刚性自防水

刚性自防水（精选8篇）

刚性自防水 篇1

耐久性不足是混凝土结构达不到设计使用寿命的主要原因之一[1],而水分及有害物质的侵入又是混凝土结构发生劣化的重要条件,故对混凝土进行防水处理是提高其结构耐久性、延长使用寿命的有效可行手段。研究表明,在未受损伤的情况下,内掺有机硅防水剂制备的整体防水混凝土,具有良好的抵抗水分和氯离子侵入的能力[2,3]。但是,目前还未见对内掺有机硅防水剂的整体防水混凝土在冻融环境下进行抗冻性研究的报道。

本研究制备了整体防水混凝土试件,其中,有机硅防水剂的掺量分别为0%、2%和4%(相对于水泥的质量分数),通过模拟水冻环境下和除冰盐及近海环境下的冻融试验,从混凝土试件的相对动弹模量和质量损失率的变化情况,研究内掺有机硅防水剂的整体防水混凝土的抗冻性能,为实际工程中防水混凝土的应用提供合理的理论支持。

1 实验部分

1.1 原材料与配合比

防水剂:德国某公司提供的有机硅防水剂Protectosil MH50,主要技术指标和特点见表1;混凝土:水灰比为0.5,有机硅防水剂的掺量分别为0%、2%和4%(需加的水量中要扣除掺加的有机硅防水剂中的含水量,以保证同组对比试验试件的水灰比相同)。同时,为了与内掺有机硅防水剂的混凝土对比,每组均配制了未掺任何防水剂的普通混凝土。试验用配合比如表2所示。

kg/m3

1.2 试件制备

根据GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法》中的抗冻性试验,制备尺寸为100 mm×100 mm×400 mm的试件。为了防止脱模剂对试件抗冻性产生影响,在浇筑试件时不使用脱模剂。同时由于有机硅防水剂的存在,减缓了水泥的水化速率,导致试件强度增加缓慢,故在试件成型48 h后再脱模,然后放入标准养护室中养护[温度(20±3)℃,相对湿度大于90%],达到养护龄期后,将试件从养护室中取出,待试件饱水或饱盐后分别进行抗水冻试验和抗盐冻试验[4,5]。

1.3 试验方法

本实验采用TDR-3型全自动混凝土快速冻融设备,仪器的参数设置满足GB/T 50082—2009的相关规定。将达到养护龄期的混凝土试件从养护室中取出,分别放在清水和3%的NaCl溶液中饱水饱盐,然后分别按照规范中抗冻试验的相关规定,进行水冻和盐冻试验。在冻融循环次数为0、25、50、75、100次时取出试件,测量其横向基频,测量前应先将试件表面的浮渣清洗干净并擦干表面水分,检查其外部损伤并称量试件的质量,待测试完毕后再放入冻融箱内继续冻融试验[4,5]。

2 结果与分析

2.1 水冻试验结果与分析

2.1.1 内掺有机硅防水剂混凝土试件的质量损失率变化

在冻融环境中,由于膨胀应力的作用,混凝土试件表面易发生剥落。图1为冻融循环100次时,不同有机硅防水剂掺量混凝土试件表面的剥落情况,可以看出,随着有机硅防水剂掺量的增加,混凝土试件表面剥落变得严重。

图2为不同冻融循环后混凝土试件的质量损失率变化曲线。当冻融循环次数为100次时,B、B2和B4的质量损失率分别为0.43%、0.52%和0.64%,其中内掺有机硅防水剂的混凝土试件较未经防水处理的混凝土试件的质量损失率大,并且随着有机硅防水剂掺量的增加,其质量损失率增大。这是由于有机硅防水剂的存在减缓了水泥水化反应的速率[6],水化产物减少,导致内掺有机硅防水剂的混凝土试件整体力学性能下降,在冻融膨胀应力作用下表面剥落严重。

2.1.2 内掺有机硅防水剂混凝土试件的相对动弹模量变化

图3为不同有机硅防水剂掺量的混凝土试件,在不同水冻融循环后相对动弹模量的变化曲线。假定0次冻融循环混凝土试件的相对动弹模量为100,经过100次冻融循环后,B、B2、B4的相对动弹模量分别降为60.43、48.33和12.13。可以看出,随着冻融循环次数的增加,混凝土试件的相对动弹模量均呈下降趋势。同时,对比不同有机硅防水剂掺量混凝土试件的相对动弹模量曲线可知,内掺有机硅防水剂混凝土试件的抗冻性较空白试件的抗冻性差,并且随着有机硅防水剂掺量的增加,混凝土试件劣化变快,抗冻性变差。

2.2 盐冻试验结果与分析

2.2.1 内掺有机硅防水剂混凝土试件的质量损失率变化

将不同有机硅防水剂掺量的混凝土试件进行抗盐冻融循环试验,在不同冻融循环次数下混凝土试件的质量损失曲线和表面剥落情况,见图4和图5。对比水冻试验数据可知,盐冻试验由于盐的存在,混凝土试件内部渗透压更大、饱和度更高、结冰压更大,加剧了受冻破坏程度,导致其结构损伤更加严重[7]。

当冻融循环次数为100次时,B、B2和B4的质量损失率分别为0.46%、0.73%和0.92%。可以看出,在盐冻环境中,随着有机硅防水剂掺量的增加,混凝土试件的表面剥落同样会变严重。

2.2.2 内掺有机硅防水剂混凝土试件的相对动弹模量变化

图6为不同有机硅防水剂掺量的混凝土试件,在不同盐冻融循环后的相对动弹模量变化曲线。假定0次冻融循环时,各混凝土试件的相对动弹模量为100,经过100次冻融循环后,B、B2和B4的相对动弹模量分别降为64.63、53.25和38.72。由此可知,在盐冻环境下,经有机硅防水剂处理的混凝土试件的抗冻性能较空白混凝土试件的差,并且随着有机硅防水剂掺量的增加,混凝土试件的相对动弹模量下降幅度增大。

2.3 小结

造成内掺有机硅防水剂混凝土试件抗水冻、抗盐冻性差的主要原因是,有机硅防水剂的存在导致水泥水化速率减缓,混凝土试件的整体力学性能降低,在水冻和盐冻环境中受冻融膨胀应力的作用,试件提前发生冻融损伤破坏。

3 结论

根据本研究的试验结果可得出如下结论:1)在水冻、盐冻环境下,内掺有机硅防水剂制备的整体防水混凝土的抗冻性较未经防水处理的混凝土试件差,并且随着有机硅防水剂掺量的增加,其相对动弹模量下降幅度变大;2)在水冻、盐冻环境下,随着冻融循环次数的增加,混凝土试件的质量损失率增大;并且内掺有机硅防水剂混凝土试件的质量损失率,较未经防水处理的混凝土试件的大。这是由于整体防水混凝土中,有机硅防水剂的存在减缓了水泥的水化反应,水泥水化产物减少,导致混凝土试件的整体力学性能下降,在冻融膨胀应力的作用下提前发生冻融损伤破坏。

综上所述,由于掺加有机硅防水剂制备的整体防水混凝土的抗冻性较差,在实际工程应用中,若处于冻融环境,对于新建建筑,应在保证混凝土结构具有较好防水性的同时,适当减小其水灰比、降低有机硅防水剂的掺入量,使其具有满足工程要求的抗冻性能;对于已有的内掺有机硅防水剂制备的整体防水混凝土结构,应对其进行维护,防止发生冻融损伤破坏。

参考文献

[1]牛荻涛.混凝土结构耐久性与寿命预测[M].北京:科学出版社,2003.

[2]赵铁军.混凝土渗透性[M].北京:科学出版社,2006.

[3]张鹏,赵铁军,戴建国,等.硅烷改性混凝土防水和抗氯离子性能试验研究[J].土木工程学报,2011,44(3):72-78.

[4]中国建筑科学研究院.GB/T50082—2009普通混凝土长期性能和耐久性试验方法[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.

[5]交通部水运司.JTJ270—98水运工程混凝土试验规程[S].北京:人民交通出版社,2009.

[6]Wittmann F H,Zhan H,Zhao T.Chloride penetration intowater repellent concrete exposed to sea water in the tidalzone[C]//Silfwerbrand J.Water repellent treatment ofbuilding materials.Germany:Aedificat Publishers,2005:125-132.

[7]覃丽坤,宋玉普,陈浩然,等.冻融循环对混凝土力学性能的影响[J].岩石力学与工程学报,2005,24(增1):5048-5 053.

