si O2的团聚问题。这种纳米Si O2粉体,只需用普通的搅拌设备即可分散,产品在分散性、增稠可控性等方面明显优于气相白碳黑。

总之,纳米Si O2粉体要在水泥基材料中达到均匀分散很困难。越是不易被分散,则利用率越低。

2.3 纳米矿粉的价格和实用性

纳米Si O2的价格大约为50元/kg,高性能混凝土中按7.5 kg/m3(约为胶材质量的1.5%)掺加纳米Si O2,那么混凝土要增加成本375元/m3。因此,在目前的价格条件下使用纳米矿粉来改性混凝土较难,除非是很重要的小工程。要么是故意炒作,以混凝土中掺加小于2 kg/m3的纳米材料,借高科技来开拓市场。因此,就目前来讲,纳米Si O2改性混凝土材料的实用性还很小。但在一些灵巧和精细的水泥基复合材料中可以进行实用性的研究。

3 溶胶对水泥基材料改性的可行性探讨

3.1 可优先采用的溶胶

3.1.1 硅溶胶

硅溶胶是无定形Si O2在水中的分散体系,其分子式可表示为m Si O2·n H2O。由先进工艺制得的硅溶胶产品,外观微乳白透明至半透明液体,Na2O含量(质量)不大于0.2%,Si O2含量(质量)10%~30%,密度(20℃)1.06~1.21 g/cm3,p H值8.5~10.5,黏度(20℃)不大于10 m Pa·s,粒径8~20 nm,可用水稀释。

生产硅溶胶的传统方法是离子交换法。该工艺一般是先将稀释、精制后的水玻璃溶液,通过阴、阳离子交换树脂置换,得到稀的硅酸溶液,然后再经造粒、浓缩得到相应成品。而今先进工艺“单质硅一步溶解法”是以单质硅为原料,在催化剂(氢氧化钠等)的作用下,直接与去离子水反应得到所需成品。所生产的硅溶胶具有杂质含量低、透明度好、胶粒均匀、结构致密等优点。

3.1.2 铝溶胶

铝溶胶的化学分子式为a(Al2O3·n H2O)·b Hx·c H2O,其中:Al2O3·n H2O为水合氧化铝,Hx为胶溶剂,系数:b

以往国内市场上销售的铝溶胶主要为盐酸法制得的盐铝胶,p H值2~3,呈较强酸性,产品的腐蚀性很强。国际市场上销售的一般为p H值4以上的铝溶胶,其在使用过程中放出的酸性气体比p H值为2~3的酸性铝溶胶低10倍以上。而今,以高纯度醇铝为原料,将醇铝水解生成Al OOH,用酸作胶溶剂进行胶解,开发出多种p H值为4~7、胶粒粒径在60 nm左右、透明性较好的铝溶胶产品,且产品具有更典型的胶体特征,其外观为半透明至透明的黏稠胶体。胶粒微观结构呈羽毛状,带正电荷,无毒、无臭,不挥发、不燃,高温脱水后生成活性氧化铝或高纯氧化铝。铝溶胶能与水和酸性硅溶胶以任意比例混合,但不能与碱性硅溶胶简单混用,和高分子乳液混合时也颇需选择。

3.2 采用溶胶改性的有利条件

含Si O2为30%的硅溶胶的价格为2.5元/kg,折算成含Si O2为100%时的价格为8.3元/kg。而纳米Si O2的价格为50元/kg。因此,硅溶胶具有价格优势。同时,硅溶胶还具有易分散性。硅溶胶中的Si O2粒径在8~20 nm,可用水稀释。在制备水泥基材料时,先可将硅溶胶稀释于拌合水中,再由拌合水带入拌合物中。这种由硅溶胶带入的纳米Si O2较易均匀地分布在水泥材料中,而且用量只要1%~2%的纳米Si O2就能达到改性的目的。如果使用纳米Si O2粉需要3%的掺量才能达到目的。

3.3 硅溶胶对水泥基材料的改性

3.3.1 硅溶胶对水泥净浆的改性作用

硅溶胶掺量对水泥净浆强度的影响结果见表2。

注:硅溶胶掺量以固体计;硅溶胶的含固量为30%,密度1.2 g/cm3;试件尺寸为40 mm×40 mm×160 mm。

由表2可见,在水灰比为0.30的条件下,使用42.5级普硅水泥,水泥净浆的强度均随着硅溶胶掺量的增加而提高。在1.5%硅溶胶掺量时,水泥净浆的3 d抗折强度、3 d抗压强度和28 d抗压强度均比不掺时提高20%以上。

3.3.2 硅溶胶对混凝土的改性作用

在水灰比为0.30的条件下,使用42.5级普硅水泥、矿渣微粉、河卵石和中砂,混凝土基本配比为:m(水泥)∶m(矿渣)∶m(砂)∶m(石)∶m(减水剂)=250∶250∶760∶1050∶10,研究硅溶胶掺量对混凝土强度的影响,结果见表3。

注:硅溶胶掺量以固体计;使用硅溶胶的含固率为30%,密度为1.2 g/cm3。

由表3可见,混凝土强度均随硅溶胶掺量的增加而提高。在1.0%硅溶胶掺量时,混凝土的7 d抗折、抗压强度均比不掺时提高15%以上。

4 结语

溶胶的胶粒尺寸在纳米级范围。特定的溶胶与纳米Si O2一样可作为水泥基材料的改性材料。

硅溶胶与铝溶胶可以混合使用,可以用水稀释。可以作为配制高性能水泥基材料的外加剂。

掺入硅溶胶,可以明显提高水泥净浆和混凝土的力学性能。与纳米Si O2相比,硅溶胶具有掺量较少、分散性好和价格较低的优势。

参考文献

[1]冯乃谦.高性能混凝土[M].北京:中国建筑工业出版社,1996:154.

[2]HFW Taylor.Nanostructure of C—S—H:Current Status[J].Adv.Cem.Bas.Mater,1993(1):38-46.

[3]XZ Zhang,WY Chang,TJ Zhang,et al.Nanostructure of Calcium Silicate Hydrate Gels in Cement Paste.[J].Am.Ceram.Soc,2000,83(10):2600-2604.

[4]叶青.纳米SiO2与硅粉的火山灰活性的比较[J].混凝土,2001(3):19-22.

[5]叶青.纳米复合水泥结构材料的研究与开发[J].新型建筑材料,2001(11):4-8.

[6]陈荣升,叶青.掺纳米SiO2与掺硅粉的水泥硬化浆体的性能比较[J].混凝土,2002(1):7-10.

[7]叶青,张泽南,陈荣升,等.纳米SiO2与水泥硬化浆体中Ca(OH)2的反应[J].硅酸盐学报,2003,31(5):517.

水泥基防水材料 篇5

施 工 方 案

编

制：

审

核：

批

准：

江苏弘盛建设集团东大行政楼项目部

二00五年十一月二日 JS水泥基聚合物防水涂料施工方案

一、简介：

该涂料是乳液和各种添加剂组成有机液料及各种添加剂组成的无机粉按一定比例（双组分）复合制成的防水涂料。外观质量液料为均匀，无结块的乳白色或浅灰色的混合液体，应均匀一致。

二、适用范围

JS聚合物防水涂料（复合防水涂料）可在潮湿或干湿的砖石、砂浆、混凝土、金属等各种保温层、防水层上（如：SBS卷材、聚氨酯涂膜等）直接施工，对于各种新旧建筑物及构筑物（例：屋面、地下、外墙、厕浴间以及隧道、桥梁、水池等），均可使用，此外，这种涂料经过调配也可用作粘结、密封材料使用。

三、施工方法

1、施工机具：大毛刷、小毛刷、大刮板、小刮板、木棒、电动高效搅拌机、小铁桶、扫帚、长柄滚刷。

2、基层处理：基面必须平整、牢固、干净、无明水。不平处须先抹平，有孔洞渗漏处须先进行堵漏处理，阴阳角应做成圆弧形。

3、配料：按规定的比例取样，用搅拌机充分搅拌均匀直至料内不含团粒（搅拌时间5分钟左右，最好不用手工搅拌）。打底层涂料的重量配比液体：粉料：水=10：7：14，其他涂层涂料的重量配比液体：粉料：水=10：7：2，加水量应在规定的范围内，在斜面、顶面或立面上施工，为了能挂住足够的涂料应不加或少加水；平面施工，为了涂膜平整可多加些水。

