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在砂率固定的条件下,若水泥用量过小,则水泥不能充分包裹砂子表面,不仅使混凝土拌合物干涩,而且会使混凝土内部产生孔隙,从而降低密实度,导致抗渗性下降。
因此,对于防水混凝土,无论从强度和抗渗要求来说,均应寻求一个水泥最小用量。
在考虑水泥用量的同时,注意到粉细料对提高防水混凝土抗渗性也起着一定的作用。
加入粉细料可以改善砂子的级配,填充一部分砂粒之间的微小空隙,间接地降低了混凝土的水灰比,使密实度和抗渗性有一定提高。
粉细料掺量应根据单位体积混凝土中的水泥标号、水泥用量、小于0.15mm的砂粒数量的多少,以及所需抗渗等级的高低,通过试验确定。
还应注意到,随着粉细料掺量的增加,凝土强度会下降。
但粉细料亦不宜过量。
粉细料一般采用火山灰、粉煤灰、磨细砂、石粉等,但均应符合相应的现行有关规定。
根据我国实践总结的资料表明,每立方米混凝土的水泥用量以不小于320kg(包括粉细料在内)为宜。
3、砂率
水灰比和水泥用量选定之后,应选择适宜的砂率,以保证混凝土中水泥砂浆的数量和质量,减少和改变孔隙结构,增加密实度,提高抗渗性。
防水混凝土的砂率以35%~40%为宜。
4、灰砂比
灰砂比是普通防水混凝土配合比中的一个重要参数、实际上砂石级配与混凝土的空隙率和抗渗性关系不大,主要是“拨开系数”(水泥砂浆体积与石子空隙体积之比)在起作用。
对于富砂浆的普通防水混凝土,其拨开系数在1.85~2.3之间,甚至更大。
表现为粗骨料石子之间的空隙体积,被具有一定数量和质量的浓厚的水泥砂浆充分填实,从而获得较高的密实度和较好的抗渗性。
而灰砂比直接表明水泥砂浆的浓度,以及水泥包裹砂粒的情况,是衡量填充石子空隙的水泥砂浆质量的标准。
因此,在确定了水泥用量的前提下,灰砂比直接影响着混凝土的抗渗性。
灰砂比不宜过大或过小,根据经验,灰砂比以控制在1︰2~1︰2.5的范围为宜。
5、坍落度
在适宜的水灰比和才率均固定的条件下,坍落度与混凝土抗渗性有着密切关系。
坍落度愈大,骨料沉降愈剧烈,较重的粗骨料下沉速度快,当粗骨料沉降趋于稳定后,其间的水泥砂浆还在继续沉降,一部分游离水绕过骨料上升到混凝土拌合物表面,形成外部泌水;
另一部分水积聚在粗骨料下面,成为一层水膜,将粗骨料同水泥砂浆隔开,形成内部泌水。
在混凝土硬化过程中,这些多余的游离水逐渐蒸发,其泌水通路在混凝土内部即形成毛细孔道,粗骨料下面形成沉降缝隙,使抗渗性下降。
因此,在选定合适的水灰比的同时,还应控制坍落度。
普通防水混凝土的坍落度以30~50mm为宜。
但掺入外加剂或采用泵送工艺的防水混凝土不受此限。
二、配合比的设计
1、配合比的设计原则
在设计普通防水混凝土配合比时应考虑以下原则:
(1)根据工程的要求,由混凝土的抗渗性和耐久性确定水泥的品种,由混凝土的强度确定水泥的标号。
(2)砂、石材料应合理的选用,一般应优先考虑当地的砂石材料,但必须符合工程要求,以及防水混凝土选材要求。
(3)水灰比主要依据工程要求的抗渗性和施工最佳和易性来确定。
施工和易性要由结构条件(如结构截面、钢筋布置等)和施工方法(运输、浇筑和振捣等)综合考虑决定。
2、配合比的计算
普通防水混凝土按绝对体积法的计算步骤如下:
(1)根据工程要求的抗渗指标、强度及结构条件和施工条件选定坍落度,确定水灰比、用水量,并计算出水泥用量。
试配时,应采用水灰比最大的配合比作抗渗试验,其试验结果应符合下式要求。