刚性自防水 篇2

适用范围

本工艺标准主要有适用于普通细石混凝土防水屋面、补偿收缩混凝土防水屋面、块体刚性防水屋面、预应力混凝土防水屋面以及近年来发展起来的钢纤维混凝土的防水屋面。

材料准备

（1）混凝土材料，按设计要求备齐水泥、砂、石子及外加剂等。现浇细石混凝土防水层应按水灰比不大于0.55，水泥用量不小于330kg/m3，砂率35%～40%，灰砂比1∶2～1∶2.5 的原则备料，外加剂宜按使用说明书推荐参考用量的上限值配料。各种材料应按工程需要量一次备足，保证混凝土连续一次浇捣完成。（2）钢筋：按设计要求，如设计无特殊要求时，可采用乙级冷拔低碳钢丝，直径4mm。钢丝使用前应调直。

（3）嵌缝材料：宜采用改性沥青基密封材料或合成高分子密封材料，也可采用其他油膏或胶泥。北方地区应选用抗冻性较好的嵌缝材料。

（4）其他：当防水层采用钢纤维混凝土时、块体或粉状材料时，各类材料亦应按工程需要量一次备足，以保证防水层连续施工。

施工机具

刚性防水层主要施工设备和工具如下：

施工工艺流程

（1）细石混凝土刚性防水层的施工

由细石混凝土或掺入减水剂、防水剂等非膨胀性外加剂的细石混凝土浇筑成的防水混凝土统称为普通细石混凝土防水层。用于屋面，称之为普通细石混凝土屋面。

常用的防水剂主要有：三氯化铁、三乙醇氨、有机硅等。其抗渗原理是防水剂加入混凝土中后，即形成不溶性胶体化合物，用来堵塞毛细孔隙和减少毛细管通路，增加混凝土的密实性从而提高其抗渗性。①作业条件：

原材料和机具：各种原材料经复查品种、质量、规格符合设计要求，并落实数量。施工机具运转良好。

技术条件：技术负责人应对分部工程进行技术交底，工人经过培训考试合格。混凝土配合比设计、试配结束，强度等级、抗渗性等各项指标满足设计要求。

结构层：结构层应经验收合格，并且板面应清理干净。具体要求如下： 现浇整体式结构层表面应平整、坚实，局部超高部分要凿平，过低部分用细石混凝土或水泥砂浆找平；

装配式预制板应安装平整，板缝按要求用细石混凝土填实，当相邻板高差较大时，应用1∶2.5 水泥砂浆局部找平；

屋面、天沟、檐沟、水落口等处坡度符合设计要求，标高必须准确。气象条件：天气预报24 小时内气温不低于5℃，亦不高于32℃；36 小时内无雨；施工作业时间内无五级以上大风。②工艺流程： ③操作要点：

a、找平层、隔离层施工如下表：

注：各种找平隔离层的表面坡度与屋面设计排水坡度一致。找平层隔离层施工完毕后，应注意加强保护；混凝土运输不能直接在隔离层表面进行，应采取垫板等措施；绑扎钢筋时不得扎破表面；浇捣混凝土时更不能损坏隔离层。b、防水层的施工： 绑扎钢筋网片： 钢筋（或钢丝）要调直，不得有弯曲、锈蚀和油污。

钢筋网片绑扎或点焊成型，绑扎钢筋端头应做弯钩，搭接长度必须大于30 倍钢筋直径，冷拔低碳钢丝的搭接长度必须大于250mm。钢筋网片的铁丝应弯到主筋下，防止丝头

露出混凝土表面引起锈蚀，形成渗漏点。焊接成型时搭接长度不应小于25 倍钢筋直径。同一截面内，钢筋接头不得超过钢筋面积的四分之一。

钢筋网片的位置应处于防水层的中偏上，但保护层厚度不应小于15mm。分格缝处钢筋应断开，使防水层在该处能自由伸缩。

钢筋直径、间距应满足设计要求，当设计无明确要求时，可采用φb4@150～200mm。为保证钢筋位置准确，可先在隔离层上满铺钢筋，然后满扎成形，再按分格缝位置剪断并弯钩。安放分格缝木条和支边模：

分格缝木条应按缝的宽度和防水层的厚度加工和选用，一般上口宽度30mm，下口宽度20mm。木条应质地坚硬，规格正确。

分格缝木条和边模在使用前应先用水浸泡，并刷一道废机油或脱模剂。也可以在木条两侧覆贴塑料板，即增加木条刚度，又能减少木条取出时混凝土的摩擦阻力，保证分块边角整齐美观。

为保证分格缝位置正确，应在隔离层上弹线定位，再用水泥素灰或水泥砂浆固定木条。要求尺寸、位置正确。浇筑防水层混凝土：

混凝土搅拌时应按设计配合比投料，各种原材料必须称量准确。

运送混凝土的器具应严密，不可漏浆；运送过程中应防止混凝土分层离析；料车不能直接在找平层、隔离层和已绑扎好的钢筋网片上行走。

混凝土的浇捣应按先远后近、先高后低的原则，逐个分格进行。一个分格缝内的混凝土必须一次浇捣完成，不得留施工缝。

手推车内的混凝土应先倒在铁板上，再用铁锹铺设，不能直接往隔离层上倾倒。如用浇灌斗吊运时，倾倒高度不应高于1 米，且分散倒于屋面，不能过于集中。

混凝土铺设前应先标出浇筑厚度，再用靠尺刮铺平整，保证防水层的厚度一致。铺设时边铺边提钢筋网片，使其处于正确位置，不得贴靠屋面板后有露筋现象。盖缝式分格缝上部的反口直立部分和屋面泛水亦应和防水板块同时浇筑，不留施工缝。

混凝土从搅拌出料至浇筑完毕的间隔时间不宜超过2 小时。混凝土振捣、收光和养护：

防水层混凝土宜用高频平板振捣器振捣，捣实后再用重40～50kg、长600mm 左右的滚筒来回碾压，直至混凝土密实和表面泛浆为止。在分格缝处，宜在两边同时铺设混凝土后再振捣，以避免分格条变位。

在浇捣过程中，用2 米靠尺随时检查，并把表面刮平，便于抹压。混凝土振捣、碾压泛浆后，按设计厚度要求抹平压实，使表面平整，符合排水要求。待收水初凝后，取出分格条，用铁抹子进行第一次抹光，并用水泥砂浆修补分格缝边缘的缺损部分，使之平直整齐。

终凝前进行第二次抹光，使混凝土表明平整、光滑、无抹痕。抹光时不得在表面洒水、撒干水泥或加水泥浆。必要时还应进行第三次抹光。混凝土终凝（一般在浇筑后12～24 小时）后即应进行养护。一般可采用淋水或覆盖草帘、砂、锯末等，使其保持充分的湿润，有条件时可采用蓄水养护。养护时间不得少于14 天，养护期间不得上人踩踏，避免防水层受到损坏。

屋面泛水应严格按设计要求施工，如设计无明确要求时，墙体迎水面的泛水高度不应小于240mm，非迎水面不宜小于180mm。通气管等迎水面泛水高度不小于150mm，非迎水面不小于120mm。泛水与防水层一次浇捣完成，转角处要做成圆弧和钝角。分格缝施工：

分格缝的嵌填应待防水层混凝土干燥并达到设计强度后进行，其做法大致有盖缝式、灌缝式和嵌缝式三种，盖缝式只适用于屋脊分格缝和顺水流方向的分格缝。

分格缝施工步骤如下：

浇筑防水层时，分格缝两侧做成高出防水层表面约120～150mm 的直立反口。防水层混凝土硬化后，用清缝机和钢丝刷清理分格缝内的浮砂、尘土等物，再用吹尘器吹干净。

缝内用沥青砂浆或水泥砂浆填实。

用粘土盖瓦盖缝。盖瓦只能单边用水泥纸筋灰填实，不能两边填实，以免盖瓦粘结过牢，当防水层热胀冷缩时被拉裂。盖瓦应从上往下进行，每片瓦的搭接尺寸不少于30mm，檐口处伸出亦不少于30mm。

当反口高度较低时，可在反口顶部座灰，使盖瓦离开防水表面一定距离。灌缝和嵌缝施工参照密封防水施工部分。

质量标准 主控项目

1.细石混凝土的原材料质量及配合比，必须符合设计要求，检查出厂合格证、质量检验报告和计量措施；

2.细石混凝土防水层不得有渗漏或积水现象。

3.细石混凝土防水层在天沟、檐沟、檐口、水落口、泛水、变形缝和伸出屋面管道的防水构造，必须符合设计要求。

一般项目

1.细石混凝土防水层应表面平整、压实抹光，不得有裂缝、起壳、起砂等缺陷。2.细石混凝土防水层的厚度和钢筋的要求应符合设计要求。3.细石混凝土防水层分格缝的位置和间距应符合设计要求。

4.细石混凝土防水层表面平整度的允许偏差为5mm。

成品保护

1.在已浇筑的混凝土强度达到12Mpa 以后，才可允许人员在其上走动。2.施工操作过程中，注意在铺设混凝土时要保护好电气等设备暗管。3.不得在屋面上堆放材料及其他物品。

4.不得在屋面上熬制沥青等易燃物。安全与环境

1.混凝土浇筑前，应先检查电线是否破损，开关是否符合要求。2.操作振动器人员，必须戴胶皮手套，以防触电。3.屋面临边应有护栏及竖挂安全网进行围挡。4.操作工人进岗前应进行三级安全教育。5.对操作工人进行安全技术交底。

