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​混凝土防水剂的选用及适用范围
发布者:管理员   |   发布时间:2021-01-11   |   所属分类:行业知识   |   阅读次数:109

    混凝土防水剂是指掺入混凝土中,能够减少混凝土内部孔隙和堵塞毛细通道,从而能降低混凝土在静水压力下的渗透性的混凝土外加剂。这类外加剂不仅具有显著提高混凝土抗渗性、抗碳化和耐久性的作用,使混凝土的抗渗等级可达P25以上,同时还具有缓凝、早强减水、抗裂等功效,并可改善新拌砂浆和混凝土的和易性。

    从混凝土耐久性的各种影响因素进行分析不难看出,每项耐久性指标都与混凝土抗渗性存在非常密切的关系,大幅度提高混凝土的抗渗等级是改善混凝土抗化学侵蚀性、抗冻融循环性最直接、最有效的措施,因此,混凝土防水剂的使用实际上也是混凝土高性能化的一项有效措施。国外自20世纪30年代开始研究应用引气剂防水混凝土,我国也研制出多种引气剂应用于防水混凝土工程中,另外我国还普遍采用掺加减水剂、三乙醇胺和三氯化铁等外加剂的方法来配制防水混凝土。

    近30年来,人们在混凝土防水工程的材料设计和施工工艺方面积累了丰富的经验如优化混凝土配合比、合理选择原材料,可以配制出具有一定抗渗等级的防水混凝土参加防水剂也可以配制出抗渗等级良好的防水混凝土。然而,对于大面积和大体积混满土工程,尽管在混凝土材料设计时周密地考虑了混凝土抗渗等级的提高,但由于结构设计不合理、施工和养护不当,或使用过程中的原因,导致混凝土结构体开裂,最终导致防水的失败,从这点来看,混凝土防水是一项涉及设计、材料、施工和管理等多方面的工程。

    混凝土防水剂也称为抗渗剂,其主要功能在于防止混凝土的渗水和漏水。混凝土之所以会发生渗漏,是因为在混凝土内部存在着渗水的通道。要防止混凝土渗漏就必须了解混凝土内部的渗水通道是如何形成的。混凝土产生渗漏的根本原因在于混凝土内存在一些开孔,即互相连通的毛细孔隙。作为混凝土防水剂,其作用也就在于通过物理和化学作用,改变混凝土中孔隙的状态,减少孔隙的生成,堵塞和切断毛细孔隙,使开孔的毛细孔隙变为封闭的毛细孔隙,从而提高混凝土的抗渗性能。

一、混凝土防水剂的作用机理

    工程实践表明,混凝土防水剂的种类不同,其作用机理和作用效果差别很大。

1.引气防水剂的作用机理

    引气防水剂是国内过去应用较普遍的一种防水剂,其主要组分是引气剂。掺加引气剂可以在混凝土搅拌时引入大量微小封闭的气泡,从而改善混凝土的和易性、抗渗性、抗冻性和耐久性,并且经济效益显著。我国目前在防水混凝土中最常使用的引气剂为松香热聚物和松香酸钠。

    参加引气防水剂能提高混凝土抗渗性的原因如下:引气剂是一种具有僧水作用的表面活性物质,它可以降低混凝土拌合水的表面引力,搅拌时会在混凝土拌合物中产生大量微小、均匀的气泡,使混凝土的和易性显著改善,硬化混凝土的内部结构也得到改善;由于气泡的阻隔作用,混凝土拌合物中自由水的蒸发路线变得曲折、细小、分散,因而改变了毛细管的数量和特征,减少了混凝土的渗水通道;由于水泥保水能力的提高,泌水大为减少,混凝土内部的渗水通道进一步减少;另外,由于气泡的阻隔作用,减少了由沉降作用所引起的混凝土内部的不均匀缺陷,也减少了集料周围黏结不良的现象和沉降孔隙。气泡的上述作用,都有利于提高混凝土的抗渗性。此外,引气剂还可使水泥颗粒憎水化,从而使混凝土中的毛细管壁憎水,阻碍了混凝土的吸水作用和渗水作用,这也有利于提高混凝土的抗渗性能。

