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 如何提高混凝土自愈高抗滲及耐久性 
作者:  來源:   瀏覽:2382  發布時間:2017-06-01

陳毅曦(高級工程師、國家外專局專家、建筑材料專家委員會專家)

李安銓(恒億集團總工程師、高級工程師)

翁  崞  龍巖市華億建材有限公司副總經理

摘  要:混凝土的質量關系到建筑物的耐久及安全,混凝土質量的關鍵在于科學合理的配比,符合規范標準的振搗工藝。添加了閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑的混凝土,能夠生成不溶于水的水化硅酸鈣晶體和憎水性密實體,如有水的侵入或潮濕的環境下結晶體體能夠滲透滋長進入混凝土的內部結構,堵塞細微裂縫的貫通、堵塞通透性的毛細孔、有效減少水泥水化石的線性收縮,徹底改變混凝土孔的結構及有效地增強混凝土的防水密實性、抗滲性、增強混凝土界面過渡區的粘結性能,使得混凝土具有長效結構自愈性、高抗滲、憎水密實性、結構自防水。FS102自愈型混凝土防水密實劑符合并滿足國標GB 50108-2011《地下防水工程質量驗收規范》的技術標準要求。摻量:按水泥摻量的0.23~0.25%(按水泥的重量比),閩科FS102混凝土防水密實劑:有粉狀和液體兩種,它區別于市場其它同類產品之處是不使用氯化物原料,所配制的混凝土、砂漿抗滲指標和結構自愈功能是其它產品無法相比擬,達到先進水平。

關鍵詞:混凝土結構化學機理防水、自愈型防水密實劑、孔結構、集料界面過渡區、耐久性、水化硅酸鈣、硅酸鈣晶體、結構自愈、結構自防水、高抗滲、第二次抗滲壓力、礦物活性纖維

一、前言

幾十年前,人們關注混凝土的強度遠勝于混凝土的耐久性,F在,由于混凝土強度一般容易達到和保障,而耐久性問題則較難實現,且又屢屢出現問題,故人們更為關注混凝土的耐久性了。十多年前,人們一般只在防水工程中提到混凝土的抗滲性,現在,凡涉及混凝土的耐久性破壞、開裂、維護、修復、壽命等內容,混凝土的滲透性都受到極大的重視和質量挑戰。大量實驗及應用實踐證明,混凝土的抗滲性與其耐久性之間有著密切聯系,混凝土耐久性往往建立在混凝土抗滲透是否良好的基礎上。

混凝土的耐久性問題涉及內容較多,影響因素和破壞機理也很復雜,但其共同點是由于水泥混凝土(或砂漿)材料是一種多組分構成的多孔體系,孔縫的存在及連通性使水和有害液體或有害氣體容易侵入,從而導致水泥混凝土(或砂漿)滲水、導致混凝土中鋼筋的銹蝕、侵蝕及膨脹等。提高混凝土結構耐久性的關鍵是增加混凝土材料自身的密實性(包括:物理密實、化學密實)和結構自愈自防水(化學防水),通過改善結構物的抗化學侵蝕、抗碳化、抗堿集料反應等耐久性指標是提高混凝土自愈抗滲能力直接、有效的措施(保證足夠的混凝土保護厚度和強度等級同樣重要)。

二、混凝土力學性能的微觀缺陷

影響混凝土力學性能的微觀缺陷主要是混凝土中的孔、微裂縫以及水泥石與集料之間的界面過渡區。

混凝土固有的多孔性決定了混凝土具有一定的滲透性,滲透性隨孔隙率的增加而提高,尤其是當混凝土的孔隙率大于25%時,滲透系數隨孔隙率的增加而急劇增大。而當混凝土的孔隙率低于20%時,可認為混凝土基本上不透水,但孔隙率并不是影響滲透性的主要因素,兩者之間并不是簡單的函數關系,混凝土滲透性高低主要取決于混凝土(或水泥砂漿)內部孔隙的連通狀況以及滲透路徑的曲折性,即混凝土(或水泥砂漿)孔結構的特征。

混凝土存在微裂縫導致混凝土材料的實際強度低于理論設計強度,當混凝土在受外力的作用下,這些微裂縫將不斷的擴展,形成互相貫通搭接,形成一個裂紋網絡,裂紋長度越長,分布越不均勻,混凝土的強度越低,同時將混凝土處在潮濕的環境下,由于水分子在裂紋表面的吸附效應,相對濕度的提高將導致混凝土的表面能降低,將導致混凝土強度的降低,因此,在潮濕環境中混凝土的裂紋更易擴展。隨著裂紋的不斷擴展,混凝土抗滲性能下降,耐久性得不到保障。

水泥石——集料界面過渡區是混凝土中的薄弱環節,與水泥石本體相比,界面過渡區的性能要低得多。界面過渡區對混凝土力學性能的影響主要表現在該區力學性能較低,一是受力造成裂紋擴展的途徑,裂紋易于貫通;二是影響集料力學作用的發揮;炷恋男阅苁撬嗍图系墓餐饔,集料的力傳遞是通過界面傳遞給水泥石的。因此改善混凝土界面過渡區的性能對提高混凝土力學性能有著特別重要意義。