6.操作工人在屋面作业时严禁乱扔乱抛材料。7.操作工人上岗前正确佩戴安全帽并严禁酒后作业。

8.剩余的残渣等杂物应集中运到垃圾堆放区。

施工注意事项

1.细石混凝土屋面的变形缝、施工缝、穿过防水混凝土层的管、埋件、出入口，及其他突出屋面的结构物等特殊部位，应采取止水、加强（增设附加防水层）措施。

2.对寒冷地区应有防冻措施，以防防水层受冻损坏。

3.细石混凝土防水层应配置ф4@100～200 mm 的双向受力钢筋网片。钢筋网片在分格缝、变形缝处应断开，其保护层厚度不应小于10～35mm。

4.细部构造、分格缝、泛水、变形缝、伸出屋面管道防水构造祥见细部构造。屋面泛水与屋面防水一次做成，泛水高度不应低于250mm。

5.细石混凝土防水层施工的温度不得低于5℃和高于35℃。质量记录

1.水泥的合格证及现场的复试报告； 2.现浇混凝土试压块试压记录；

刚性自防水 篇3

钢筋混凝土结构是一个刚性体。混凝土作为一种普遍被采用的建筑材料, 其主要特点是抗压承载能力强, 但抗拉强度相对很低, 只有其抗压强度的10%左右, 并且随着混凝土抗压强度的提高, 其拉压比下降, 表现为脆性、刚性特性。通常混凝土结构的拉力荷载是由钢筋来承受的, 混凝土的抗冲击和韧性比金属差很多。混凝土存在体积不稳定性, 由于干缩和温度收缩, 往往导致混凝土的开裂;混凝土一旦开裂, 其整体结构的防水性能就无从谈起。工程界一直以来都很重视钢筋混凝土的自防水性能, 期待通过减少混凝土渗水通道和增加混凝土的密实性来提高钢筋混凝土结构的防水性能。有时虽然混凝土很致密, 但由于收缩变形产生了裂缝, 钢筋混凝土结构的整体防水性无法得到保证[2]。

实现混凝土结构的刚性自防水性能, 其关键问题是降低混凝土自身的渗透性[3], 同时通过提高混凝土的韧性来提高其抗裂性。有试验研究和工程应用表明, 通过增加混凝土的密实性和掺加混凝土膨胀剂的补偿收缩混凝土技术可以改善和增强钢筋混凝土结构的自防水性能。但是由于掺加膨胀剂混凝土产生内应力抵消混凝土收缩应力需要一定的条件, 比如混凝土产生膨胀应力的时间和大小, 都将影响膨胀剂是否充分发挥其作用。提高混凝土自防水的各种技术探索一直都在进行着, 在研究聚合物乳液改性混凝土的性能时发现, 聚合物乳液的掺加可以改善混凝土的韧性和抗渗性, 不同品种和性能的聚合物乳液作用也不同, 如果优选适合的聚合物乳液, 按照一定比例加入混凝土中, 可以较好地实现刚性混凝土结构自防水的功能。

1 试验设计

1.1 原材料

聚合物改性混凝土用乳液为苯丙乳液, 本试验采用了Latex 1、Latex 2、Latex 3三种, 均为阴离子型。三种乳液的粒径、玻璃化温度 (Tg) 、黏度、最低成膜温度 (MFT) 等物理性能及成膜后的力学性能如表1所示。比较三种乳液, Latex 1的粒径最小, 黏度、最低成膜温度最高, 成膜后的抗拉强度最高、断裂伸长率最低;而Latex 3的粒径最大, 黏度、最低成膜温度最低, 成膜后的抗拉强度最低、断裂伸长率最高。

试验采用北京琉璃河水泥厂生产的普通硅酸盐水泥P.O 42.5, 采用细度模数为2.9的河砂为细骨料, 碎石为粗骨料, 水泥、砂石各项性能均符合相应标准。减水剂采用北京中砼冠疆新航建材有限公司生产的萘系高效减水剂, 减水率为18%;消泡剂是由BASF公司提供的Lumiten EL。

1.2 试验配合比

试验采用空白混凝土配合比作为基准, 通过对不同种类、不同掺量乳液的混凝土进行强度试验来确定聚合物乳液对混凝土力学性能的影响。

试验水灰比W/C=0.5, 乳液添加量按聚灰比P/C (聚合物乳液中聚合物的固含量与水泥的质量比) 为0%、1%、3%、6%、12%的量添加, 胶凝材料用量为360kg/m3。实验保持水灰比恒定, 通过掺加适量减水剂, 使实验新拌混凝土的坍落度维持在 (180±20) mm。

试验将考虑Latex 1、Latex 2、Latex 3三种不同乳液混凝土与空白混凝土之间, 及乳液掺量变化之间的对比。

具体配合比:

1) 空白素混凝土, 作为基准;

2) 聚合物乳液按聚灰比掺入混凝土, 掺量分别为1%、3%、6%、12%;

3) 使用强度等级C30的混凝土配合比 (水泥:360 kg/m3;砂子:813 kg/m3;石子:1 030 kg/m3;水灰比:0.5。用水需扣除乳液、外加剂、砂子及石子中的含水量。乳液含水量参见表1中的固含量;砂子和石子的含水量实验前测定) 。

1.3 试验方法

1.3.1 测试标准

混凝土坍落度按GB/T 50080—2002规定的方法测试。混凝土的抗折、抗压强度按GB/T 50081—2002规定的方法测试。按《GBJ 82—85普通混凝土的长期性及耐久性试验方法》对聚合物改性混凝土进行碳化实验。

1.3.2 扫描电镜

扫描电镜采用场发射扫描电子显微镜 (FEI Quanta 200 FEG) 。聚合物乳液及水泥按相应比例制成净浆试块, 28 d后取中央的样品, 在50℃烘箱中烘24 h处理后进行扫描电镜观察。

1.3.3 氯离子渗透

氯离子渗透实验采用NEL-PD型混凝土渗透性检测系统。主要实验步骤如下:

1) 溶液配制:用分析纯NaCl和蒸馏水搅拌配制NaCl盐溶液, 静停24 h备用。

2) 试样制备:将混凝土试件 (可为钻芯样) 切割成100 mm×100 mm×50 mm或100 mm×50 mm的试样, 上下表面应平整且不得有浮浆层, 试验时以三块试件为一组。

3) 真空饱盐:将5 cm厚混凝土试样垂直码放于NEL型混凝土快速真空饱盐装置的真空室中, 试样间留有间隙。密闭真空室并开动真空泵和气路开关, 在真空表显示值小于-0.05 MPa的压力下保持4 h后, 断开气路, 导入4 mol/L的NaCl溶液至液位指示灯灭, 关闭水路开关, 再打开气路开关, 抽真空至上述真空度并保持2 h。关闭真空泵和所有开关, 保持试样浸泡于真空室的状态至24 h为止 (从开始抽真空时计) 。每次饱盐完毕, 应及时更换真空泵油 (若无油泵, 则需检查工作状态是否正常) , 并清洗真空室。

4) NEL法量测氯离子扩散系数:擦去饱盐试样侧面盐水并置于试样夹具中两电极间 (如混凝土试样表面略有不平整, 可在两电极与试样表面各加一浸有4 mol/L NaCl的80目铜网) , 用NEL型混凝土渗透性电测仪进行量测。混凝土渗透性电测仪可自动调节电压, 直接给出该混凝土试样中氯离子扩散系数值。

2 聚合物乳液改性混凝土 (PMC) 压折比对比分析

混凝土试块的压折比 (抗压强度与抗折强度之比值) 一定程度上反映了混凝土试块的韧性和柔性, 压折比越小, 混凝土的柔韧性越好。

1) Latex 1聚合物乳液改性混凝土压折比

图1显示了Latex 1乳液改性混凝土各龄期压折比随聚灰比的变化趋势。28 d龄期的压折比要小于3 d和7 d。聚灰比小于6%时, 不同龄期不同掺量的折压比起伏变化较大, 变化规律不明显。当聚灰比从6%增至12%时, 各龄期压折比都降低了15%左右。

2) Latex 2聚合物乳液改性混凝土压折比

图2显示了Latex 2乳液改性混凝土各龄期压折比随聚灰比的变化趋势。从图2中可以看出, 混凝土压折比总体上呈现随聚灰比增大而减小的趋势。在龄期达到28 d时, 12%聚灰比的改性混凝土压折比较基准混凝土降低了48%。

3) Latex 3聚合物乳液改性混凝土压折比

图3显示了Latex 3乳液改性混凝土各龄期压折比随聚灰比的变化趋势。从图3可以看出, 各龄期下的混凝土压折比均随着聚灰比的增大而减小, 减小幅度相对缓和, 无过大的突变值。图3也直观地展示了压折比随龄期的变化趋势, 即压折比28 d<3 d<7d, 其规律与Latex 2乳液相似。

4) 不同PMC压折比对比

图4为3种PMC不同聚灰比下28 d龄期的压折比对比。从图4中可以看出, Latex 2乳液与Latex 3乳液各龄期压折比除1%聚灰比外, 其余均比Latex1乳液要低, 同时压折比呈现随乳液的加入量增加而减小的趋势。

