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 如何提高混凝土自愈高抗渗及耐久性 
作者:  来源:   浏览:894  发布时间:2017-06-01

陈毅曦(高级工程师、国家外专局专家、建筑材料专家委员会专家)

李安铨(恒亿集团总工程师、高级工程师)

翁  崞  龙岩市华亿建材有限公司副总经理

摘  要:混凝土的质量关系到建筑物的耐久及安全,混凝土质量的关键在于科学合理的配比,符合规范标准的振捣工艺。添加了闽科FS102自愈型混凝土防水密实剂的混凝土,能够生成不溶于水的水化硅酸钙晶体和憎水性密实体,如有水的侵入或潮湿的环境下结晶体体能够渗透滋长进入混凝土的内部结构,堵塞细微裂缝的贯通、堵塞通透性的毛细孔、有效减少水泥水化石的线性收缩,彻底改变混凝土孔的结构及有效地增强混凝土的防水密实性、抗渗性、增强混凝土界面过渡区的粘结性能,使得混凝土具有长效结构自愈性、高抗渗、憎水密实性、结构自防水。FS102自愈型混凝土防水密实剂符合并满足国标GB 50108-2011《地下防水工程质量验收规范》的技术标准要求。掺量:按水泥掺量的0.23~0.25%(按水泥的重量比),闽科FS102混凝土防水密实剂:有粉状和液体两种,它区别于市场其它同类产品之处是不使用氯化物原料,所配制的混凝土、砂浆抗渗指标和结构自愈功能是其它产品无法相比拟,达到国际先进水平。

关键词:混凝土结构化学机理防水、自愈型防水密实剂、孔结构、集料界面过渡区、耐久性、水化硅酸钙、硅酸钙晶体、结构自愈、结构自防水、高抗渗、第二次抗渗压力、矿物活性纤维

一、前言

几十年前,人们关注混凝土的强度远胜于混凝土的耐久性。现在,由于混凝土强度一般容易达到和保障,而耐久性问题则较难实现,且又屡屡出现问题,故人们更为关注混凝土的耐久性了。十多年前,人们一般只在防水工程中提到混凝土的抗渗性,现在,凡涉及混凝土的耐久性破坏、开裂、维护、修复、寿命等内容,混凝土的渗透性都受到极大的重视和质量挑战。大量实验及应用实践证明,混凝土的抗渗性与其耐久性之间有着密切联系,混凝土耐久性往往建立在混凝土抗渗透是否良好的基础上。

混凝土的耐久性问题涉及内容较多,影响因素和破坏机理也很复杂,但其共同点是由于水泥混凝土(或砂浆)材料是一种多组分构成的多孔体系,孔缝的存在及连通性使水和有害液体或有害气体容易侵入,从而导致水泥混凝土(或砂浆)渗水、导致混凝土中钢筋的锈蚀、侵蚀及膨胀等。提高混凝土结构耐久性的关键是增加混凝土材料自身的密实性(包括:物理密实、化学密实)和结构自愈自防水(化学防水),通过改善结构物的抗化学侵蚀、抗碳化、抗碱集料反应等耐久性指标是提高混凝土自愈抗渗能力最直接、最有效的措施(保证足够的混凝土保护厚度和强度等级同样重要)。

二、混凝土力学性能的微观缺陷

影响混凝土力学性能的微观缺陷主要是混凝土中的孔、微裂缝以及水泥石与集料之间的界面过渡区。

混凝土固有的多孔性决定了混凝土具有一定的渗透性,渗透性随孔隙率的增加而提高,尤其是当混凝土的孔隙率大于25%时,渗透系数随孔隙率的增加而急剧增大。而当混凝土的孔隙率低于20%时,可认为混凝土基本上不透水,但孔隙率并不是影响渗透性的最主要因素,两者之间并不是简单的函数关系,混凝土渗透性高低主要取决于混凝土(或水泥砂浆)内部孔隙的连通状况以及渗透路径的曲折性,即混凝土(或水泥砂浆)孔结构的特征。

混凝土存在微裂缝导致混凝土材料的实际强度低于理论设计强度,当混凝土在受外力的作用下,这些微裂缝将不断的扩展,形成互相贯通搭接,形成一个裂纹网络,裂纹长度越长,分布越不均匀,混凝土的强度越低,同时将混凝土处在潮湿的环境下,由于水分子在裂纹表面的吸附效应,相对湿度的提高将导致混凝土的表面能降低,将导致混凝土强度的降低,因此,在潮湿环境中混凝土的裂纹更易扩展。随着裂纹的不断扩展,混凝土抗渗性能下降,耐久性得不到保障。

水泥石——集料界面过渡区是混凝土中的薄弱环节,与水泥石本体相比,界面过渡区的性能要低得多。界面过渡区对混凝土力学性能的影响主要表现在该区力学性能较低,一是受力造成裂纹扩展的最佳途径,裂纹易于贯通;二是影响集料力学作用的发挥。混凝土的性能是水泥石和集料的共同作用,集料的力传递是通过界面传递给水泥石的。因此改善混凝土界面过渡区的性能对提高混凝土力学性能有着特别重要意义。