三、閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑

閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑摻入混凝土中能吸收相當一部分的毛細孔水和游離水,從而使自愈型混凝土防水密實劑迅速水解成溶膠及固溶膠狀態。當水泥水化析出氫氧化鈣,防水密實劑就能與之發生化學反應生成水化硅酸鈣及凝膠體。生成不可溶的晶體。這種晶體的增長可堵塞混凝土(或水泥砂漿)的毛細孔、裂縫及填補發絲狀裂紋,形成的硅酸鈣晶體在潮濕的環境下能夠滋長,將深入滲透進入混凝土(或水泥砂漿)的結構內部,有效地增加混凝土(或水泥砂漿)的密實度,以達到防滲、防潮、修補裂縫、增加混凝土(或水泥砂漿)的強度效果,由于自愈型混凝土防水密實劑的摻入使得相當一部分毛細孔水和游離水變成了弱結晶水和凝膠水,即減少泌水。因水化硅酸鈣的形成消了氫氧化鈣在界面區的富集,使界面過渡區轉變成水化硅酸鈣的富集區。由于水化硅酸鈣的膠泥特性,增強富集區集料與水化石的粘結從而改善水化石——集料界面過渡區的性能,即提高了集料過渡區的界面粘結力,同時由于水化硅酸鈣在水化石毛細通縫中富集,堵塞切斷通道并與水泥水化形成一體化水化石。閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑摻入水泥砂漿或混凝土中,在水泥漿料中高效均勻分散,將其孔的結構及界面過渡的狀況徹底改變,優異的防水阻裂,納米活性自愈滲透,使混凝土的強度及抗滲性提高,同時減少水泥水化石的收縮率,減少微裂縫,徹底提高混凝土的耐久性、密實性、抗滲性、防水性。

混凝土的耐久性主要體現在混凝土的使用環境和工作條件向地下要空間,向海洋、鹽堿地要土地。不少海港碼頭、石油鉆井平臺等混凝土構筑物因海水腐蝕,僅幾年就出現混凝土剝蝕、開裂,主要是因為氯鹽、硫酸鹽等的侵蝕,以及干濕交替的環境的侵蝕。摻閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑試樣經混凝土抗滲儀加壓滲水后,繼續經10%濃度海鹽(氯化鈉)溶液浸泡28d后測試其第二次抗滲壓力為2.6MPa不滲;經10%濃度硫酸鈉浸泡28d后測試其第二次抗滲壓力為2.6MPa不滲。實驗結果證明,閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑的摻入能有效抵抗海水和生活用水的侵蝕,具有可靠的結構自愈功能和防水抗滲功能,防水層與結構主體緊密融合為一體,使得建筑物基礎結構具有結構自愈防水功效,具有地下防水工程的防水壽命與建筑物結構同壽命,可減少或取消混凝土后澆帶的設置,根本上解決混凝土開裂滲漏的問題,治標治本,綜合治理,結構自愈防水,一次使用終身免維護。本混凝土結構自愈型防水密實劑體系符合國標GB 50108-2011《地下防水工程質量驗收規范》的標準要求,摻量:混凝土按水泥摻量的0.23~0.25%(按重量比),水泥砂漿按水泥摻量的0.22%FS101砂漿防水劑(按重量比),閩科FS102混凝土防水密實劑及閩科防水101砂漿防水劑:有粉狀和液體兩種,由龍巖市華億建材有限公司專業自主研究開發生產,應用高科技質量成果,引進新加坡及美國活性母料添加科技技術,對水泥礦物及稀有礦體進行高效活性,改善并輔以高分子材料科技,礦物活性纖維等高科技技術巧妙混合進行物理及化學反應研制而成的活性自愈型混凝土防水密實劑及水泥砂漿滲透結晶自愈防水劑,產品質量符合國家標準:JC 474 2008《砂漿、混凝土防水劑》及SSAM《高抗滲微晶自愈型混凝土(砂漿)外加劑應用技術規程》。

閩科FS102混凝土防水密實劑技術參數指標及檢測報告(混凝土防水劑檢測結果)

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四、結語

提高混凝土耐久性及自愈高抗滲是實現可持續發展需要解決的迫切問題。除了特殊(如臨時結構)外,沒有什么混凝土結構不需要防水和耐久,由此也就沒有什么混凝土結構不需要高抗滲結構自愈。從這個意義上說,高抗滲自愈型防水混凝土已不再是一種特種混凝土(或自愈型結構自防水混凝土),而是高品質的結構自防水混凝土。它區別于市場其它同類產品之處是不使用氯化物原料,所配制的混凝土、砂漿抗滲指標和結構自愈功能是其它產品無法相比擬,達到先進水平。只有在混凝土工程中全面實現結構自愈及高抗滲,才能有效控制混凝土的滲與裂的質量通病,也才能使混凝土的抗滲性和耐久性普遍提高,并減少后澆帶,縮短建筑工期,為業主和總包創造可靠的經濟價值和質量保障,促進國民經濟的可持續發展。

附件一:閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑的主要工程案例

1、恒億集團廈門市同安藍波灣后澆帶及混凝土側墻的結構自愈型防水;

2、臥龍小區I標段混凝土后澆帶的結構自愈型防水;

3、恒億集團龍巖一中教師樓底板及側墻的結構自愈型防水;

4、金雞小區II標地下室頂板圈梁結構自愈型防水混凝土。


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附件二:閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑檢測報告


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參考文獻

[1] 《地下防水工程質量驗收規范》GB 50208 —2002

[2] 國標GB 50108-2011《地下防水工程質量驗收規范》

[3] SSAM《高抗滲微晶自愈型混凝土(砂漿)外加劑應用技術規程》上海市新材料協會 2007年9月1日實施

[4] 《混凝土外加劑》 GB 8076—2008,2009年12月30日實施

[5] 《水泥基滲透結晶型防水材料》 GB  18445-2012,2013年11月01日實施,中國標準出版社

本論文原版權由龍巖市華億建材有限公司擁有,陳毅曦原創文章,未經授權不得抄載,日期:2017年3月28日




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