上述数据说明, 随着聚合物乳液掺量的增加, 混凝土的抗压强度逐渐降低;由于聚合物成膜的作用, 乳液对混凝土抗折强度有一定的改善作用。压折比是抗压强度与抗折强度之比值, 随着聚灰比的增大, 混凝土抗压强度减小且幅度较大, 而抗折强度变化小甚至增长, 由此使得混凝土压折比呈现随聚灰比的增加而减小的趋势。三种乳液高分子聚合物的加入均使混凝土压折比下降, 并随着聚合物高分子的增加其降低幅度增大。同时, 混凝土抗折强度的变化还与聚合物的成膜温度有关, 成膜温度低的乳液压折比较低, 并随着聚灰比的增加, 压折比下降的幅度增大, 表现为混凝土的柔韧性增加。

3 PMC氯离子渗透性试验结果与讨论

影响混凝土耐久性的各种破坏过程几乎都与水有密切的关系, 因此混凝土的抗渗透性被认为是评价混凝土耐久性的重要指标。混凝土的渗透性不仅对混凝土结构的防水有意义, 更重要的它是评价混凝土抵抗环境中侵蚀性介质侵入和腐蚀能力的重要指标。

侵蚀性离子在混凝土中的传输严重影响混凝土的耐久性, 如Cl-在钢筋和混凝土界面的富集往往会导致钢筋腐蚀, 因而侵蚀性离子的扩散系数是用来评价混凝土尤其是低水灰比高强度混凝土渗透性及耐久性的重要参数之一。Cl-是最典型的侵蚀性离子[4]。

目前世界上最常用的混凝土渗透性的评价方法是美国ASTM 1202规定的直流电量法。该方法是将Φ100 mm×50 mm的混凝土试件真空浸水饱和后, 侧面密封两端安装铜网电极, 一端浸入0.3 mol/L的NaOH溶液 (正极) , 另一端浸入3%的NaCl溶液 (负极) , 测量60 V电压下通电6 h通过的电量, 用以评价混凝土的渗透性。该方法的优点是测试时间短, 实验结果重复性好;缺点是由于施加了60 V的高电压而产生电极化反应, 影响实验结果, 实验结果还受混凝土孔溶液化学成分的影响。

交流阻抗法是评价混凝土渗透性的又一有效方法, 该法与ASTM 1202方法有很好的相关性, 而所用电压低, 实验时间又短。该方法可大致定性地评定高性能混凝土的渗透性, 但由于所测混凝土粉末浸出液中的离子浓度实际上代表的是所取混凝土粉末试样中所有可溶出的离子浓度, 而非真正孔溶液的浓度, 因此仍是不准确的。

混凝土的渗透性反映了混凝土的材料特性, 可以直接测量, 也可通过测量某介质在混凝土中的扩散性 (扩散系数) 来反应。如前所述, Cl-被确定为最常用的扩散介质离子。目前Cl-扩散系数的测定方法有两类, 即“自然扩散法”和“电迁移法”。清华大学路新赢博士在普通“电迁移法”的基础上, 把混凝土看成是固体电解质, 引入著名的Nernst-Einstein方程。根据该方程, 带电粒子的扩散系数Di与其偏电导σi成正比。混凝土试件在饱盐情况下的电导率与偏电导相趋近。这时通过在真空饱盐条件下 (溶液浓度Ci) 测得电导率即可求出Cl-的扩散系数。这就是Cl-扩散系数的NEL方法测试原理。

用该方法, 氯离子扩散系数计算公式如下:

式中, DCl———混凝土中氯离子扩散系数, cm2/s;CCl———饱盐混凝土中孔溶液中的氯离子浓度, 通常可取饱盐溶液浓度, mol/cm3;f———修正系数, 通常可取1.0;σ———饱盐混凝土的电导率, S/cm;R———气体常数, 为8.314 J/ (mol·K) ;T———绝对温度, K;F———Faraday常数, 为96 500 C/mol。

试验测试了Cl-在PMC试块 (养护28 d) 中的扩散系数。扩散系数测量时将10 cm×10 cm×10 cm试块面层和底层切去, 留中间部分3 cm厚薄块进行测量。Cl-在PMC中的扩散性能见表2, Cl-渗透系数随掺量变化见图5。

从以上的试验结果可以看出:氯离子在三种PMC中的扩散系数都随着聚合物乳液掺量的增加而降低;三种PMC相比, 由Latex 3改性的Cl-渗透系数最小, Latex 2和Latex 1改性的渗透系数很接近, Latex 2改性的比Latex 1改性的略小。Cl-渗透系数的实验结果与乳液最低成膜温度关联性较好。最低成膜温度, 即为乳液中的聚合物粒子有足够的活动性, 使其能相互凝聚成为连续薄膜的最低温度。干燥温度低于聚合物的玻璃化温度时, 乳液干燥后只得到聚合物颗粒的聚集体, 颗粒之间没有相互凝结。干燥温度在玻璃化温度以上到最低成膜温度之间, 乳液干燥后仅仅形成一些碎片, 这些碎片本身是弹性体, 但没有形成完整的薄膜, 此时, 聚合物粒子的活动能力还太小, 相互之间凝聚之后仍然不能抵抗收缩引力, 所以只能得到聚合物膜的碎片。干燥温度在最低成膜温度以上, 聚合物会形成完整的弹性良好的薄膜。只有形成连续薄膜, 聚合物才能更好地发挥其性能。本实验中所用聚合物乳液的Latex 1、Latex 2和Latex 3的最低成膜温度分别为20℃、12℃和<1℃, 由此可见相同的实验环境与养护条件下, Latex 3乳液较另外两种乳液能更好的成膜, 其Cl-渗透系数明显低于后两种, 因而其阻挡氯离子渗透的能力要高于另外两者。

Cl-渗透性的实验结果也与聚合物乳液的粒径大小顺序吻合:三种乳液中Latex 3的粒径最大 (300nm) , 依次是Latex 2 (200 nm) 、Latex 1 (100 nm) , 可以推断大的乳液颗粒对PMC的Cl-渗透性改善更为明显。这是由于大的颗粒更能完整地填充PMC的毛细孔, 而毛细孔对混凝土的渗透性影响显著, 所以粒径较大的乳液渗透性更低, 当然, 这个推论还需要更多的数据来证明。

从试验结果还可以看出, 强度高的PMC其Cl-扩散系数并不一定低, 如Latex 1和Latex 3, 虽然Latex3改性混凝土的强度最低, 而其渗透性也最低。PMC的强度与其乳液膜的强度具有较好的相关性, 即膜的抗拉强度高, PMC强度就高, 而渗透性则与最低成膜温度及乳液的颗粒粒径关系较大。

4 乳液不同掺量的PMC微观结构分析

为探讨聚合物乳液在不同聚灰比情况下对水泥水化的作用和影响, 采用Latex 3乳液, 掺量分别为水泥质量的1%、3%、6%、12%, 水灰比为0.5, 制作净浆试块并进行标准养护28 d后, 用乙醇浸泡终止水化, 使用电镜进行微观结构观察。图6为Latex 3不同掺量的PMC扫描电子显微图片。

电镜放大20 000倍时, 可以观察到乳液成膜状况, 并且随乳液掺量的增加成膜现象明显。Latex 3乳液1%掺量情况下, 在电镜放大30 000倍时, 也观察到了较显著的雾状膜包裹在钙矾石的周围, 乳液已经能形成大片的膜, 但是还不连续, 此时钙矾石生长粗壮、方向性好, 有聚合物膜附着在钙矾石针状晶体上, 但还不足以阻碍其生长, 钙矾石穿透膜继续生长;随着乳液掺量的增加, 聚合物成膜连续性更好, 可以看出乳液膜开始影响钙矾石的生成, 并有钙矾石和聚合物膜共生的现象, 宏观上表现出随着乳液掺量的提高, 混凝土强度下降;随着聚合物乳液掺量进一步增加, 聚合物逐渐形成连续的膜并覆盖在水化产物上, 局部聚合物膜较厚, 已经将水化产物包裹分割开来, 并明显阻碍钙矾石和氢氧化钙的生长, 互穿网络结构基本形成, 聚合物膜基本可以形成连续相;当聚灰比增大到12%时, 聚合物膜形成较完整的连续相, 将水化产物较好地包裹分割, 形成明显的互穿网络结构。乳液成膜可以与水泥水化产物产生共生体, 从而赋予混凝土一定的韧性, 并加强了混凝土的密实性, 增加了混凝土结构的防水性能。

5 结论

1) 一般来讲, 聚合物的加入降低了混凝土的抗压强度, 而对抗折强度的降低作用则并不明显, 但是明显降低压折比, 显著提高了混凝土的韧性。乳液薄膜的拉伸强度越高, PMC抗压强度越高。抗折强度除受乳液拉伸强度的影响之外, 还与聚合物的成膜性能有关系, 聚合物成膜温度越低, 成膜性能越好, PMC抗折强度增加得越多。

2) 聚合物改性混凝土压折比随聚灰比的增大而减小, 表现为混凝土韧性的增加, 28 d龄期时, Latex3乳液改性混凝土聚灰比从1%升到12%, 其压折比下降了42%, 表现出混凝土韧性增加。

3) 聚合物的加入显著降低了混凝土的渗透性。三种PMC的氯离子扩散系数都随着聚合物乳液掺量的增加而降低。三种乳液相比, Latex 3改性的PMC其Cl-渗透系数最小, Latex 2和Latex 1改性的PMC其Cl-渗透系数很接近, Latex 2的比Latex 1的略小, 表明乳液的成膜性能与改性后PMC的渗透性密切相关。

4) 对Latex 3不同掺量的PMC进行微观形貌比较, 结果表明, 随着聚合物乳液掺量的增加, 聚合物逐渐形成连续的膜并包裹在水化产物上, 阻碍钙矾石和氢氧化钙的生长;局部聚合物膜较厚, 并将水化产物较好地包裹分割, 形成互穿网络结构, 从而改善混凝土的力学性能及耐久性。

通过对三种聚合物乳液改性混凝土的力学性能和耐久性性能进行实验研究, 发现低掺量的聚合物乳液改性混凝土在防水性能提升方面即有明显效果, 如果优选适合的聚合物乳液品种, 可以达到良好的刚性混凝土自防水功能。

参考文献

[1]游宝坤.结构防水理论与实践[J].中国建材科技, 1996 (6) .