四、防水混凝土的试配
防水混凝土试配工作由试验室承担。
做好试配工作是保证防水混凝土施工的关键。
为了使试配容易得到较好的结果,可以根据砂、石的筛分资料对照下表加以调整配合比,这可以得到更高的抗渗等级。
按照有关规定制做试块作为抗压强度和抗渗等级试验使用。
试验结果作为施工配合比的依据。
试件组数视工程的大小参照下表制备。
外加剂防水混凝土
外加剂防水混凝土是指用掺入适量外加剂的方法,改善混凝土内部组织结构,以增加密实性、提高抗渗性的混凝土。
外加剂主要是以吸附、分散、引气、催化,或与水泥的某种成分发生反应等物理、化学作用,使混凝土得到改性。
不同的外加剂,其性能、作用各异,应根据工程结构和施工工艺等对混凝土的具体要求,慎重选用外加剂。
选择和使用外加剂应注意下列各点:
1、熟悉外加剂生产厂提供的技术资料,以及产品说明书。
2、以工程实际所用材料(包括水泥、砂、石、水等)的性能、用量、配比,结合现场施工条件(施工方法、施工温度等)的要求,进行模拟试验,以试验效果评定所选外加剂是否可以采用。
3、参考普通防水混凝土配合比的技术参数,通过试配求得外加剂的最佳掺量。
4、加强施工管理,严格遵循外加剂掺量和使用注意事项。
随时进行现场监督检查,发现问题,及时采取措施,以保证混凝土施工质量。
5、按有关规定做好外加剂的制备、储存和使用。
6、选用外加剂应进行经济效益分析,根据工程实际情况,做多方案比较,选择技术经济全面合理的方案。
一、减水剂防水混凝土
减水剂防水混凝土是在混凝土中掺入适量的减水剂配制成的。
随着减水剂的发展,目前已被广泛采用。
实践证明,减水剂防水混凝土完全可以在满足工程结构和施工工艺要求的前提下,获得良好的抗渗性。
减水剂防水混凝土适用于一般工业与民用建筑的地下防水结构、薄壁结构,以及泵送混凝土施工工艺,并可适合季节影响,满足对混凝土凝结时间有特殊要求的防水工程。
减水剂防水混凝土的配制和施工要点:
1、选择减水剂品种及其适宜掺量。
应根据结构要求、施工工艺、施工温度,以及混凝土原材料的组成、特性等因素,正确地选择减水剂品种。
对所选减水剂,应经试验复核产品说明书所列技术指标。
不能完全依赖说明书推荐的“最佳掺量”,应以实际所用材料和施工条件,进行模拟试验,求得减水剂适宜掺量。
各类减水剂适宜掺量可参考下表。
2、混凝土配合比,可以参考普通防水混凝土配合比各项技术参数,但应注意控制水灰比,充分发挥减水剂的优越性,并应在试配过程中,特别注意所用水泥是否与所选减水剂相适应,在有条件的情况下,宜对水泥和减水剂进行多品种比较,不宜在单一的狭隘范围内寻求“最佳掺量”。
此步骤应结合经济效益一并分析考虑。
3、施工中,应严格控制减水剂掺量,误差宜控制在1%以内。
如减水剂为干粉状,宜在使用前,先将干粉倒入60℃左右的热水中搅匀,制成20%浓度的溶液(以比重计控制溶液浓度),再根据实际情况决定减水剂掺加方法(先加法或后加法)。
严禁将减水剂干粉倒入混凝土搅拌机内拌合。
4、若以粉煤灰为粉细料掺入混凝土,由于粉煤灰含有一定量的碳,可降低减水效果,应调整减水剂用量。
5、使用引气型减水剂,为消除过多的有害气泡,可采取高频振动、插入振动,或与消泡剂复合使用等方法,以增加混凝土的密实性。
6、注意养护,特别是早期潮湿养护。
二、加气剂防水混凝土
加气剂防水混凝土是在普通混凝土中掺入微量的加气剂配制而成的。