4、涂覆：根据工程的特点和要求，选择适当的方法，并严格按照施工方法所规定的进行施工。涂覆时应注意以下的主要内容：

（1）、选择适当的工具（滚子、刮板、刷子等）；（2）、涂料如有沉淀应随时搅拌均匀；

（3）、每层涂覆必须按施工工法的用量取料，切不能过多或过少；（4）、涂覆要尽量均匀，不能有局部沉积，并要求多滚刷几次使涂料与基层之间不留气泡，粘结严实；

（5）、各层之间的时间间隔以前一层涂膜干固不粘为准（一般需要3~6小时，现场温度低、湿度大、通风差、干固时间应较长些，反之短些）；

（6）、若防水层总厚度不够，可加涂层一层或数层；

5、保护层或装饰层施工，须在防水层完成后2天后进行，抹浆时，为了方便施工，可在防水防水层最后的一遍涂覆后，立即撒上干净的中粗砂。粘贴块体材料（如：瓷砖、马赛克、大理石等）时用复合防水涂料按液料：粉料=10：15~20调成腻子状，即可用作粘结剂。

四、竣工验收

（1）、搭接合理准确、收口严密，接缝平直无翘边现象。排水沟畅通。无渗漏；

（2）、大面积墙面无起鼓；

（3）、施工完后进行自检、互检。自检完后，应在业主、监理、施工单位三方在在场的情况下进行总检。并认真填写检验报告；

五、注意事项（1）、涂膜防水层施工完毕后，在未固化前不允许钢管碰破、踩踏，以免破坏涂膜防水层。

（2）、工人施工时做到防雨、防火，做到万无一失。

（3）、工人在施工时不准穿高跟鞋、钉鞋。如防水层被刺破可用刀子将破口周围挖开，再用防水涂料涂刷修补好。

（4）、施工完毕后，多余材料一定要密封存放。

江苏弘盛建设集团东南大学九龙湖校区行政办公楼项目部

水泥基防水材料 篇6

摘要：笔者长期从事路桥路基路面现场施工管理工作，对于常见软基路面的加固处理方法有自己的认识和理解。本文主要了介绍水泥搅拌桩的施工机理和在某工程道路软基加固中的应用，旨在于同行探讨学习，共同进步。

关键词：水泥搅拌桩；施工原理；施工应用

1、引言

水泥搅拌桩复合地基，是在地基中设置竖向强度较高的水泥搅拌桩，由桩体与桩周土共同承担上部荷载的一种人工地基，对提高地基承载力具有明显的效果。某工程道路路基软土地基采用该项技术进行软基加固，取得了良好的技术经济效益。

某工程路全长15.848公里。公里等级为一级公路，路面采用沥青砼路面，设计行车速度80km/m。本地区属珠江三角洲冲积平原，路基处于饱和状态淤泥和淤泥质软弱地基，设计采用水泥搅拌桩加固处理。

2、工程地质及水文地质概况

2.1工程地质条件

根据钻探揭露，沿线地层主要有：人工填土、海陆交互相沉积层、第四系冲洪积层、第四系残积层及基岩。现自上而下分述如下：

①人工填土层：主要为粘性土、砂土，呈松散～稍密状。

②第四系海陆交互相沉积层：根据物质成分及粒组组成的差异，该土层可分为以下10个亚层。

1）淤泥：灰黑色，饱和，流塑，主要由淤泥质粉粘粒组成，含贝壳及少量腐殖质。

2）粉质粘土：浅黄色、灰白色，湿，软塑～可塑，主要由粉粘粒组成，含较多中砂，无摇震反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。

3）中砂：灰白色、浅黄色、松散为主，主要由石英质中粒组成，磨圆度较差，分选性较好。

4）淤泥：灰黑色，饱和，流塑，主要由淤泥粉质粘粒组成，含少量腐殖质，局部夹团状及薄层粉细砂。

5）细砂：灰白色、浅黄色，松散为主，主要由石英质细粒组成，含较多粉粘粒，磨圆度较好，分选性一般。

6）淤泥质粉质粘土：灰黑色，饱和，流塑，主要由淤泥粉质粘粒组成，含少量腐殖质，局部夹团状及薄层粉细砂。

7）中砂：灰白色、浅黄色、稍密为主，主要由石英质中粒组成，磨圆度较差，分选性较好。

8）粉质粘土：灰白色、浅黄色，湿，软塑～可塑，主要由粉粘粒组成，含较多中粗砂，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。

9）细砂：灰白色、浅黄色，松散为主，主要由石英质细粒组成，磨圆度较好，分选性一般。

10）中砂：灰白色、浅黄色、稍密为主，主要由石英质中粒组成，磨圆度较一般，分选性较好

③冲洪积层：

粉质粘土：棕红色、黄褐色，湿，可塑，主要由粉粘粒组成，切面稍有光滑，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。

④残积层：

1）粉质粘土：棕红色、湿，可塑～硬塑，主要由粉粘粒组成，粘性较强，由泥质砂岩风化残积而成，原岩结构可辩。

2）砂质粘土：棕红色、黄褐色，湿，可塑～硬塑，主要由粉质粘土组成，残留原岩结构，泡水软化，手捏易成砂状，由混合岩残积而成。

④基岩

基岩为泥质砂岩及混合岩，按风化程度划分为全风化岩、强风化岩、弱风化岩及微风化岩。

2.2工程水文条件

根据勘察結果分析，场地各岩土层，各砂层为强透水性地层，地下水以大气降水及地表水渗补为主，稳定地下水位埋深1.3～4.3m，其稳定水位随地形及季节性气候影响而波动，结合该工程水文地质条件，本工程采用水泥搅拌桩复合地基的软基处理。

3、水泥搅拌桩的施工原理和特性

水泥搅拌桩加固地基的机理是利用深层搅拌机在钻孔过程中，用高压将浆液固化剂喷入被加固的软土中，凭借机械上特制的钻头叶片的旋转，使固化剂与原位软土就地强制搅拌混合。固化剂进行一系列物理化学反应，使桩位原土由软变硬，形成整体性好、水稳定性强和承载力高的桩体。这种桩体与桩间土相互作用形成比天然软地基承载力有大幅度提高的复合地基。目前在实际工程中所用的固化剂主要是水泥或石灰，喷拌成水泥土或石灰土桩。按固化剂喷入的形态（浆液或粉体），而采用不同的施工机械组合。

由于水泥搅拌桩是由水泥或石灰作固化剂而形成的灰土桩，它既不能掺入高强度的粗石骨料，也不能通过配置钢筋的方法来提高自身的承载力，所以水泥搅拌桩仅考虑竖直荷载的作用，不象砼桩那样，承受竖向力的同时还能承受水平力。它的刚度、抗压强度和抗侧向压力作用均小于刚性桩而大于柔性桩。由于水泥搅拌桩所用的固化剂是在钻孔过程中，通过钻杆喷入土层中的，桩截面中心的钻杆占去一定的空间，钻头叶片端头越近搅拌力矩越大，使灰土搅拌愈均匀。因此桩身截面的强度是不均匀的，中心轴处强度最低，沿截面径向由中心轴向外边缘强度逐渐增强，在水泥搅拌桩施工过程中应复拌一次，以便提高混合土的均匀性是非常必要的。

4、水泥搅拌桩在某工程路工程中的应用

4.1设计

本工程软土路基设计采用水泥搅拌桩加固处理。设计桩径为50cm，平面上呈正方形布置，间距根据计算确定，一般为1.0～1.4m，水泥搅拌桩处理深度一般应穿透软土层，进入持力层不小于50 cm。单桩承载力特征值不小于100KN，复合地基承载力特征值河道拓宽段不小于140kPa，一般路段不小于120kPa。