三、闽科FS102自愈型混凝土防水密实剂

闽科FS102自愈型混凝土防水密实剂掺入混凝土中能吸收相当一部分的毛细孔水和游离水,从而使自愈型混凝土防水密实剂迅速水解成溶胶及固溶胶状态。当水泥水化析出氢氧化钙,防水密实剂就能与之发生化学反应生成水化硅酸钙及凝胶体。生成不可溶的晶体。这种晶体的增长可堵塞混凝土(或水泥砂浆)的毛细孔、裂缝及填补发丝状裂纹,形成的硅酸钙晶体在潮湿的环境下能够滋长,将深入渗透进入混凝土(或水泥砂浆)的结构内部,有效地增加混凝土(或水泥砂浆)的密实度,以达到防渗、防潮、修补裂缝、增加混凝土(或水泥砂浆)的强度效果,由于自愈型混凝土防水密实剂的掺入使得相当一部分毛细孔水和游离水变成了弱结晶水和凝胶水,即减少泌水。因水化硅酸钙的形成消除了氢氧化钙在界面区的富集,使界面过渡区转变成水化硅酸钙的富集区。由于水化硅酸钙的胶泥特性,增强富集区集料与水化石的粘结从而改善水化石——集料界面过渡区的性能,即提高了集料过渡区的界面粘结力,同时由于水化硅酸钙在水化石毛细通缝中富集,堵塞切断通道并与水泥水化形成一体化水化石。闽科FS102自愈型混凝土防水密实剂掺入水泥砂浆或混凝土中,在水泥浆料中高效均匀分散,将其孔的结构及界面过渡的状况彻底改变,优异的防水阻裂,纳米活性自愈渗透,使混凝土的强度及抗渗性提高,同时减少水泥水化石的收缩率,减少微裂缝,彻底提高混凝土的耐久性、密实性、抗渗性、防水性。

混凝土的耐久性主要体现在混凝土的使用环境和工作条件向地下要空间,向海洋、盐碱地要土地。不少海港码头、石油钻井平台等混凝土构筑物因海水腐蚀,仅几年就出现混凝土剥蚀、开裂,主要是因为氯盐、硫酸盐等的侵蚀,以及干湿交替的环境的侵蚀。掺闽科FS102自愈型混凝土防水密实剂试样经混凝土抗渗仪加压渗水后,继续经10%浓度海盐(氯化钠)溶液浸泡28d后测试其第二次抗渗压力为2.6MPa不渗;经10%浓度硫酸钠浸泡28d后测试其第二次抗渗压力为2.6MPa不渗。实验结果证明,闽科FS102自愈型混凝土防水密实剂的掺入能有效抵抗海水和生活用水的侵蚀,具有可靠的结构自愈功能和防水抗渗功能,防水层与结构主体紧密融合为一体,使得建筑物基础结构具有结构自愈防水功效,具有地下防水工程的防水寿命与建筑物结构同寿命,可减少或取消混凝土后浇带的设置,根本上解决混凝土开裂渗漏的问题,治标治本,综合治理,结构自愈防水,一次使用终身免维护。本混凝土结构自愈型防水密实剂体系符合国标GB 50108-2011《地下防水工程质量验收规范》的标准要求,掺量:混凝土按水泥掺量的0.23~0.25%(按重量比),水泥砂浆按水泥掺量的0.22%FS101砂浆防水剂(按重量比),闽科FS102混凝土防水密实剂及闽科防水101砂浆防水剂:有粉状和液体两种,由龙岩市华亿建材有限公司专业自主研究开发生产,应用高科技质量成果,引进新加坡及美国活性母料添加科技技术,对水泥矿物及稀有矿体进行高效活性,改善并辅以高分子材料科技,矿物活性纤维等高科技技术巧妙混合进行物理及化学反应研制而成的活性自愈型混凝土防水密实剂及水泥砂浆渗透结晶自愈防水剂,产品质量符合国家标准:JC 474 2008《砂浆、混凝土防水剂》及SSAM《高抗渗微晶自愈型混凝土(砂浆)外加剂应用技术规程》。

闽科FS102混凝土防水密实剂技术参数指标及检测报告(混凝土防水剂检测结果)

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四、结语

提高混凝土耐久性及自愈高抗渗是实现可持续发展需要解决的迫切问题。除了特殊(如临时结构)外,没有什么混凝土结构不需要防水和耐久,由此也就没有什么混凝土结构不需要高抗渗结构自愈。从这个意义上说,高抗渗自愈型防水混凝土已不再是一种特种混凝土(或自愈型结构自防水混凝土),而是高品质的结构自防水混凝土。它区别于市场其它同类产品之处是不使用氯化物原料,所配制的混凝土、砂浆抗渗指标和结构自愈功能是其它产品无法相比拟,达到国际先进水平。只有在混凝土工程中全面实现结构自愈及高抗渗,才能有效控制混凝土的渗与裂的质量通病,也才能使混凝土的抗渗性和耐久性普遍提高,并减少后浇带,缩短建筑工期,为业主和总包创造可靠的经济价值和质量保障,促进国民经济的可持续发展。

附件一:闽科FS102自愈型混凝土防水密实剂的主要工程案例

1、恒亿集团厦门市同安蓝波湾后浇带及混凝土侧墙的结构自愈型防水;

2、卧龙小区I标段混凝土后浇带的结构自愈型防水;

3、恒亿集团龙岩一中教师楼底板及侧墙的结构自愈型防水;

4、金鸡小区II标地下室顶板圈梁结构自愈型防水混凝土。


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附件二:闽科FS102自愈型混凝土防水密实剂检测报告


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参考文献

[1] 《地下防水工程质量验收规范》GB 50208 —2002

[2] 国标GB 50108-2011《地下防水工程质量验收规范》

[3] SSAM《高抗渗微晶自愈型混凝土(砂浆)外加剂应用技术规程》上海市新材料协会 2007年9月1日实施

[4] 《混凝土外加剂》 GB 8076—2008,2009年12月30日实施

[5] 《水泥基渗透结晶型防水材料》 GB  18445-2012,2013年11月01日实施,中国标准出版社

本论文原版权由龙岩市华亿建材有限公司拥有,陈毅曦原创文章,未经授权不得抄载,日期:2017年3月28日




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