[2]黄从云, 陈超, 付冰.聚合物改性修补水泥混凝土综述[J].山东建材, 2008 (1) :18-23.

[3]吴中伟, 连慧珍.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社, 1999, 22-25.

刚性自防水 篇4

1 试验部分

1.1 原材料

水泥选用华新堡垒牌PO 32.5复合硅酸盐水泥;细集料选用160~200目石英砂;有机硅聚合物选用WD-50, 分子结构式如图1所示;搅拌用水采用纯净水。

1.2 水泥砂浆配合比

按表1所示的配合比制备水泥砂浆。在搅拌过程中一次加入WD-50, 制备有机硅改性水泥砂浆。

1.3 测试与表征

1) 吸水率:成型后将试件放入 (20±3) ℃、相对湿度90%的养护室中养护到28 d龄期。将试件置于 (80±2) ℃的烘箱中干燥48 h后取出, 放在干燥器中冷却至室温, 将试件5个面进行蜡封。将没有涂蜡的一面放在吸满水的饱和聚氨酯海绵上 (密度为25~30g/L) , 测试12 h后试件的吸水率。测定方法参照德国试验方法DIN 52 617[5]。

2) 水滴试验:分别选取一定数量的普通水泥砂浆试件和有机硅改性水泥砂浆试件, 用滴管在其表面各滴两滴水, 试验开始10 min后观察试件表面的疏水情况, 做好记录, 照片存底, 以作对比。

3) 大板抗裂试验:砂浆试件的抗裂测试参照JGJ/T 70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》进行。

4) SEM扫描电镜分析:试验采用日本电子光学公司 (JEOL) 生产的JSM-5610LV低真空扫描电子显微镜观测, 仪器加速电压为20 k V。

2 结果与讨论

2.1 吸水率

图2为水泥砂浆试件的吸水率对比。从图2可以发现, S0试件12 h后的吸水率是9.5%, 而加了有机硅聚合物的S5试件12 h后的吸水率仅为3.8%, 并且单位时间的吸水率也明显低于S0试件。其主要原因如下:1) 有机硅表面张力低, 自身具有良好的疏水作用, 当水泥砂浆中掺加有机硅聚合物后, 改性水泥砂浆也具有了一定的疏水作用, 导致其抗渗性能提高;2) 水泥砂浆的吸水过程主要是毛细管吸附作用, 通过吸收液体来填充水泥砂浆内部的孔隙, 因此, 吸水率在很大程度上取决于水泥砂浆本身的微观结构。有机硅改性水泥砂浆的水化充分, 内部缺陷和孔隙较少, 密实性较高;另外, 有机硅改性水泥砂浆中部分缝隙和孔洞被聚合物粒子所填充, 使得吸水率降低[6]。

2.2 抗渗性

图3为普通水泥砂浆与有机硅改性水泥砂浆的防水效果对比。从图3可以看出:有机硅改性水泥砂浆呈现出较好的疏水效果, 进一步证实其防水抗渗性能得到了改善。主要原因同2.1。

2.3 抗裂性

表2为水泥砂浆试件的抗裂试验结果。试验过程中发现, 掺加有机硅的水泥砂浆试件裂缝发展缓慢, 且扩展速度远远小于普通水泥砂浆试件, 最终裂缝条数、裂缝长度和裂缝宽度均远远小于普通水泥砂浆试件。上述结果表明:有机硅的加入能延迟裂缝的出现, 并有效抑制裂缝的扩展, 从而显著改善水泥砂浆的抗裂性能。水泥砂浆试件的裂缝实际效果对比见图4。

在水泥砂浆产生裂缝后, 在裂缝中滴加水滴, 观察裂缝条件下水泥砂浆试件的抗渗性能 (图5) 。从图5可以发现, 在裂缝产生的情况下, 掺加有机硅的水泥砂浆试件 (图5右) 仍能起到一定的防水抗渗作用。这跟有机硅的掺入使砂浆表面呈现出良好的疏水性有关。

2.4 SEM分析

采用SEM对普通水泥砂浆试件和有机硅改性水泥砂浆试件的表面进行分析, 结果见图6。从图6可以看出, 普通水泥砂浆试件表面稀疏多孔, 有许多水泥晶体, 而有机硅改性水泥砂浆表面则形成了一层比较致密的凝胶。本研究所采用的有机硅为具有活性烷氧基团的硅烷偶联剂, 它可与水发生水解反应, 生成活性硅醇基团, 一部分硅醇基团能与水泥砂浆颗粒表面的—OH发生化学偶联作用;另一部分的硅醇基团自身可发生缩合反应, 形成网状交联结构。该网状结构本身具有疏水特性, 可以起到防水作用;另外, 还可以填充水泥砂浆中的孔隙, 进一步改善其抗渗性能[6]。此外, 因为有机硅与水泥基材料之间存在牢固的化学物理键合作用, 当发生干缩时, 可对收缩裂缝起到一定的抑制作用。因此, 内掺有机硅能较好地提高水泥基材料的防水抗渗性能, 保证水泥基材料构筑物的服役质量和寿命。

3 结论

在水泥砂浆中掺有机硅防水剂进行抗渗抗裂性改进试验。试验结果表明, 有机硅防水剂能有效提高水泥砂浆的防水、抗渗性能;同时, 有机硅的掺入, 能抑制水泥砂浆裂缝的产生和扩散。SEM结果表明, 有机硅防水剂在水泥基材料内部形成网状结构, 能使水泥砂浆表面疏水化;同时, 与水泥基材料存在牢固的化学物理键合作用, 当发生干缩作用时, 可对收缩裂缝起到一定的抑制作用。

摘要：掺加有机硅防水剂对水泥砂浆进行改性, 并对其防渗、抗裂性能进行研究。结果表明, 有机硅的加入能有效提高水泥砂浆的防水、抗渗性能;同时能抑制裂缝的产生, 即使在有裂缝产生的情况下, 也能起到一定的防水效果。

关键词：有机硅改性水泥砂浆,防水,防渗,抗裂

参考文献

[1]李漠, 管小军.表面涂层对混凝土抗氯离子渗透性能的影响[J].新型建筑材料, 2006 (11) :52-53.

[2]胡廷燕, 何廷树, 李家辉.改性有机硅防水剂对混凝土耐久性的影响[J].四川建筑科学研究, 2010, 36 (3) :214-216.

[3]张伟, 史琛, 项志敏, 等.改性有机硅涂料对混凝土耐久性的影响[J].混凝土, 2010 (8) :73-75.

[4]周述光, 刘红叶, 王振军.改性有机硅防水剂对混凝土性能影响[J].新型建筑材料, 2006, 4:63-65.

[5]Xiong G J, Chen L Q, Chen X H, etal.Behavior of water glass-polymer hybrid-modified mortars under flowing sulfuricacid solution environment[J].Cem.Concr.Res., 2004 (34) :665-669.