为保证复合地基承载力及路基的稳定性，要求桩身无侧限抗压强度为：R28≥1.2MPa，R90≥1.8MPa，配浆掺入比按试验选用7%～20%。

为了保证水泥搅拌桩的施工质量，要求施工时桩身全程复搅2次，以提高桩的承载力。

桩身材料要求：水泥采用强度等级不低于42.5MPa的普通硅酸盐水泥。

施工机械要求：施工机械应配置带电脑自动记录的流体计量设备。

4.2施工工艺：

①施工放样：依据设计图纸进行实地放样。

②制备水泥浆：按设计确定的配合比拌制水泥浆。

③搅拌机械就位，将搅拌头对准设计桩位。

④启动电机，待搅拌头转速正常后，边旋转切土边下沉。搅拌机下沉时开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转，直至达到加固深度。

⑤提升喷浆搅拌，搅拌机钻到设计深度后，提升搅拌机，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转，直至离地面50cm。

⑥重复上、下搅拌，为使软土和水泥浆搅拌均匀，再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再搅拌机提升出地面，搅拌过程同时喷水泥浆。

⑦移动设备，再进行下一根桩施工。

4.3质量检验内容和方法

（1）材质检查

水泥基防水材料 篇7

关键词：水泥基渗透结晶型防水材料,地下室防水

一、水泥基渗透结晶型防水材料的防水机理。

水泥基渗透结晶型防水材料是由硅酸盐水泥或普通酸盐水泥，石英砂以及多种活性化学物质配制而成的淡灰色粉末状无机材料。其防水的原理是：防水材料中的活性化学物质在水的作用下促使硅酸二钙与水泥水化过程中产生的Ca (OH) 2发生反应，在混凝土毛孔内部生成不溶于水的枝蔓状结晶体硫铝酸钙 (3Ca OAl2O3Ca SO4*32H2O) ，以此来堵塞混凝土毛细孔，从而提高混凝土的抗渗性。

从开尔文公式可知，毛细孔压力主要取决于固液表面张力与毛细孔径。当表面张力一定时，毛细孔径越小，形成毛细孔压力越大。当毛细孔压力达到一定值时，水分也就无法通过毛细孔进一步渗透。换句话说，当毛细孔细化到一定程度时，水分便无法渗透到混凝土内部，而非一定毛细孔完全密实才能起到抗渗防水作用。

分析材料中活性物质进行渗透结晶过程，必须具备两个基本条件，一是要有Ca (OH) 2，二是要有水或湿气。实际上，活性物质及结晶的渗透深度不仅取决于材料本身性能，还取决于应用的混凝土基层特性以及使用的环境条件。混凝土基层对渗透深度的影响因素是水灰比、水泥品种、矿物掺合料的强度等，这些因素直接决定了混凝土内部毛细孔的大小与数量，从而对渗透深度有较大的影响。这也是说应用在不同强度等级的混凝土基层上，晶体的渗透是不同的。从外部环境条件来看，潮湿养护、养护时间，温度等环境条件对渗透结晶的过程也有着重要的影响。因此，综合考虑这些因素，结晶渗透深度是相对的，而不是绝对的。

渗透深度也受地下水酸碱度的影响，受混凝土结构毛孔分布结构的影响，因为混凝土结构中的毛孔是由水泥浆包裹砂粒，水泥沙浆包裹石子的网格状错迭结构。根据研究和分析，只要水通过混凝土结构防水表层对结构的侵淫有多深，那么结晶体的渗透就可能有多深。开裂裂缝造成的渗水，渗透结晶是根据水的回流来决定的，水在流动过程中碰上防水涂层产生回流，把防水涂层中的有效活性化学物质带到了内部与结构内部的游离子反应生成结晶物。因此，水的回流有多深，结晶体的形成也有多深，多棱柱状的结晶体在毛孔和开裂缝内形成团状结晶体，吸附在孔缝壁间吸水膨胀，起到止水的作用。在无水状态下，防水涂层中的结晶体就不太可能会被激化渗透。这也是为什么渗透结晶型防水材料，在施工过程中必须先把混凝土基面湿润的主要原因。防水涂层所产生的结晶，部分通过水对结构表层的浸润式回流渗透到了结构表层内部毛孔中，充实了毛孔中的结晶含量使结构表层更加密实，而大量结晶体则停留在涂层毛孔中吸水膨胀密实防水涂层。这种防水效果，绝对不是混凝土自防水所能达到的。防水涂层中有充足的活性水化反应物质来增加对混凝土结构的渗透结晶，对混凝土结构能直接起到补强的作用，这是聚氨脂涂料或其它防水材料所无法达到的良好效果。

二、水泥基渗透结晶型防水材料在地下室防水工程中的施工方法

通常明挖法施工的地下室防水施工采用外防为主。对地下室底板，采用干撒法施工，具体做法是打好垫层，绑扎好钢筋后，由施工人员按1.5kg/㎡的用量直接均匀地抛撒在垫层上。对地下室顶板及侧墙，在地下室外侧采用涂刷施工，下面主要介绍刮涂法施工方法及步骤

1. 施工工艺流程:

清理基面→湿润基面→秤量净水→配比搅拌→涂料刮涂→毛刷涂匀→洒水养护→检查验收。

2. 施工机具：

钢丝刷、凿子、锤子、计量水和料的磅秤、抹布、拌料桶、手提式电动搅拌器、搅拌棒、铁抹子、喷雾器、手套等。

3. 清理基面：

基层表面应干净、牢固，对基层表面的油污、油漆、泛碱等必须处理清除干净。阴阳角、施工缝、穿壁管、模板固定器、蜂窝缺陷及特殊部位如有缺陷、裂缝等均应修补、抹平，预先进行细部处理，再进行大面积施工。

4. 湿润基面：

施工前15分钟左右将施工面提前用干净水浇透，但注意不得有明水。

5. 秤量净水：

严格掌握好水灰比，一般按料重10份：3份净水，用秤称量（可根据工程和气温情况做适当调整）。

6. 配比搅拌：

防水涂料使用前应特别注意搅拌均匀，因为防水涂料有较多的填充料，如果搅拌不均匀，不仅涂刮困难，而且未搅拌均匀的颗粒留在涂层中，将会影响防水效果，拌料时要掌握好料、水的比例，一次拌料不宜太多，混合时用手提式电动搅拌器搅拌约5分钟；料浆需在30分钟内用完，料浆变稠时要频繁搅拌，中间不能加水。

7. 涂料刮涂：

刮涂时应用力按刀，使刮刀与被涂面的倾斜角为50°～60°，按刀要用力均匀。涂层一般刮涂一至二遍，总厚度达到0.8mm。刮涂时只能来回刮1～2次，不宜往返多次刮涂，否则出现"皮干里不干"现象，影响防水效果。夏天高温日照下不宜施工，建议在早、晚或夜间进行，防止涂层过快干燥，造成表面起皮、龟裂，影响渗透。

8. 毛刷涂匀：

刮涂后的防水涂层，必须在初凝前马上用油漆刷蘸水涂刷均匀。用油漆刷在表面拉刷，既可把涂层涂布均匀，又可使涂层非常致密。

9. 洒水养护：

防水涂层施工完毕，应注意养护和成品保护。养护须采用干净的雾状水喷洒养护，每天喷水养护3-5次，连续养护3天，养护期间不得碰撞防水层并注意避免雨水冲坏涂层。

1 0. 检查验收：

用观察法检查涂层是否涂刷均匀，不许有漏涂和漏底, 涂层不得有起皮、剥落、裂纹等现象。

必须强调，涂层厚度按国标要大于0.8㎜，一般不超过2㎜。

三、如何识别真假水泥基渗透结晶型防水材料。

在我国水泥基渗透结晶型防水材料市场经过十多年的发展，已有100多家企业从事这类材料的生产、销售或应用。市场鱼目混珠，不乏伪劣产品。要鉴别真假材料，还得从以下四个方面

●了解生产及销售企业资质；

●检查产品包装和标志；

●对照国标核对检验报告；

●现场钻取试件进行抗渗试验；

国家标准《水泥基渗透结晶型防水材料》（GB18445-2001）是判别真假水泥基渗透结晶型防水材料的技术依据。目前我国生产和经销水泥基渗透结晶型防水材料的企业分为三种类型：