目前常用的加气剂有松香酸钠和松香热聚物,此外还有烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠等,经试验应用取得了良好的效果。
在混凝土中加入加气剂后,会产生大量微小而均匀的气泡,使其粘滞性增大,不易松散离析,显著地改善了混凝土的和易性,同时抑制了沉降离析和泌水作用,减少混凝土的结构缺陷。
由于大量微细气泡存在,使毛细管性质改变,提高了混凝土的抗渗性,抗冻性也有所提高。
1、加气剂防水混凝土的含气量
加气剂防水混凝土含气量的多少直接影响混凝土的强度和抗渗性。
混凝土掺用加气剂虽有提高抗渗性作用,但也有降低强度的作用。
加气剂防水混凝土的影响因素分为两类:
一类为原材料及配合比的影响,如加气剂的掺量、水灰比、砂子粒径、砂率、水泥品种及水泥用量等。
另一类属施工条件的影响,如搅拌、振捣、运输时间和方式以及养护条件等。
上述影响因素中除了养护条件外,其他因素均是通过含气量来影响混凝土的性能。
经验证明,混凝土中含气量在3%~6%,其全面性能优良,在此条件下混凝土密度降低不超过6%,混凝土强度降低不超过25%,而抗渗性最好。
当含气量超过上述范围时,其积极作用下降而消极作用上升。
因此对加气剂防水混凝土的含气量要控制使其适量。
我国对加气混凝土含气量要求控制在3%~5%范围内。
分析比较上述各因素对混凝土性能的影响,其中以加气剂掺量、水灰比及养护条件较为重要。
砂子粒径、水泥品种及搅拌时间也有一定影响。
砂率、水泥用量及停放时间等影响较小。
2、加气剂防水混凝土的配制要点
根据试验和施工实践经验,加气剂防水混凝土配制应注意以下几点:
(1)加气剂掺量:
松香酸钠加气剂掺量为水泥重量的0.03%,掺入搅拌均匀后再加入0.075%(占水泥重量)的氯化钙。
松香热聚物加气剂掺量为水泥重量的0.005%~0.015%。
(2)水灰比与水泥用量:
水灰比宜在0.5~0.6之间,不超过0.65。
水泥用量一般为250~300kg/m3,最小水泥用量不低于250kg/m3。
(3)砂率:
砂率宜在28%~35%之间。
(4)含气量:
含气量控制在3%~6%之间,以3%~5%为宜。
(5)砂石级配、坍落度要求同普通防水混凝土。
三、三乙醇胺防水混凝土
三乙醇胺防水混凝土是在混凝土中随拌合水掺入定量的三乙醇胶防水剂配制而成的。
它抗渗性能良好,且具有早强和强化作用,施工简便,质量稳定,有利于提高模板周转率、加快施工进度和提高劳动生产率。
三乙醇胶防水剂对水泥的水化起加快作用,水化生成物增多,水泥石结晶变细,结构密实,因此提高了混凝土的抗渗性。
三乙醇胺防水混凝土配制要点:
1、严格按配方配制防水剂溶液,并应充分搅拌至完全溶解,防止氯化钠和亚硝酸钠溶解不充分,或三乙醇胶分布不匀而造成不良后果。
2、三乙醇胺对不同品种的水泥作用不同,若调换水泥品种,则应重新进行试验,以确定能否采用。
3、严格掌握掺量,并不得将防水剂材料直接投入搅拌机中,致使拌合不均匀而影响混凝土的质量。
配好的防水剂应和拌合用水掺合均匀使用。
4、靠近高压电源和大型直流电源的防水工程宜采用1号配方来配制防水混凝土,不宜采用2号或3号配方。
四、氯化铁防水混凝土
氯化铁防水混凝土是在混凝土中掺入适量的氯化铁防水剂配制而成的。
由于氯化铁防水剂与水泥水化析出物产生化学反应,其生成物填充混凝土内部孔隙,堵塞和切断贯通的毛细孔道,改善混凝土内部的孔隙结构,增加了密实性,使混凝土具有良好的抗渗性。