刚性自防水 篇5

实际工程中, 在修复经历火灾等高温作用后的钢筋混凝土结构时, 对于较低温度的高温作用区域, 往往只对混凝土结构进行表面松散层清理和灌缝处理, 而且在修复处理方案中, 一般只重视混凝土的承载力和稳定性修复, 而忽略了高温作用对混凝土结构耐久性的影响, 在混凝土结构中依然保留经历高温作用后的老混凝土。因此, 高温后混凝土结构的耐久性研究具有重要的工程意义[3]。大量研究表明, 混凝土结构的耐久性能与其渗透性能具有重要的相关性。本文对A、B两种配比的混凝土试块在经历高温作用并通过不同冷却方式冷却后, 对其进行毛细吸水试验, 探讨高温作用以及冷却方式对混凝土渗透性的影响, 进而研究高温作用对混凝土结构耐久性的影响。

1 原材料与配合比

本试验所用试件为普通混凝土试件, 试验原材料包括石子、河砂、水泥和水。其中, 石子选用樱花小镇石材厂生产的粒径为5~25 mm的花岗岩碎石, 压碎指标为7.8%, 表观密度为2 620 kg/m3;河砂产自青岛大沽河, 最大粒径为5 mm, 细度模数为2.6, 堆积密度为1 570 kg/m3, 表观密度为2 610 kg/m3;水泥为青岛山水水泥厂生产的42.5普通硅酸盐水泥。为使混凝土具有良好的工作性能, 在制备过程中添加了聚羧酸高效减水剂。混凝土试件的配合比见表1。

kg/m3

2 试验内容及方法

2.1 高温损伤及冷却试验

将混凝土试块在养护室养护28 d后取出, 在20℃、相对湿度50%的恒温室内放置5 d, 平衡其内部湿度, 防止内部湿度过大导致高温下混凝土爆裂破坏。加热装置采用带温度控制的高温电阻炉。将试块放入电阻炉后, 以5℃/min的速度加热至目标温度, 然后保持该目标温度恒温3 h, 从而保证内部温度与表面温度一致。目标温度分别为100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃。恒温结束后将试块取出冷却, 冷却方式分别为自然冷却和喷水冷却[4,5]。自然冷却即将试块放于室温环境中使其逐渐冷却, 喷水冷却即用自来水喷至试块表面使其温度快速降低。试块高温加热前及通过不同方式冷却后应分别称其质量。

2.2 毛细吸水试验

按照ISO 15148—2002《建筑材料和制品湿热性能》标准的规定, 试验前先将试块放入烘箱中, 在 (50±1) ℃的温度下放置5 d, 从而使其内部水分完全蒸发。然后将试块从烘箱中取出, 在室温下冷却, 并将试块四周用石蜡密封, 从而保证水分在试块内部一维迁移。最后将处理好的试块支撑在容器内部, 并向容器内缓缓加入5%的Na Cl溶液, 直至液面超过试块吸水面 (4±1) mm。毛细吸水试验示意见图1。

在试块开始吸水前应称量试块质量, 并在吸水时间达到0、0.5 h、1 h、2 h、4 h、8 h、12 h、24 h、2 d、3 d、4 d、5 d、6 d、7 d时, 将试块分别从容器中取出, 擦干吸水面的附着水, 并称量试块的质量, 然后将试块放回原处, 直至到达下一测量时间, 全部毛细吸水过程应持续一周。根据测得的试块质量变化数据绘制曲线, 并根据公式通过数据拟合得到毛细吸收系数A, 用以描述混凝土的渗透性。

3 高温作用对混凝土毛细吸水特性的影响

3.1 高温损伤及冷却方式对毛细吸水量的变化影响

图2—5分别为A、B配比混凝土在不同温度作用后经室温自然冷却及喷水冷却后的单位面积毛细吸水量与时间平方根之间的关系曲线。由图2—5可知, 随着最高作用温度的升高, 混凝土的最大吸水量增大, 毛细吸水曲线变陡。其原因是在高温作用下, 由于温度场的不均匀分布等因素使混凝土内部产生较高的应力, 从而对混凝土造成损伤, 在其内部产生微裂缝, 使混凝土内部具有更多的孔洞, 从而具有更高的毛细吸收力, 在毛细作用下水分快速地进入混凝土内部。

图6是高温后混凝土最大单位面积毛细吸水量 (下称最大吸水量) 的变化。从图6可以看出:1) 随着最高作用温度的提高, 混凝土的最大吸水量持续增大, 在200℃作用后, 最大吸水量约为初始值的2.5倍;在300~500℃的温度区间作用后, 混凝土的最大吸水量增长较为缓慢, 这可能与混凝土中未水化的水泥颗粒在该温度区间内的继续水化有关;当600℃的高温温度作用后, 混凝土的最大吸水量大约为初始值的3倍左右。2) 对于同一配比但采用不同冷却方式冷却的混凝土试块, 在200℃以下的温度作用后, 混凝土的最大吸水量相差不大, 而在更高的温度作用后, 自然冷却的混凝土试块的最大吸水量大于喷水冷却的混凝土最大吸水量, 这可能是因为喷水冷却方式下, 混凝土在高温作用后其内部温度得以快速降低, 从而减少了内部的损伤。3) 对于不同配比的混凝土, 相同冷却方式下, A配比 (W/C=0.4) 混凝土在高温后的最大吸水量小于B配比 (W/C=0.5) 混凝土试件, 这说明水灰比较低的混凝土, 在高温作用后依然具有相对较低的吸水能力[6,7]。

由于最大吸水量可以理解为混凝土内部可被水填充的孔隙所吸收水分的质量, 因此, 该值可一定程度上反映混凝土内部孔隙率的大小。从图6还可以看出, A配比混凝土在常温下最大吸水量小于B配比混凝土的最大吸水量, 从而表明常温下较高水灰比的混凝土的孔隙率较高, 高温作用后混凝土最大吸水量的升高则说明高温作用使混凝土的孔隙率增大。

3.2 高温损伤及冷却方式对毛细吸收系数的影响

毛细吸收系数是衡量混凝土耐久性的重要指标之一, 它是混凝土在毛细吸水作用的初期, 混凝土的单位面积毛细吸水量与时间平方根的比值, 即为毛细吸水量变化曲线初始阶段的斜率, 表征了外部侵蚀介质 (如水等) 进入混凝土内部的快慢, 从而反映混凝土的渗透性。本文取混凝土前2 h (个别试件取前0.5 h) 的毛细吸水量数据, 并对其进行线性回归, 所得到的斜率即为混凝土的毛细吸收系数 (A) 。各试块的拟合数据和相关性系数 (R) 见表2, 其变化示意见图7。

根据表2和图7, 随着作用温度的升高, 混凝土的毛细吸收系数迅速增大。对于A配比混凝土, 在100℃作用后, 混凝土的毛细吸收系数略有增大;在200℃作用后, 毛细吸收系数已增大至常温时的2倍以上;在300℃作用后, 毛细吸收系数接近常温时的3倍;当温度达到600℃后, 混凝土的抗渗性已有非常严重的劣化。对于B配比混凝土试块, 随着温度的升高, 与A配比混凝土相比, 混凝土的毛细吸收系数的增大较为缓慢, 这说明高温作用对水灰比较低混凝土的渗透性劣化较为严重。

通常而言, 水灰比较低的混凝土试块由于在配制过程中水的使用量较低, 成型后毛细孔较少, 从而具有较高的密实度, 其耐久性也较高, 然而高密实度的混凝土在高温过程中劣化程度也更为严重, 其原因是混凝土在受到高温作用时, 其内部水分汽化, 从而产生对混凝土的蒸汽压力, 混凝土的密实度越高, 内部水分蒸发产生的蒸汽越不容易向外部逸出, 从而混凝土内部的蒸汽压力也越大, 导致劣化更为严重[8]。

对于不同冷却方式冷却的混凝土, 与自然冷却的混凝土相比, 喷水冷却混凝土的毛细吸收系数较大, 这与混凝土在喷水冷却过程中所造成的二次劣化有关。然而, 从图6可以看出, 喷水冷却后的混凝土试块的最大吸水量小于自然冷却后的试块最大吸水量, 这与喷水冷却对混凝土造成更大损伤的结论不符。其可能的原因是喷水冷却所造成的损伤层只在与水接触表层的一定范围内存在, 而在混凝土的内部由于喷水冷却使其内部温度快速降低, 所以造成的损伤也相对较小;而混凝土的吸水速率或毛细吸收系数与靠近表层一定范围内的混凝土的孔隙率和孔隙结构关系较大, 故喷水冷却的混凝土试块的毛细吸水系数大于自然冷却的混凝土试块;但最大吸水量与混凝土试块的整体孔隙率相关, 因此, 相对于自然冷却后的混凝土试块, 喷水冷却后混凝土试块的最大吸水量较小, 可能是喷水冷却的混凝土的整体孔隙率小于自然冷却的混凝土的整体孔隙率。

4 结论

1) 高温作用对混凝土的抗毛细吸收性能造成严重劣化, 其最大吸水量和毛细吸收系数成倍增长, 这说明高温作用后混凝土的渗透性发生明显劣化。

2) 高温后, 喷水冷却混凝土试块的毛细吸收系数大于自然冷却的混凝土试块, 但其最大吸水量小于自然冷却的混凝土试块, 这说明喷水冷却混凝土只会对距表层一定厚度范围内的混凝土造成二次劣化, 而对于更内层的混凝土, 喷水冷却混凝土试块产生的损伤与自然冷却混凝土试块相比相对较小。

3) 对于高温损伤后的混凝土结构, 应对其表面进行防水处理, 提高其抗渗透性能, 才能降低耐久性的劣化速率, 延长混凝土结构的使用寿命。

参考文献

[1]赵铁军.渗透型涂料表面处理与混凝土耐久性[M].北京:科学出版社, 2009.

[2]马志鸣, 赵铁军, 陈际洲, 等.有机硅防水剂修复冻融损伤混凝土的耐久性试验研究[J].中国建筑防水, 2013 (5) :9-12.

[3]姜福香, 于奎峰, 赵铁军, 等.高温后混凝土耐久性试验研究[J].四川建筑科学研究, 2010, 63 (2) :32-34.

[4]马志鸣, 赵铁军, 赵彦迪, 等.静水压力下混凝土中氯离子传输特性试验研究[J].公路, 2012 (12) :169-171.