1是从国外进口母料，国内自己生产；

2是直接从国外进口产品，代理经销；

3是企业自己研发的母料自行生产。

在选购这种材料时，一定要了解生产企业、经销商的资信、资质情况。如声称从国外进口母料，则应该了解母料生产企业的国别、公司名称及有我国海关的报关单位等证明；国外经销商则应有国外公司的授权书与经销合同；对声称自行研发生产这种材料的企业，应该有研发报告、权威机关的产品鉴定证书、权威检验机构按照国家标准《水泥基渗透结晶型防水材料》（GB18445-2001）进行型式检验的产品检验报告、工程使用报告等技术资料。对提供的产品检验报告应认真分析，如果是生产企业"送样"检验的检验结果则不能作为凭据，因为检验机构"只对来样负责"，可能送检的产品是从市场上购买的合格产品，而应该从企业销售的产品或施工现场上使用的产品中由用户或检验机构随机抽样。"第二次抗渗压力"是判断水泥基渗透结晶型防水材料重要的技术依据，其它刚性材料不具备这项性能。如此项指标不符合标准，则产品就不是水泥基渗透结晶型防水材料。对已使用了水泥基渗透结晶型防水材料的工程，怎样检查？一是请材料生产商、经销商提供生产这种材料母料的来源、材料的检测报告等技术资料；二是从工程现场钻取试件，按GB18445进行抗渗试验。一组是带涂层进行抗渗试验；另一组磨掉涂层进行抗渗试验。如使用的是真的水泥基渗透结晶型防水材料，磨掉涂层后的试件，还应保持比不涂涂层高的抗渗压力。这说明材料中的活性化学物质已渗入混凝土内部，通过水介质与氢氧化钙发生反应渗透结晶。如使用的是假的水泥基渗透结晶型防水材料，则磨掉涂层后，抗渗压力与普通水泥混凝土的抗渗压力相同。也可以用电子显微镜观测涂层与无涂层水泥混凝土的内部微观结构、结晶状况，以判别真伪。按照国家标准《水泥基渗透结晶型防水材料》（GB 18445-2001）的规定，产品出厂一定要有包装与标志，并规定"包装容器上应在明显位置注明以下内容：产品名称、类型、型号、标准号、净质量、生产厂名、生产日期、批量标号等。"

结语：一般防水材料的防水机理可归纳为憎水防水、密实防水、膜层隔离防水等几种方式。憎水防水、膜层隔离防水如SBS等防水卷材、聚氨酯防水涂料容易产生空鼓、漏水、串水的问题；也存在与砼的粘结、老化等问题，还有需要外侧附加保护层，内侧需要找平层，水泥渗透结晶型防水材料为密实防水，不存在上述问题，对微小裂缝还可自愈；况且造价低，施工简便，工期短，寿命长，随着广大工程技术人员对它的认识加深，必将在地下室防水工程中取代卷材、涂膜等防水材料而成为地下室防水工程的首选材料。

参考文献

[1]徐明根.水泥基渗透结晶型防水材料渗透深度扫描电镜和能谱分析[J].铁道科学与工程学报, 2005年03期.

水泥基防水材料 篇8

1 CCCW防水体系

水泥基渗透结晶型防水材料分为水泥混凝土表面处理用的防水涂料 (代号C) 和内掺用防水剂 (代号A) 两种。

水泥基渗透结晶型防水涂料以硅酸盐水泥、石英砂为主要成分, 掺入一定量活性化学物质 (碱金属盐或碱土金属盐、络合化合物等) 制成的粉状材料, 具有较强的渗透性。水泥基渗透结晶型防水剂以硅酸盐水泥和活性化学物质为主要成分制成, 掺入水泥混凝土拌合物中使用。分别适用于混凝土表面处理防水体系和混凝土本体自防水体系。试验表明, 当混凝土表面裂缝宽度为0.3~0.5mm以内时, 不必灌浆, 只需把这种防水材料涂布于混凝土表面, 由于活性物质渗入再次发生水化反应生成结晶体堵塞了裂缝, 因而起到了修复防水的作用。

2 防水作用机理

水泥基渗透结晶型防水涂料属于混凝土刚性防水材料, 与水作用后, 生成的物质具有潜在的化学活性。利用水泥混凝土固有的化学特性和多孔结构的特点, 涂刷作业时以水为载体, 借助于水的渗透作用, 在水泥混凝土内部的微孔及毛细管中传输, 并与水泥石中的某些水化产物发生化学反应生成不溶于水的针状结晶体, 从而使混凝土致密。它的应用把防水和堵漏有机结合在一起, 对混凝土裂缝起到了综合性的治理作用, 防水效果显著。

3 CCCW防水材料的特性

3.1 与水泥混凝土相容性好

水泥基渗透结晶型防水材料与水泥混凝土有很好的相容性, 不起壳开裂, 能与混凝土结合成整体, 又有渗透结晶作用, 其渗透深度可达120mm以上, 且分布均匀、性能稳定, 使混凝土致密, 达到了永久性防水、防潮和保护钢筋、增强混凝土结构强度的目的, 其防水效果明显优于普通防水材料。这种防水涂料在施工时, 必须把混凝土表面充分润湿, 则可使得防水涂层所产生的结晶, 部分通过水对结构表层的浸渍式回流渗透到混凝土表层内部的毛细孔中, 使结构更加密实, 而大量的结晶体吸水产生膨胀使防水涂层致密, 这种防水效果, 是混凝土自防水无法达到的。

3.2 抗侵蚀性强

与水泥水化产物反应后生成的新化合物, 一方面有效地填塞混凝土内部的毛细孔隙, 混凝土结构致密程度提高, 当遇到细微裂缝 (不超过0.4mm) , 且有水渗入时, 该材料具有自动修复的功能;另一方面, 其化学性质稳定, 不溶于水, 且不易发生分解, 加之已渗透到混凝土内部, 即使涂层受到磨损, 亦不影响其防水效果, 因此具有较高的抗侵蚀性能。

3.3 节能环保

水泥基渗透结晶型防水材料无毒、无害, 不含氯、氨等有害成分, 使用过程中也不会产生有害物质及施工废弃物, 在降低能耗的同时, 也不会对环境造成污染, 可用于接触饮用水的混凝土结构工程, 属于节能环保的新型防水材料。

4 施工要素

4.1 基层处理

涂刷作业前, 基层表面应坚固干净, 无浮层、油渍及其他杂物等, 必要时可采用钢丝刷刷洗或高压水冲洗。施工前充分润湿基层, 但不得有明水, 以利于CCCW的向水泥混凝土内部渗透, 便于施工和保证施工质量。若基层存在裂缝、蜂窝麻面、施工缝接口处的凹凸不平等缺陷时, 应进行修补、找平处理后, 再进行涂刷。

4.2 施工方法

水泥基渗透结晶型防水材料的施工较防水卷材更简单、更方便。进行涂刷作业, 防水涂料在施工时, 按比例与水拌合成浆, 直接刷涂或喷涂在水泥混凝土表面, 亦可采用干撒压入未完全凝固的水泥混凝土表面;防水剂直接掺入水泥混凝土拌合物中使用即可。

施工时应严格控制料水比, 按质量比计, CCCW∶水=1∶ (0.35~0.4) , 充分拌合均匀, 使之形成高度分散的溶液体系, 有利于最大限度地发挥潜在的活性。一般情况下涂刷两遍, 第二遍涂刷应在第一遍涂层表干后进行。涂刷第二遍时, 需洒水使第一遍的涂膜保持润湿、无明水, 涂刷方向与第一层垂直。操作时涂层尽量均匀, 避免漏刷, 并应排除气泡。干撒法施工时, 应在水泥混凝土初凝前进行, 保证喷洒均匀, 并用抹刀压实抹光。

和SBS防水卷材相比较, 渗透结晶型防水材料可在混凝土结构层上直接使用。举例说明这两种材料在施工时, 各自的施工工艺流程, 见表1。

由此可见, 采用水泥基渗透结晶型防水材料操作简单, 缩短工期。实践证明, 在大大提高结构表层抗渗作用的同时, 还可加强混凝土结构的强度。

4.3 养护

施工结束后, 加强养护有利于提高防水效果。一般在涂层初凝后即可进行养护, 采取必要的措施使涂层表面润湿, 对表面喷雾或用草袋、塑料膜等进行覆盖。养护龄期为2~3d, 养护期间, 涂层不得被雨淋、暴晒或受冻。