氯化铁防水剂配制简便,且材料来源广泛,价格较低,并具有增强、耐久、抗腐蚀等优点,是适合用在地下防水工程中的一种良好的防水剂,可以配制较高抗渗等级的防水混凝土或抗油渗混凝土,适用于长期贮水的构筑物。
氯化铁防水混凝土配制要点及注意事项:
1、氯化铁防水剂的掺量一般为水泥重量的2.5%~5%,以3%为宜。
水灰比一般为0.55~0.6。
在坍落度为30~50mm时,每立方米混凝土中水泥用量在310~320kg左右。
拌合水用量中应扣除防水剂中的含水量。
2、氯化铁防水剂应符合质量标准,配料要求准确。
使用时要用拌合用水稀释,再拌合混凝土,严禁将氯化铁防水剂直接加入水泥和骨料中,注意切勿误将市售三氯化铁当作氯化铁防水剂使用。
3、使用氯化铁防水混凝土应注意加强养护,特别是早期湿润养护。
自然养护可在浇筑8h后,即以湿草袋或草帘等覆盖(夏季还要提前),24h后,定期浇水养护14d。
养护温度不宜过高或过低,以25℃左右为宜。
蒸汽养护不宜超过50℃,并控制升温速度不超过6~8℃/h。
五、补偿收缩混凝土
补偿收缩混凝土是用膨胀水泥,或在普通混凝土中掺入适量膨胀剂配制而成的一种微膨胀混凝土。
补偿收缩混凝土适用于一般工业与民用的地下防水结构,水池、水塔等构筑物,人防、洞库,以及修补堵漏、压力灌浆、混凝土后浇缝等。
以U型混凝土膨胀剂配制的UEA补偿收缩混凝土在工程实践中广泛应用,其工法是较早获得部级鉴定的工法之一,标志着该项技术已发展到成熟阶段。
本节将予以专项介绍。
1、补偿收缩混凝土的配制要点
补偿收缩混凝土配合比的各项技术参数,如水灰比、水泥用量、砂率等,可参考普通防水混凝土的技术参数进行选择。
选定配合比宜用试配法,在考虑施工和易性的前提下,初步选出水灰比、水泥用量,求出用水量,再依据所选的砂率,求出砂、石的重量,得出初步配合比,以此制作强度试件及膨胀试件(包括自由膨胀试件和限制膨胀试件),在检验试件的强度、膨胀率(特别是限制膨胀率)均满足设计要求时,即可在现场进行试拌、核对坍落度、调整用水量,以最后确定施工配合比。
膨胀剂或膨胀水泥必须称量准确,膨胀剂称量误差应小于0.5%,膨胀水泥称量误差应小于1%。
膨胀剂可直接投入料斗并同水泥、砂子、石子干拌均匀,再加水进行搅拌。
对于泵送商品混凝土,膨胀剂可在施工现场后加,即将膨胀剂以混凝土罐车所载混凝土量按比例预先称好放在装料架上备用,待混凝土罐车停在架子下面,再将称好的膨胀剂通过架子加料口投入罐内至少搅拌5min至拌匀方可使用。
2、使用补偿收缩混凝土的注意事项
(1)浇筑前,应检查模板的坚固性、稳定性,使模板所有接缝严密,不得漏浆,并宜将模板及与混凝土接触的表面先行湿润或保潮,且保持清洁。
(2)严格掌握混凝土配合比,并依据施工现场情况的变化,及时正确调整。
(3)补偿收缩混凝土坍落度损失较大,如现场施工温度超过30℃,或混凝土运输、停放时间超过30~40mn,应在拌合前采取加大混凝土坍落度的措施;
混凝土拌合后,不得再次加水搅拌。
(4)补偿收缩混凝土无泌水现象,适用于泵送工艺。
但应注意早期养护,并采取挡风、遮阳、喷雾等措施,以防产生塑性收缩裂缝。
(5)若因客观因素导致停工间歇时间较长,应按规定留置施工缝。
(6)补偿收缩混凝土浇筑温度不宜大于35℃;
亦不宜低于5℃,否则应采取保温措施。
(7)要加强养护,特别是早期养护。
常温下,浇筑后8~12h,即可覆盖浇水,并应保持湿润养护至少14d。
六、UEA补偿收缩混凝土的施工
1、原材料要求