[5]王鹏刚.火灾高温对混凝土硅烷防护效果影响的研究[D].青岛:青岛理工大学, 2010.

[6]马志鸣, 赵铁军, 王鹏刚, 等.海洋浪花飞溅区混凝土硫酸盐侵蚀试验研究[J].混凝土与水泥制品, 2013 (10) :5-8.

[7]陈晓婷, 赵人达.高温对混凝土孔隙率及渗透性影响的试验研究[J].混凝土与水泥制品, 2007 (2) :11-16.

刚性自防水 篇6

1刚性防水材料

水泥基渗透结晶型防水材料:

水泥基渗透结晶型防水材料是一种新型刚性防水材料,它是以硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、石英砂等为基材,掺入活性化学物质制成的粉状材料。在与水作用后,材料中含有的活性化学物质通过载体向混凝土内部渗透,在混凝土中形成不溶于水的结晶体,填塞毛细孔道,从而使混凝土致密、防水。

根据国家标准GBl8445-2001《水泥基渗透结晶型防水材料》按使用方法可将产品分为两种:a.水泥基渗透结晶型防水涂料:它是一种粉状材料,经与水拌合可调配成刷涂或喷涂在水泥混凝土表面的浆料,涂层厚度国外资料一般在0.5~1.5mm范围内,我国规范规定是应不小于0.8mm。亦可将其以干粉撒覆并压入未完全凝固的水泥混凝土。b.水泥基渗透结晶型防水剂:它是一种掺入混凝土内部的粉状材料,按一定掺量将其直接添加到混凝土中,起到防水的作用。匀质性指标中,细度(0.315筛)要求应在生产厂控制值相对量的10%以内,其他匀质性指标如含水量、总碱量、氯离子含量都与JC474-1999《砂浆、混凝土防水剂》的要求相同。物按拉伸性能将产品分为I、Ⅱ两类。对于双组分聚氨酯防水涂料,Ⅱ类产品意味着更高的拉伸强度和撕裂强度:而其他技术要求基本上都是相同的。防水涂料的拉伸性能是产品质量检测一项重要的指标,它包括拉伸强度和断裂伸长率两项技术要求。首先按照标准要求制备试件,在搅拌双组分的时候,要注意控制好搅拌的速度,不能太快,以免引入空气。在制备聚氨酯涂膜的时候,将搅拌好的聚氨酯防水涂料倒入水平的模板上,用刮板将涂料来回刮几次,基本上能把搅拌时带入的气泡清除。涂覆次数应参照厂家提供的参数,分一次或多次且最多三次涂覆。下一次涂覆应在前次涂层表干后且不超过24h进行。每次涂覆厚度应参考涂覆次数及材料收缩情况,由经验判断,控制试样在72h内达到最终厚度为1.5mm±0.2mm。试样需在标准状况下养护96h后脱模,然后翻转放置,继续养护72h。此外,需要选择合适的脱模剂,否则脱模过程可能会破坏试样的性能。将试样裁成符合GB/T528规定的哑铃状I型试件,用直尺在试件上划好两条间距25mm的平行标线,并用厚度计测出试件标线中间和两端三点的厚度,取其算术平均值作为试样厚度,装在拉伸试验机夹具之间,夹具间标距为70mm,以500mm/min拉伸速度拉伸试件至断裂,记录试件断裂时的最大载荷,并读取此时标线间距离。然后根据试验结果计算拉伸强度和最大延伸率。从实际的试验结果看,很多聚氨酯防水涂料的断裂伸长率和拉伸强度常常不能达到技术要求。此外,涂料的其他性能也不稳定。涂料的质量往往与原材料涨价及原材料的质量波动有关。

2.2聚合物水泥防水涂料

聚合物水泥防水涂料简称JS防水涂料,是一种以丙烯酸酯等聚合物乳液为主要原料,加入其他外加剂制得的双组份水性建筑防水涂料。JS防水于絮凝作用的存在,水泥或外加剂在搅拌过程中容易聚合成团,不与聚合物发生反应,在试样凝固后将成为空隙,毫无强度。所以,各种成分能否在搅拌过程中得到充分的分散也将直接地决定检测的准确性。在厚度一定的情况下,涂覆次数越多,成膜的密实度越好,试件的拉伸性能越高。有资料显示,无处的拉伸强度值,3次涂覆的试样比2次涂覆的试样高10~20%。涂膜次数相同的情况下,涂膜过厚试验数据跳跃幅度会之增大,这与随着厚度增加,涂膜缺陷增多有关。涂膜的养护件尤其是湿度,对试验结果也有很大影响,所以一定要保证在准状况下养护。在实际施工过程,对涂覆次数,成膜厚度以及护条件要足够重视。JS防水涂料拉伸性能的试验方法也是参GB/T16777-1997《建筑防水涂料试验方法》,试验拉伸速度200mm/min。在实际检测中,JS防水涂料往往是拉伸强度达标至超标,断裂伸长率却不合格甚至很差。这种问题,一方面与材料价格上涨以及原材料本身的质量波动有关,另一方面是于储存不善而导致破乳。

参考文献

[1]黄鸿超.水泥基憎水型及柔性防水材料在卫生间防水中的应用[J].上海建材,2007,(2).

[2]林柏章.建筑防水材料及PVC防水卷材的现状与应用[J].建材与装饰(中旬刊),2008,(1).

[3]段建民.建筑防水材料及其质量检验[J].建材与装饰(中旬刊),2007,(9).

议刚性屋面防水工程 篇7

女人街商业广场工程是位于沈阳浑南新区中央商务区的一幢在建的高层建筑,结构形式为框剪结构;地下一层,地上四层;建筑面积97000m2;东西方向长为200.97m,南北方向宽为30m。屋面防水等级为Ⅱ级。屋面排水为内排水。

2刚性屋面

刚性防水屋面是指用刚性防水材料做防水层的屋面。主要有普通的细石混凝土、补偿收缩混凝土、预应力混凝土以及今年来发展起来的钢纤维混凝土等防水屋面。由于刚性屋面的表面密度大,抗拉强度低,极限拉应力变小,易受混凝土或砂浆的干湿变形、温度变形和结构变位而产生裂缝。因此,刚性防水屋面主要适用于防水等级为Ⅰ～Ⅲ级的屋面防水,不使用于设有松散材料保温层的屋面以及受较大震动或冲击和坡度大于15%的建筑屋面,而且刚性防水层的节点部位应与柔性材料结合使用,才能保证防水的可靠性。我国同一城市的常年温差都很大,且屋面裸露于空间,同一天的气温有时也相差很大。在夏季有时屋面温差可达到30℃,混凝土的热膨胀是形成裂缝的原因。另外,外力的作用也是造成混凝土开裂的重要原因,例如在地基沉降、屋面雪荷载、墙面风荷载的作用下屋面基层发生位移和变形。一旦基层变形,结构应力也发生变化,这些变化往往集中在屋面板的支撑处。

3提高刚性屋面的质量措施

3.1隔离层的施工

在结构层和防水层之间增加一层低强度等级的砂浆,卷材和塑料薄膜等材料起隔离作用,结构层和防水层变形不受约束,以减少防水混凝土产生拉应力而导致防水层开裂。

3.1.1粘土隔离层:基层板为现浇板,隔离层施工前将基层板板面清扫干净,洒水湿润,以无积水为度。粘土砂浆隔离层的配合比为石灰膏:砂:粘土=1:2.5:3.6,隔离层厚为10～20mm。

3.1.2石灰砂浆隔离层施工措施同上,石灰砂浆隔离层配合比为石灰膏:砂=1:4隔离层厚度为10～20mm。

3.1.3若以水泥砂浆找平层上铺卷材做隔离层:先用1:3水泥砂浆将结构层找平,并压实抹光养护,等干燥后在找平层上铺一层3～8mm干细砂滑动层,在其上铺一层卷材,搭接缝用热沥青胶封严。也可以在找平层上直接铺塑料薄膜。