4.4 注意事项

该防水涂料不能在结冰或霜冻的基层施工, 也不宜在雨雪天施工, 尚未固化表面不得雨淋或受冻;在通风不畅的环境下施工时, 应采取相应的措施, 如采用风扇等设施协助通风;施工时的环境温度宜为5~30℃, 当温度过低时, 水分蒸发速度加快, 影响防水涂料的水化反应速度与水化程度, 从而影响固化涂层质量。

5 结语

水泥基渗透结晶型防水材料, 可广泛用于水泥砂浆、水泥混凝土的迎水面和背水面的防水, 特别适合在背水面施工。如地下室、地铁、隧道、厨房、卫生间、游泳池等部位。但这种材料渗透的深度还受到客观因素的限制, 如地下水酸碱度的影响以及混凝土结构毛细孔分布不均匀等因素的影响。上述问题随着该产品的进一步研发和施工技术的改进及施工质量的保证, 会逐步得到解决。

摘要：许多发达国家虽然解决了结构前期的毛细孔渗水的问题, 但混凝土由于各种因素引起开裂而造成的渗漏依然亟待解决。分析了水泥基渗透结晶型防水材料 (简称CCCW) 的发展、防水机理及其优越性, 并阐述了施工要点, 分别从设计、施工方案及技术要求等方面提出了相应措施, 为此项新产品的健康发展和应用提供了一定的技术参考。

关键词：刚性防水体系,防水机理,特性,施工

参考文献

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[4]黄宗敏, 李晓作.浅谈建筑防水工程的施工与质量控制[J].工程论坛, 2005, 17 (2) :112-114.

水饱和水泥基材料冻结损伤分析 篇9

冻融循环作用导致水泥基材料中形成微细裂缝并逐渐发展,Jacobsen等[1]通过对经快速冻融循环作用过后的混凝土试件切片浸渍荧光树脂后进行显微镜观察;Glinick等[2]通过图像分析研究水泥基材料冻结后的裂缝。 裂缝形成及发展是水泥基材料冻融破坏的原因,而裂缝成因是水泥基材料冻融破坏的机理。 水饱和水泥基材料冻结时,孔隙中产生较大的压力,如静水压、渗透压、结晶压等,本文通过分析水饱和水泥基材料冻结作用下孔壁的开裂过程,揭示水泥基材料冻结损伤的力学机理。 研究中根据能量守恒原理,对低温下饱水硬化水泥净浆的开裂过程进行定量分析, 计算裂缝的尺寸和体积,确定损伤程度。

1 孔隙开裂形式假定

水泥基材料中水饱和的孔隙冻结时,孔壁受到径向压力的作用,各处压力相等,当压力在孔壁中产生的拉应力超过一定值时, 可能沿薄弱方向开裂,假设孔隙开裂的型式为图1 所示的“钱币形”,r为孔隙半径,c为钱币型裂缝的半径,δ 为孔隙开裂的宽度即钱币型裂缝的厚度。 在此基础上分析裂缝的发展及损伤程度。

2 孔壁开裂塑性状态判断准则

微小孔隙孔壁起裂及裂缝发展与水泥净浆水化产物的晶体间内聚力、孔径以及孔隙开裂后的虚拟塑性区长度等因素有关。

2.1 水泥基材料微晶体间的内聚力

常温下普通硅酸盐水泥和水进行反应的主要产物有水化硅酸钙(CSH)、氢氧化钙(CH)、三硫型水化硫铝酸钙也就是钙矾石(AFt)和单硫型水化硫铝酸钙(AFm)等这几相。 Diamond[5]认为充分反应的浆体中CSH凝胶体积约占70%,CH约占20%,AFt(AFm)约占7%。 显然,水化产物以CSH凝胶为主,将CSH微晶体分离所需的力作为基体的内聚力,以此来进一步计算弹性极限应力。 微晶体间力与距离的关系可以用图2 表示[6,7]。

图2(a)为微晶体间的作用力随距离的变化,图中b0处是两个晶体的平衡位置,此时的相互作用力为0,能量处于最低点。 此曲线可转化为图2(b)中的应力-应变关系曲线, 曲线与横坐标轴所围面积即为将两个微晶体分离所需做的功2γs,曲线的初始斜率为杨氏模量E。 可以用半个正弦波近似代替图2(b)中的曲线[6],则应力 σ 和位移x之间的关系可以用式(1)表示:

则将两个微晶体分开(断裂)所需做的功为:

由于小位移情况下胡克定律仍然适用, 有:。 对于小角度,sinx=x,代入式(1)得:

联立式(2)和式(3)可以得到两个微晶体之间最大的作用力,即内聚力为:

式中:E为杨氏模量,GPa;γs为水泥净浆的表面能,一般可取0.48J/m2[5];b0为水泥净浆水化产物微晶体构成的片状晶层的层间距,即微晶体间的平衡距离,取为1.5nm[7]。

2.2 虚拟塑性区

分析一条长为2a的裂缝受到拉应力 σ 的作用,导致由裂缝末端向外扩展长度为ry的范围内形成塑性区(图3)。 根据弹塑性力学,裂缝末端处(x=±a)的位移即裂缝张开口位移 δ 可用式(5)计算:

式中:σy为屈服应力,MPa。

当处于低应力状态时,式(5)可以简化为式(6):

式(6)给出了张开口位移、屈服应力和塑性区长度的关系。

将孔隙半径看作初始裂缝的长度即r=a, 当张开口位移增至两片状晶层的层间距b0时,表明基体即将发生开裂,如图4 所示。

再令屈服应力等于内聚力,同 δ=b0一起带入式(6), 整理得到张开口位移为b0时的虚拟塑性区长度ry:

2.3 应力集中

如图5 所示,一个无限大的受拉板内存在一个椭圆形的空洞,其长半轴为c,短半轴为w,受拉时在空洞尖端A处会产生应力集中现象,集中应力 σA可用式(8)计算:

将式(8)代入图4 的模型中,则有:

令集中应力等于内聚力即 σA=σmax, 联合式(7)代入式(9),可得应力 σ 的极限值 σs:

随着孔隙压力增大, 应力 σ 达到极限值 σs时,裂缝末端应力达到屈服应力 σy。

2.4 塑性状态判断

根据弹塑性力学中对内半径为a、 外半径为b、受内压P作用球壳的分析[9],可知当内压P大于弹性极限应力Pe时,即P>Pe=2σs(b3-a3)/3b3,在厚壁圆球内表面附近会出现塑性区, 并且随着内压的增加,塑性区逐渐扩大。 可以将受到冻结压力作用的孔隙看成是外半径b无限大的球壳,那么其弹性极限应力可以简化为式(11):

将孔隙冻结压力PA与弹性极限应力Pe进行比较,以此判断孔隙内边缘部分是否进入塑性状态。

3 开裂体积的计算

水泥基材料开裂形成新的裂缝, 导致面积增加,形成新的面积需要一定的表面能,根据能量守恒原理,忽略热损耗和其他形式的能耗,近似认为表面能的增量等于开裂前储存的弹性应变能与开裂时垂直于裂缝面方向的力FN沿裂缝张开方向所做功的和,据此求出单个裂缝的宽度(厚度)及裂缝的体积。 再用单个裂缝的体积乘以对应孔级孔隙的个数,并对各孔级的开裂体积求和,即得到总的裂缝体积。 孔级是指依据实际情况,采用等间距的方法将孔径划分为许多细小区间,每个区间选取一个代表孔径进行简化。

3.1 弹性阶段的应变能

当孔隙内压力尚未达到弹性极限应力的时候,孔隙会发生径向弹性应变,因此积累一定量的弹性应变能。 由弹性力学可知半径为r,内部受压应力q作用的球壳(泊松比为 ν),靠近内壁处的位移可用式(12)计算[10]:

式中:q即为孔隙所受径向的压力PA,MPa。

在内壁刚进入塑性状态的临界情况下,计算积累的弹性应变能时,径向应力取值等于弹性极限应力,即PA=Pe,单个孔隙内部压力沿孔隙径向所做的功可用式(13)计算:

式中:We为弹性应变能,J;ν 为泊松比;r为孔隙半径,m;E为杨氏模量,MPa;Pe为弹性极限应力,MPa。

3.2 塑性阶段应力所做的功

由于孔隙受冻压力是大小相等的径向应力,而能够使钱币型裂缝不断张开的力只有垂直于圆形裂缝面的力,因此,取半个孔隙为研究对象,把孔隙内部压力进行球面积分,并分解到垂直于裂缝面的方向,这样就可以求出每个孔隙所受的垂直于裂缝面的合力FN:

此合力FN在裂缝张开方向所做的功Wp为:

式中:δN为裂缝在力FN作用下张开的位移,即钱币型裂缝的厚度,m。

3.3 单个裂缝宽度的计算

由于开裂会有新的表面形成, 导致表面能增加。 根据假设,裂缝为钱币型,则单个孔隙的总开裂面积为2π(c2-r2),那么表面能增量可以通过式(16)计算:

式中:γs为硬化水泥净浆的表面能,J/m2, 一般可取 γs=0.48J/m2[5]。

根据能量守恒原理,忽略热损耗和其他形式的能耗,近似存在如下关系:表面能的增量等于储存的弹性应变能与开裂时垂直于裂缝面方向的力FN沿裂缝张开方向所做功的和,即:

将式(13)~(16)代入式(17),化简得到开裂宽度即钱币型裂缝的宽度:

式中:E为杨氏弹性模量,MPa;ν 为泊松比;γs为硬化水泥浆体的表面能,J/m2;Pe为弹性极限应力,MPa;PA为孔壁所受压力,MPa;c为钱币型裂缝的半径,m;r为孔隙半径,m。

3.4 开裂总体积的计算

根据单个裂缝的开裂面面积以及宽度,可得到单个孔隙开裂的体积:

当孔隙所受冻结压力PA大于弹性极限应力Pe时,该孔级的孔隙便进入塑性阶段,并且当冻结压力继续增大时孔隙会开裂,总的开裂体积等于所有孔隙裂缝体积总和。根据Diamond和Dolch[10]给出的孔径分布概率函数可确定各孔级的孔隙体积占总孔隙体积的比率, 确定各孔级所含孔隙的个数NF,进而计算各孔级孔隙的开裂体积并求和得到开裂总体积。

孔隙开裂总体积反映了水泥基材料在受冻情况下其内部微观结构的量化变化,开裂体积占总体积的分数揭示了水泥基的损伤劣化程度。

4 分析和讨论

Jacobsen等[11]曾对水灰比0.4 的混凝土经ASTM C666 中B法冻融循环过后,试件体积的改变率进行了研究。 当近似认为这种改变是由于试件内部形成了不可恢复的裂缝时,那么体积改变率就相当于其内部裂缝的体积分数。 Jacobsen得出了不同冻融循环次数下裂缝的体积分数,经拟合求得首次冻融后形成的裂缝体积分数为0.015%。 Jacobsen试验中水泥浆基体占总体的比率大约为30%,那么将混凝土内裂缝的体积分数折算到水泥浆基体内时,其值大概为0.0145%/0.3=0.048%。 针对水灰比0.4硬化水泥净浆的裂缝体积分数,若使用本文的方法计算,得到的开裂体积分数为0.042%,与Jacobsen试验结果较为接近。

应用本文的方法分别计算水灰比为0.5 和0.6的饱和硬化水泥净浆受冻一次的裂缝体积分数,结果分别为0.468%和1.595%, 裂缝体积分数随着水灰比的增大而增大。

5 结论

根据弹塑性力学和能力守恒原理,建立了水泥基材料水饱和孔隙受冻孔隙压力作用开裂体积计算模型,模型计算得到的开裂体积与既有测试结果一致,表明建立的模型具有可靠性。

利用模型分析不同水灰比的水泥净浆,显示水灰比越大,其相应的裂缝体积分数也越大。 水灰比0.4、0.5 和0.6 的水泥基饱和状态下冻结后开裂体积分数分别为0.042%、0.468%和1.595%。 开裂体积分数反映了水泥基材料的损伤程度。

参考文献

[1]Jacobsen S,Gran H C,Sellevold E J,et al.High strength concrete—freeze/thaw testing and cracking[J].Cement and concrete research,1995,25(8):1775-1780.

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[10]Diamond S,Dolch W L.Generalized log-normal distribution of pore sizes in hydrated cement paste[J].Journal of Colloid and Interface Science,1972,38(1):234-244.

低碱度水泥基凝胶材料研究现状 篇10

关键词：生态混凝土,水泥基材料,降低碱度

引言

水泥基胶凝材料 (如:混凝土) 是目前最大宗的人造工程材料, 它具有可浇注、经济、耐用、现场制作、艺术性等优良特点。它给人类带来了文明, 也给环境造成了污染。理论上, 生产一吨水泥熟料, 要燃烧178kg标准煤, 因此会排放出大约800公斤CO2, 0.74公斤的SO2等有害气体。21世纪混凝土的发展方向应该是生态友好型混凝土, 因此, 胶凝材料应该突破传统建筑材料的范围, 发展生态环境友好型材料, 走可持续发展之路。

植物生长型生态混凝土 (简称:植生型混凝土) 是一种能够适应植物生长, 对调节生态平衡, 美化环境景观, 实现人类与自然的协调具有积极作用的混凝土材料, 目前已在国内外的住宅区、道路、停车场和水利工程的河流护坡上进行了工程实施试验, 而植生型混凝土的核心技术之一就是研制低碱度水泥基胶凝材料。

1 水泥基材料低碱度获得途径

1.1 水泥品种的选择

按熟料的主要矿物组成, 水泥可分为:硅酸盐水泥 (主要矿物为硅酸钙) 、铝酸盐水泥 (主要矿物为铝酸钙) 、硫铝酸盐水泥 (主要矿物为无水硫铝酸钙) 三大系列。硫铝酸盐水泥由于其水化产物主要为钙矾石, 且该水化产物能够在低碱环境下稳定存在, 此时与之平衡的硬化浆体液相的碱度也是较低的。试验显示, 硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥, 它们的硬化浆体液相各组分平衡时的p H值别为13.5、11.0、10.8左右。因此, 硫铝酸盐水泥是配制植生型混凝时的首选。

1.2 在硅酸盐水泥中掺活性掺合料

目前市面常见的水泥是硅酸盐水泥, 如用该类水泥配制植生混凝土, 必须首先降低它水化产物的碱度。目前通过对硅酸盐水改性而降低其水化产物碱度的方法主要有三种:

(1) 硅酸盐水泥+聚合物乳液 (所用的聚合物为丙烯酸酷类) ;

(2) 硅酸盐水泥+活性掺合料 (活性掺合料包括硅灰、高炉矿渣粉煤灰等, 但此方法只有在掺量较大时才能起作用) ;

(3) 以上两种方法的结合。

1.3 其他措施

其他能有效地减小混凝土p H值的措施有:

(1) 通过改变轻质混凝土中轻骨料的组成类型 (如增加珍珠岩的量) ;

(2) 采用Fe SO4溶液对多孔混凝土进行降碱处理;

(3) 采用封碱的方法, 对混凝土孔隙内的碱性环境进行改造。即用喷雾装置将分散性好, 抗破乳性强的聚合物 (如环氧树脂) 对混凝土孔隙的孔壁进行表面处治, 在孔壁表面形成一层具有一定强度的均匀薄膜, 封堵水化水泥中的毛细孔道, 阻塞碱溶液析出。

2 研究结果

(1) 矿物外掺料的加入有利于多孔混凝土内部孔隙p H值的降低, 矿物外掺料对p H值的降低程度最明显的是硅灰, 当硅灰掺量在6%时, 其28天的p H值可降到了10.5以下。硅灰的掺入还可明显改善大掺量粉煤灰混凝土的早期强度, 后期强度发展也较好, 但其成本较高, 操作不易, 不适合规模化生产, 故不提倡使用;