水泥、砂、石子、水均应符合有关要求。
U型混凝土膨胀剂应符合现行国家建材行业标准《混凝土膨胀剂》规定的性能要求。
2、配合比设计
如采取掺入减水剂等方法,将水灰比控制在0.4~0.5范围内,可获得较好的抗渗性和抗冻性。
(6)泵送UEA补偿收缩混凝土之最小水泥用量宜为300kg/m3;
坍落度宜为12~18crn,可掺入适量外加剂。
其余注意事项请参阅本章泵送防水混凝土的有关内容。
4、施工工艺
(1)按已选定的配合比准确称量原材料;
雨季应注意测定砂石含水率,以调整配合比,确定用水量。
(2)采用机械搅拌,操作程序如下:
开动搅拌机,相继投入石子、砂子、水泥、UEA混凝土膨胀剂,干拌0.5~1min,再边搅拌边分三次将拌合用水加入,加水后继续搅拌l~2min。
(3)现场搅拌控制混凝土坍落度为6~8cm;
商品混凝土坍落度控制为14~16cm。
(4)混凝土应连续运输、连续浇筑。
运输时间间隔不应超过1.5h,夏季运输或运距较远可在混凝土中掺入适量缓凝剂,以保持混凝土的流动性,通常可掺入相当于水泥重量2.5‰~3.5‰的木钙。
(5)混凝土必须采用机械振捣,不得采用人工振捣,以保证混凝土密实。
振捣时间较普通混凝土稍长,一般以多振10s为宜。
(6)混凝土必须保持湿润养护,混凝土浇筑后,可按下列时间开始浇水养护:
气温在5~20℃时,18h后开始浇水;
气温在20~25℃时,10h后开始浇水;
气温在25℃以上时,6h后开始浇水。
养护期不小于14d。
养护期内要保持外露混凝土表面呈湿润状态。
(7)变形缝(包括伸缩缝、沉降缝)应按设计要求处理。
一般可采用BW膨胀橡胶止水带密封。
止水带位置要准确固定,浇筑变形缝两侧混凝土时不得使止水带位置偏移。
变形缝内可填沥青木丝板或聚乙烯泡沫棒,缝口内20mm处嵌填密封膏,并在迎水面虚铺或满铺一层lm宽的防水卷材,上抹20mm厚防水砂浆保护。
(8)施工缝的处理应按设计要求。
施工缝在继续浇筑UEA补偿收缩混凝土之前,将原混凝土(强度要达到1.2MPa)表面凿毛,清除浮粒并用高压水冲净保持湿润,然后涂刷1~2rnm厚的水泥净浆(内掺10%UEA混凝土膨胀剂),随可浇筑UEA补偿收缩混凝土。
(9)后浇缝及穿墙管道的细部做法请参见本章“特殊部位的细部作法”一节的有关内容。
5、施工注意事项
(1)注意严格控制水灰比,因水灰比过大会影响混凝土膨胀率,施工时严禁随意加水。
(2)水泥用量以350kg/m3左右为宜,最少不小于300kg/m3,否则影响混凝土的密实度。
(3)严格配比、准确称料、注意检验。
(4)冬期负温下施工,应保持混凝土入模温度不低于5℃,并及时进行蓄热保温养护。
如使用防冻剂,应选用质量可靠的产品。
(5)未尽事宜请参阅本节“使用补偿收缩混凝土的注意事项”以及本章“防水混凝土工程的施工”的有关内容。
6、质量检查
请参阅本章有关质量检查的内容。
7、安全施工
(1)施工电源开关箱必须装设漏电保护器,防止漏电伤人。
(2)振捣器的电源线、开关、胶皮线要经常检查,防止破损漏电伤人。
操作人员施工时应戴绝缘手套,穿防触电胶鞋。
(3)夜间施工,现场及施工道路应装有充足的照明设施。
七、HE防水混凝土
HE防水混凝土是在普通混凝土中掺入适当用量的HE高效防水剂配制而成的。
1、应用范围
(1)用于防水功能要求较高的地下建(构)筑物,以及水池、水塔、储油罐、大型设备基础、后浇缝等。
(2)用于预应力混凝土,制作高强预应力混凝土构件或管道。