做好隔离层继续施工时要注意对隔离层加强保护,混凝土运输不能直接在隔离层表面进行,应采取垫木等措施,绑扎钢筋时不得扎破表面,浇捣混凝土时更不能振酥隔离层。

3.2细石混凝土防水层的施工

分隔缝留置与铺设钢筋网片:

a.分格缝留置

分格缝的作用是将大化小,以小拼大、刚柔结合、以柔补刚的方法,提高刚性屋面的防水效果,将大面积的屋面按一定要求分割为若干小块,小块之间的分格缝用弹塑性密封材料填充密实。分格缝设在屋面板的支承处或屋面的转折处,以及防水层与突出屋面结构的交接处。屋面每个开间留横向伸缩缝,屋脊处留纵向伸缩缝,纵横间距不宜大于6m,或一间一分割,分割面积不能超过36m2为宜。其缝宽一般为20mm,与女儿墙交接处亦应留30mm的缝隙。

b.钢筋网片的铺设

钢筋是Φ4～Φ6@200mm,双向钢筋网片保护层厚度一般不小于10mm。分格缝处钢筋断开。

c.浇注细石混凝土防水层

浇注细石混凝土前,应将隔离层表面的浮渣、杂物清除干净,检查隔离层质量及平整度,排水坡度和完整性,支好分格缝模板,标出混凝土浇捣厚度。

细石混凝土不得使用火山灰水泥,采用矿渣水泥时,应采用减少泌水性的措施,粗、细骨料含泥量不应大于1%和2%,水灰比大于0.55,每立方米水泥用量不得少于330kg,含砂率宜为35%～40%,灰砂比1:(2～2.5)。混凝土强度等级不应低于C20。混凝土运输过程中应防止漏浆和离析,混凝土浇筑按先远后近,先高后低的原则进行,一个分格缝范围内的混凝土必须一次浇筑完成,不得留施工缝。混凝土振捣要用平板振捣器,使混凝土振捣密实,泛浆后用铁抹子压实抹平,并要确保防水层的厚度和排水坡度。混凝土吸水初凝后,及时取出分格缝隔板,用铁抹子第二次压光。并及时修补分格缝缺损部位。混凝土最后一次压光后要求表面平整光滑,不起砂,不起层,抹压时不得撒水泥和干水泥砂浆。混凝土终凝后必须进行养护,施工后应及时覆盖草袋,浇水养护。在养护初期应使防水层表面充分湿润,养护时间一般不应小于14d,养护期间不得进行下道工序施工。

d.分格缝的嵌缝

分格缝的嵌缝工作应在混凝土浇水或蓄水养护完毕后,用水冲洗干净,且达到干燥(含水率不大于10%)进行,雾天、混凝土表面有冰冻或霜露时不得施工,所有分格缝应纵横相互贯通,如有隔断应凿通,分格缝如有缺边掉角的,必须修补完整,达到平整密实,不得有蜂窝、露筋、起皮松动现象。分格缝必须干净,缝壁和缝两外侧50～60mm内的水泥泛浆、残余砂浆和杂物,必须用刷缝机或钢丝刷刷除并用吹尘工具吹净。然后,分格缝下部2/3嵌背衬材料,上部1/3嵌填密封材料,嵌好后用卷材覆盖。做的刚柔结合,以柔适变,克服渗漏。

3.3细部节点的处理

屋面防水工程节点细部构造是防水工程的重要部分,屋面发生渗漏往往发生在节点位置。对于节点的处理不同的构造、形式和材料,设计不尽相同。众多的节点包括:水落口、泛水、压顶及防水工程的变形缝等等。

a.水落口

水落口与基层交接处留有凹槽,密封材料嵌固。一般水落口四周500mm范围内排水度不小于5%。

b.泛水收头

(1)砖砌女儿墙泛水不高时,卷材收头可直接铺压在女儿墙压顶下,压顶应做防水处理。

(2)墙身为砖墙时,留凹槽,防水层入槽固定密封,凹槽距屋面找平层最低处不应小于250mm,凹槽的上部墙体也应做防水处理。

(3)墙体为混凝土时,卷材的收头可用金属压条钉压,并用密封材料嵌固。

c.变形缝

缝内宜填充泡沫塑料和沥青麻丝,上部填放衬垫材料,并用高延伸、高强度卷材封盖,顶部应加扣混凝土盖板或金属压盖。

摘要：通过女人街商业广场工程实例，介绍刚性屋面施工的技术措施及施工方案。

刚性防水屋面构造处理技术探究 篇8

1 刚性防水层屋面构造

1.1 防水层

防水层采用不低于C20的细石混凝土整体现浇而成, 其厚度不小于40mm, 并应配置φ4-φ6mm、间距为100-200mm的双向钢筋网片。

1.2 隔离层

隔离层位于防水层与结构层之间, 其作用是减少结构变形对防水层的不利影响。这是因为当刚性防水层的混凝土直接浇筑在基层上时, 由于温差、干缩、荷载作用等因素, 会使结构层发生变形, 从而导致刚性防水层随其变形而产生裂缝。隔离层的设置使刚性防水层与结构层之间不黏结到一起, 这样就可大大减少结构层变形对刚性防水层的影响, 同时, 刚性防水层可以自由伸缩, 减少了裂缝的出现。

1.3 找平层

当结构层为预制钢筋混凝土板时, 其上应用1:3水泥砂浆作找平层, 厚度为20mm。若屋面板为整体现浇混凝土结构时则可不设找平层。

1.4 结构层

屋面结构层一般采用预制或现浇的钢筋混凝土屋面板, 结构层应有足够的刚度, 以免结构变形过大而引起防水层开裂。

2 刚性防水屋面的细部构造

2.1 分格缝

(1) 刚性防水层产生裂缝的原因

(1) 混凝土本身的干缩变形使刚性防水层产生裂缝; (2) 温差引起的混凝土胀缩变形, 使刚性防水层产生裂缝; (3) 在长期荷载作用下因结构挠曲变形, 导致刚性防水层开裂。因此, 刚性防水层中应设置分格缝, 分格缝内应嵌填密封材料。

(2) 分格缝设置部位。应设在屋面板的支承端、屋面转折处、防水层与突出屋面结构的交接处, 并应与板缝对齐。分格缝纵横间距不宜大于6m (图1) 。

(3) 分格缝构造。分格缝的宽度为5-30mm, 分格缝内应嵌填密封材料, 缝口表面用防水卷材铺贴盖缝作为保护层, 卷材的宽度为200-300mm (图2) 。

2.2 女儿墙泛水构造

刚性防水层与山墙、女儿墙交接处, 应留宽度为30mm的缝隙, 并应用密封材料嵌填;泛水应有足够高度, 一般不小于250mm;泛水处应铺设卷材或涂膜附加层;泛水应嵌入立墙上的凹槽内并用压条及水泥钉固定。

2.3 变形缝构造

变形缝分为用低屋顶变形缝和横向变形缝两种。刚性防水层与变形缝两侧墙体交接处应留宽度为30mm的缝隙, 并加用密封材料嵌填;泛水处应铺设卷材或涂膜附加层;变形缝应填充泡沫塑料, 其次是填放衬垫材料, 并应用卷材封盖, 顶部应加扣混凝土盖板或金属盖板。

2.4 雨水口构造

水口大多采用直管式, 为防止雨水从雨水管与沟底接缝处渗漏, 应在雨水口四周加铺卷材, 卷材应铺入管内壁, 沟内铺筑的混凝土防水层应盖在附加卷材义, 防水层与雨水口相交接的位置用油膏嵌封。

3 防水施工中控制质量的措施

3.1 选材要正确

要按照设计要求选择经过当地只能部门复检认可的合格的刚性防水材料。同时在每批材料进场时要严格核对材料的品牌、厂家, 严把质量关防止不合格材料进入, 对发现的不合格材料要立即退场。

3.2 灌封、补洞要密实

用细石混凝土灌板缝, 混凝土标号应比原始混凝土标号高一级, 严格按两次密实灌注, 不能一次成活。具体做法为:用细石混凝土浇筑至吊模2/3板厚的位置, 在能取板下的吊模后, 用比例1:1.5-2.0干硬性砂浆捣灌密实至凹版下面10mm, 再分两次用防水砂浆抹平。立管的根部、阴角应抹成小圆角, 无论洞口的大小, 在补洞前都必须用1:0.5-2.0干硬性砂浆捣灌密实至凹版下面10mm, 再分两次用防水砂浆抹平。

3.3 防水基层的质量要求

防水基层质量好坏对防水层的耐久性影响很大, 因此在铺贴卷材防水层之前必须对找平层严格要求。基层必须坚实、平整, 不得有凹凸、裂缝、麻面现象, 且表面必须干燥, 含水率不大于8%。屋面与突出屋面的结构应作成弧形。雨水口处应作成略低的杯形。在方式施工前一定要认真清理基层, 将杂物、浮浆清理干净。

3.4 做好防水试验

防水层完工后应检验边缘是否牢靠, 是否有褶皱, 空鼓现象, 再进行蓄水试验, 如有渗漏应及时修补。修补的方法是:将裂缝两边各30cm宽度内的防水保护层铲除, 将杂物清理干净;刷冷底子油两道;用密封材料开裂处嵌严, 在上面干铺30cm宽防水卷材一层, 再在上面粘贴与屋面同种的防水卷材两层, 要贴严压平;最后做好防水保护层。

4 结论

总体上讲, 防止屋面渗漏, 设计是前提, 材料是基础, 施工是关键, 维修管理是保证。只有严把材料关, 精心设计, 精心施工, 才能保证屋面防水的工程质量, 才能给用户营造一个良好的生活或工作环境。无论是建设方还是施工方, 都要以“渗漏”时刻敲警钟, 都应认真贯彻执行有关规定, 在材料、设计、管理诸方面严格把关, 共同搞好防水工程的质量控制。

摘要：屋面防水是建筑工程中存在的质量通病, 在实际工作中, 存在一些不够重视底层刚性防水层的心理, 使得刚性防水层开裂、起鼓或渗漏, 这样刚性防水层形同虚设。

关键词：刚性防水屋面,构造,处理技术

参考文献

[1]黄介夫.混凝土刚性防水屋面的构造与处理[J].混凝土与水泥制品, 1982 (04) .