(2) 当粉煤灰、矿渣掺量在22.22%~28.58%之间时, 28d龄期的植生型混凝土p H值在11.82~10.31之间;当粉煤灰可掺量达65%~70%时, 28d的p H值可达11.50以下, 90d的p H值甚至可以达到9.00~10.50;

(3) 采用环氧树脂对混凝土孔隙进行表面处治后, 其p H值可降至7左右, 呈现中性。这是因为, 环氧树脂在胶结材料表面形成的高分子薄膜能有效地阻止碱类物质的析出, 阻断了碱的来源;

(4) 在不考虑强度因素的情况下, 当铝粉掺量为1.2‰、水胶比为0.60、水泥掺量为10%、生石灰掺量为15%、粉煤灰占75%时、所制得的混凝土90天的p H值仅为8.92。

3 结束语

植生型混凝土技术将工程防护和生态绿化的有效地结合在一起, 具有良好的环境效应, 符合建设和谐社会的要求和我国可持续发展战略。低碱度水泥基胶凝材料制备是植生型混凝土研究的核心, 随着研究的深入, 势必会成为混凝土技术研究的热点之一。

参考文献

[1]宋文杰.边坡生态护坡的植生混凝土研究[D].长沙:长沙理工大学, 2011.5.

[2]杨永民, 赵洪, 张君禄.植被混凝土在水利边坡工程中的研究进展和应用现状[J].广东建材, 2014, 3:9-12.

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[4]刘正龙.生态混凝土低碱度胶凝材料研究[D].南京:南京水利科学研究院, 2004.6.

水泥基防水材料 篇11

【关键词】水泥搅拌桩；市政道路；加固；应用

水泥搅拌桩以其自身多方面的优势而被广泛的运用在道路的建筑工程中，特别是在道路软基加固中的运用。水泥搅拌桩在道路软基加固中的运用在很大程度上与道路建设的质量息息相关。因此，对于水泥搅拌桩在道路软基加固中的运用具有十分重要的意义。我国道路建设在水泥搅拌桩方面虽然有了一定的研究，但是，随着社会对道路建设质量要求的日益提高，现有的对水泥搅拌桩的研究已经越来越不能满足道路建设的发展需求。因此，我国道路建设的有关部门应该加强对水泥搅拌桩在道路软基加固中的研究，并在不断的研究中逐渐的将水泥搅拌桩在道路软基加固中运用的研究纳入到道路建设领域中研究的一个重点课题，逐步的推进道路建设的发展和进步。

1.水泥搅拌桩的优点

水泥搅拌桩有以下几个优点：

（1）因为水泥搅拌桩将固化剂以及原地基软土就地搅拌混合，所以能最大限度地利用了原土。

（2）水泥搅拌桩在进行搅拌时无振动、无噪声以及无污染，并且可以在市区内或者密集的建筑群中进行旌工。

（3）水泥搅拌桩在进行搅拌时不会导致基侧向挤出，因此对周围原有建筑物以及地下沟管影响很小。

（4）根据上部结构的需要，可以灵活地采用柱状、壁状、格栅状以及块状等加固形式。

2.水泥搅拌桩的施工工艺

2.1施工前的准备

（1）平整场地。应清除有碍成桩的混凝土块、块石等硬质杂物及场地内树根、杂草、有机质、腐泥等软质杂物，并将凹凸不平的地面回填整平。若施工场地不能满足机械行走要求时，应铺设砂土或碎石垫层，再用平地机精平。

（2）根据施工图纸画出桩位平面布置图，用全站仪準确地放出施工段落的起始桩位及边线位置，然后用钢尺按设计要求在施工现场定出每根水泥搅拌桩的桩位，并做好标记。

（3）原材料的质量控制。水泥：所用水泥品种和质量应符合设计及规范要求。水泥进场之前，必须抽样做安定性试验、检验胶砂强度等指标，合格后方可进场使用。进场水泥数量应能满足施工进度的要求。

（4）成桩试验。试桩一般不应少于5根。通过试桩，可以确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷入量等各项技术参数。

2.2施工工艺流程

施工工艺流程：场地平整→测量放样→桩机就位→制备水泥浆→第一次预搅下沉→第一次提升喷浆搅拌→第二次搅拌喷浆下沉→第二次提升喷浆搅拌→成桩结束→施工下一根桩。

2.3施工控制要点

（1）做好施工平台后放样定位，搅拌机定位，注意搅拌机的平整度并控制导向架对地面的垂直度，偏斜率≯1%。

（2）采用经纬仪进行桩位施工放样，定出桩位中心。所测放的桩位轴线经复核后予以保护，桩位放样误差≯5cm；桩径偏差不得大于4%。

（3）水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻，喷浆量应小于总量的1/2。严禁带水下钻；第一次下钻和提钻时一律采用低档操作。复搅时可提高一个档位，每根桩的正常成桩时间应不少于40min；喷浆压力不小于0.4MPa。

（4）喷浆搅拌均匀，不允许出现断桩。严格按试验确定的参数控制水泥浆的喷出量、搅拌及提升的速度和次数，保证喷浆搅拌的均匀性和连续性。灰浆泵的出口压力保持在0.4～0.6MPa，使水泥浆自动连续喷入地基土层内并且搅拌均匀。

（5）应根据设计要求在地面下一定深度范围内进行重复搅拌。钻头边旋转、边钻进、边喷浆至设计要求复拌的深度后，再反向边旋转、边喷浆、边提升，使受到搅动的土块被充分粉碎，土体和水泥浆能充分拌和均匀。

（6）应严格控制重复搅拌时的下沉和提升速度，保证加固深度范围内每一深度均得到充分搅拌；一般，提升速度不得大于0.6m/min。

（7）清洗。向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中的残存的水泥浆，直至基本干净，并将黏附在搅拌头上的软土清洗干净。

（8）钻具提升至地面后，钻机移位对孔，按上述步骤进行下一根桩的施工。

3.施工注意事项

由上述可知，水泥搅拌桩在道路软基加固中的运用技术涉及的内容比较多，同时每一个环节又比较复杂，使得在使用该技术时具有一定的难度。所以，我国道路建设的专业人士应该加强对该技术的研究，同时研究该技术的注意事项，使得在应用该技术时，在最大程度上保证施工的质量。本文在此提出了几点水泥搅拌桩在道路软基加固中运用的施工注意事项，希望能够为提高该技术的应用而提出一些借鉴。

（1）施工时设计停浆（灰）面一般应高出基础底面标高0.5m，在开挖基坑时应将上部0.5m挖去。

（2）为保证水泥搅拌桩端、桩顶及桩身施工质量，当浆液达到出浆口后，应喷浆座底60s，余浆上体过程中全部喷入桩体，使浆液完全到达桩端，使水泥浆与桩身土体充分搅拌。

（3）水泥浆液的供应必须连续，一旦因故中断，必须将搅拌头下沉到停浆面以下0.5m处，待恢复供浆后再搅拌提升，以防断桩；若停机超过3h，为防止浆液硬结堵管，宜先拆卸输浆管路，再清洗。

（4）为保证桩头质量，喷浆搅拌应高于设计桩基顶500mm；搅拌机提升至地面以下1.0m时宜用慢速，且当喷浆提升至设计桩顶标高时，应稍有停滞，搅拌数秒，以保证桩头均匀密实。

4.水泥搅拌桩的质量检测

要想保证水泥搅拌桩在道路软基加固效果，首先就要确保水泥搅拌桩的质量。因此，必须对水泥搅拌桩的质量进行检测。水泥搅拌桩的检测技术有很多种，如现场载荷试验、轻型动力触探（N10）检测等等，其具体内容如下：

4.1现场载荷试验

对于作为建筑物基础的搅拌桩应在成桩28d后按桩数1%的数量进行单桩载荷试验和复合地基载荷试验，搅拌桩设计单桩承载力标准值为110kN，复合地基承载力标准值120kPa。

4.2轻型动力触探（N10）检测

施工单位按照5%的检测频率，在成桩1～3d内，采用轻型动力触探（N10）检测桩身的强度。根据N10贯入30cm的锤击数来判定桩上部强度是否合格。检测出来的锤击数如大于等于设计给定锤击数，则认为桩的上部强度合格；否则，则认为不合格。

5.结语

综上所述，水泥搅拌桩在道路软基加固中的运用在道路建设的发展中有着十分重要的作用。然而，水泥搅拌桩在道路软基加固中运用是一项难度较高的技术，且我国道路建设领域对水泥搅拌桩的研究还没有达到一定的深度，所以，对于我国道路建设的质量造（下转第168页）（上接第34页）成了很大的影响。因此，我国道路建设的有关部门应该加强对水泥搅拌桩在道路软基加固中运用的重视，同时从水泥搅拌桩的多个方面，从道路软基的多个角度进行研究，从而研究出更好的、更有效的方法使得水泥搅拌桩在道路软基加固中发挥更大的作用，促进道路建设的发展和进步。 [科]

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[2]苏万军.解决城市道路窨井危害的创意设计[J].城市道桥与防洪，2011（01）.