2、施工要点
(1)配合比:
除应符合现行国家标准规范的有关规定之外,尚应注意以下各点:
1)水泥宜选用不低于425号的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥。
2)水泥用量应以水泥与HE高效防水剂之和计,且二者合量不少于330kg/m3。
HE高效防水剂掺量为水泥重量的6%~8%。
3)用于配制混凝土的原材料不得随意更换,否则应重新试验选定配合比。
4)混凝土原材料必须按配合比计算、并称量准确,其中HE高效防水剂以及拌合水的重量误差不得大于±
1%。
(3)投料顺序:
HE高效防水剂与水泥一并同砂搅拌均匀,再投入石子继续干拌均匀,然后再加水进行湿拌,要注意拌合水一次加入,搅拌过程中不得随意增加拌合水量。
(4)搅拌时间较普通混凝土延长30~60s。
(5)混凝土浇筑后应振捣密实,不漏振、不过振。
(6)混凝土浇筑完毕,应以草帘子或塑料膜覆盖、并浇水养护10~14d。
对于混凝土暴露面,特别是阳光直射和寒气侵袭的表面,须进行双层覆盖养护。
(7)施工缝的留置型式同于普通防水混凝土,施工缝的处理应先将表面凿毛,然后将表面杂物去除,清洗干净,并在表面铺上掺入6%~8%HE型高强防水剂的1︰2水泥砂浆,厚度为2~2.5cm,再继续浇筑HE型高效防水剂混凝土;
施工缝处拆模后,可沿施工缝上下7~8cm范围凿毛,然后将凿毛部分的表面清洗干净,再以掺HE型高效防水剂的水泥砂浆作四层防水抹面。
后浇缝的施工可参见本章关于“后浇缝”的做法,但是浇筑后浇缝的混凝土须掺入8%~10%的HE型高效防水剂。
(8)无缝施工(加强带施工技术):
HE防水混凝土具有补偿收缩功能,当混凝土结构超长时,可采用无缝施工技术,即根据工程情况沿长度方向每隔20~40m设置加强带,加强带宽度一般为2~3m,带内水平配筋率增加10%~15%,加强带两侧分别设钢丝网,以防混凝土跑漏,加强带混凝土中的HE高效防水剂掺量应提高至8%~10%、且每立方米混凝土的水泥用量应增加50kg。
八、聚合物水泥混凝土
聚合物加入混凝土或砂浆中,其形成的弹性网膜将混凝土、砂浆中的孔隙结构填塞,并经化学作用加大了聚合物同水泥水化产物的粘结强度,从而有效地对混凝土和砂浆进行改性。
不仅增加了混凝土和砂浆的抗压强度,还使抗拉强度和抗弯强度获得较大提高,增强混凝土和砂浆的密实度,减少了裂缝,因而使抗渗性获显著提高,且增加了适应变形的能力,适用于地下建(构)筑物防水,以及游泳池、水泥库、化粪池等防水工程。
如直接接触饮用水,应选用符合要求的聚合物。
从发展前景以及提高防水工程质量的角度来看,其潜能和作用不可低估。
1、配合比的选择
使聚合物水泥混凝土呈现最佳力学状态的主要因素是聚合物的品种、性能、掺量,及其相应的助剂。
聚合物掺量过小,则对混凝土性能的改善也小;
聚合物掺量加大,则混凝土各项强度亦随之提高,但当掺量增大超过一定范围时,则混凝土强度、粘结性、干缩等性能反而向劣质转化。
所以,聚合物应有其最佳掺量。
因此,在选择配合比时,应着重考虑“聚灰比”(聚合物和水泥在整个固体中的重量比),其次再选定混凝土的其他组份。
通常聚灰比在5%~20%的范围内选用,其他组份可同于普通混凝土。
参考配合比见下表:
2、配制要点
(1)在满足对聚合物水泥混凝土使用功能要求的前提下,通过配合
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