磷酸镁水泥基材料的改性研究 篇12

磷酸镁水泥 (MPC) 是一种新型的水泥[1,2,3,4,5,6], 是由过烧氧化镁和磷酸或酸式磷酸盐按照一定比例混合而成, 具有凝结时间短, 早期强度高的特点。MPC与水反应本质是一种酸碱中和反应, 水化产物具有高度结晶结构, 因此又被称为“化学结合磷酸镁陶瓷”[2]。目前, MPC主要作为道路、桥梁、机场跑道的修补材料[13]使用, 但在大体积混凝土工程应用上还存在一些问题:1) 凝结时间过短, 在不掺加缓凝剂的前提下, MPC的初凝时间只有几分钟, 不能够满足施工要求;2) MPC的成本高, 几乎相当于普通硅酸盐水泥的2倍~3倍;3) 耐水性差, 在有水环境下会出现强度倒缩的现象, 基于以上几点, 使得MPC一直得不到推广应用。关于MPC, 国内学者一直致力于基础力学性能研究, 在其工程应用性能研究上略有不足, 本文在前期研究[7,8,9,10,11,12,13]的基础上, 利用粉煤灰、钢铁渣粉[14,15]和铁尾矿粉对MPC进行改性研究, 探讨了不同掺合料对凝结时间、流动度、抗压强度、粘结强度和耐水性的影响, 以期得到工程应用良好的MPC改性材料。

1 试验

1.1 原材料

过烧Mg O, 由菱镁矿在1 600℃煅烧而成, 由海城金顺镁业有限公司提供, 颜色浅黄, 成分见表1;磷酸二氢铵为工业级白色晶体, NH4H2PO4质量分数为98%;硼砂, 工业级, 作为缓凝剂;粉煤灰、钢铁渣粉和铁尾矿粉由中冶建筑研究总院有限公司提供, 性能和成分见表2, 表3;标准砂;拌合水采用自来水。

1.2 试验方案

1) 试验方法。

a.净浆凝结时间:参照GB/T 1346—2001水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法测定水胶比为0.18的MPC净浆凝结时间。采用维卡仪测定, 从拌合物加水开始计时。由于凝结过快, 每隔30 s测一次, 临近初凝时, 每隔15 s测一次。考虑到MPC的初、终凝时间间隔很短, 试验中主要测定初凝时间, 并作为水泥的凝结时间。

b.净浆流动度:参照混凝土外加剂技术规范和GB 50119—2003水泥基灌浆材料中的规定进行, 其中截锥形圆模的尺寸为:高度 (60±0.5) mm;上口径 (70±0.5) mm;下口内径 (100±0.5) mm;下口外径120 mm, 并取消捣棒插捣, 取消振动用卡尺测量料浆底面最大扩散直径及其垂直的直径, 计算平均值, 取其整数。

c.胶砂抗压强度:参照GB 17671—1999水泥胶砂强度测试方法标准, 在40 mm×40 mm×160 mm模具中成型试件, 将试件置于自然条件下养护, 静置1 h后拆模, 测其3 h, 1 d, 3 d, 7 d, 28 d的抗压强度。

2) 配合比设计。试验设计为三种掺合料:B粉煤灰, C钢铁渣粉, D铁尾矿粉掺量分别为0%, 10%, 20%, 30%, 40%等量替代MPC制作试件进行测试, 硼砂作为缓凝剂, 掺量为Mg O质量的5%, 胶砂比为1∶1, 水胶比为0.08。详细配合比见表4。

2 结果与分析

2.1 MPC净浆流动性试验

图1分别给出了粉煤灰、钢铁渣粉和铁尾矿粉不同掺量下对MPC净浆流动性的影响。由图1可以看出, 掺加粉煤灰和钢铁渣粉后, MPC净浆流动度明显增大。当不掺加掺合料时, MPC净浆流动度能达到180 mm, 掺加10%的粉煤灰, 其净浆流动增大至200 mm;此后, 随着掺量的增大, 提升幅度减小, 但是仍呈现出持续上升的状态。粉煤灰中含有一些细小的玻璃体, 能起到滚动轴承的作用, 有助于改善MPC浆体的流动性。与此同时, 掺加钢铁渣粉也能提升MPC浆体流动性, 幅度略小于粉煤灰。钢铁渣粉掺量为30%时, 其净浆流动度为210 mm, 此后, 数值趋于平缓。钢铁渣粉能够起到和粉煤灰类似的作用。

由图1还可以看到, 随着铁尾矿粉的掺加, MPC净浆流动度有所下降, 掺量为10%时, 净浆流动度为170 mm, 之后随着掺量的增大, 流动度也呈现缓慢下降的趋势。铁尾矿粉中粉料含量较高, 在和相同质量MPC对比的条件下, 需水量比大, 因此, 在同一水胶比的情况下, 不利于MPC浆体流动性的发展。

2.2 MPC净浆凝结时间试验

表5给出了三种掺合料在不同掺量下对MPC凝结时间的影响。粉煤灰和钢铁渣粉都能延长MPC的凝结时间, 在掺量达到40%时, 粉煤灰改性MPC凝结时间为26 min, 钢铁渣粉改性MPC凝结时间为30 min, 都能满足工程施工需求。粉煤灰和钢铁渣粉都不参与MPC水化反应。随着掺量的增大, 导致反应原材料减少, 在用水量不变的前提下, 凝结时间不断延长。铁尾矿粉的掺加, 使MPC凝结时间有所下降, 是因为铁尾矿粉需水量比大, 吸水性强, 在等量替换的情况下, 使水泥更容易凝结。

2.3 改性MPC抗压强度试验

从表6可以看出, 对于MPC抗压强度, 随着龄期的增长, 掺加适量粉煤灰的强度会增大, 最大掺量为30%, 超过这一掺量后强度开始下降。掺加铁尾矿粉同样对MPC的强度增长产生有利影响, 且在本实验掺量范围内随着掺量的增大, 强度一直在增长。钢铁渣粉的掺加不利于MPC强度的增长, 随着掺量的增大, 强度有所下降。掺量为30%时, 3 d强度达到了20 MPa, 28 d强度达到了30 MPa, 仍能满足工程应用。

3 结语

1) 掺加粉煤灰能降低MPC成本, 提高流动性, 延长其凝结硬化时间。在水胶比不变的情况下, 掺加粉煤灰还能提高抗压强度, 适宜掺量为30%左右。

2) 掺加钢铁渣粉能提高MPC的流动性, 延长凝结时间, 但抗压强度有所下降。掺量要根据成本和工程需要综合考虑。

3) 掺加铁尾矿粉会降低MPC的流动性, 缩短凝结时间, 但有利于强度的增长。在40%的掺量范围内, 强度随着掺量的增加而增大。

摘要：从凝结时间、流动度、抗压强度等方面, 分析了粉煤灰、钢铁渣粉和铁尾矿粉三种掺合料对磷酸镁水泥 (MPC) 的影响, 指出掺30%粉煤灰的MPC不仅降低了成本, 而且有利于改善水泥的各项性能;钢铁渣粉能延长MPC的凝结时间, 提高其流动度, 但是会降低MPC的早期强度;掺10%的铁尾矿粉会增大MPC稠度, 降低流动度, 但明显提升了MPC强度。