2.减水防水剂的作用机理

    以减水剂为主要组分的防水剂称为减水防水剂。减水剂按有无引气作用分为引气型减水剂和非引气型减水剂两类。防水混凝土工程中通常使用的减水剂,如“木钙”减水剂、AF和MF等均属于引气型减水剂,用这些减水剂配制的防水混凝土抗渗性能较好。参加减水型防水混凝土的配制,可遵循普通防水混凝土的一般规则,只按工程需要调节水灰比即可,减水剂在防水混凝土中的常用掺量,与配制减水剂混凝土相当。

混凝土中掺入减水型防水剂能提高抗渗性的主要原因如下。

①在混凝土中掺入这类防水剂后,由于减水剂分子对水泥颗粒的吸附-分散、润滑和润湿作用,减少混凝土拌合水的用量,提高新拌混凝土的保水性和抗离析性,尤其是当掺入引气减水剂后,犹如掺入引气剂,在混凝土中产生封闭、均匀分散的小气泡,增加和易性,降低泌水率,从而减少了混凝土中泌水通道的产生,防止了内分层现象的发生。

②由于在保持相同和易性的情况下,掺加减水剂能减少混凝土拌合水量,使得混凝土中超过水泥水化所需的水量减少,这部分自由水蒸发后留下的毛细孔体积就相应减少,从而提高了混凝土的密实性

③在混凝土中掺入这类防水剂后,可以在混凝土中引入一定量独立、分散的小气泡由于这种气泡具有阻隔作用,从而改变了毛细管的数量和特征。

3.三乙醇胺防水剂的作用机理

    三乙醇胺原来一直作为混凝土早强剂使用,20世纪70年代开始用来配制防水混凝土用占水泥质量0.005%的三乙醇胺配制的防水混凝土称为三乙醇胺防水混凝土。三乙醇胺防水混凝土不仅具有良好的抗渗性,而且具有早强和增强作用,适用于需要早强的防水工程。在混凝土中加入微量三乙醇胺能提高抗渗性的作用机理为:三乙醇胺能加速水泥的水化作用,促使水泥水化早期就生成较多的含水结晶产物,相应地减少了混凝土中的游离水,也就减少了由于游离水蒸发而留下的毛细孔,从而提高了混凝土的抗渗性。

    工程上配制的三乙醇胺防水剂,还常常复合掺加氯化钠和亚硝酸钠,通常3种组分的掺量为三乙醇胺0.05%、氯化钠0.5%、亚硝酸钠1%。用这种方法配制防水剂掺入混凝土中,混凝土的抗渗性和抗压强度要比三乙醇胺单掺的效果好。在水泥浆体中,三乙醇胺不但能促进水泥本身的水化,而且还能促进无机盐与水泥成分的反应,促使低硫型硫铝酸钙和六方板状固溶体提前生成,并能增加生成量,由于氯化钠和亚硝酸钠等无机盐在水泥水化过程中能分别生成体积膨胀的络合物,填充了混凝土内部孔隙和堵塞了毛细管通道,因而增加了混凝土的密实度,提高了混凝土的强度和抗渗性,早强效果也非常明显

4.氯化铁类防水剂的作用机理

    氧化铁类防水剂是防水混凝土中常用的防水剂,在混凝土中加入少量的氯化铁类防水剂,可以配制成具有高抗渗性、高密实度的混凝土。

    氯化铁类防水剂的作用机理如下。

①氯化铁类防水剂的主要成分为氯化铁、氯化亚铁、硫酸铝等,它们能与水泥石中硅酸三钙和硅酸二钙水化释放出的氢氧化钙发生反应,生成氢氧化铁、氢氧化亚铁和氢氧化铝等不溶于水的胶体。这些胶体填充了混凝土内的孔隙,堵塞毛细管渗水通道,从而增加了混凝土的密实性。

②降低了混凝土的泌水率。混凝土中掺加氯化铁类防水剂后,由于浆体中生成了氢氧化铁、氢氧化亚铁和氢氧化铝等胶状物,混凝土的泌水率大大降低,从而减少了因此而引起的缺陷。

③氯化铁类防水剂与氢氧化钙作用生成的氯化钙,不但对混凝土起到填充作用,而且这种新生的氯化钙能激发水泥熟料矿物,加速其水化反应速度,并与硅酸二钙、铝酸三钙和水反应生成氯硅酸钙和氯铝酸钙晶体,提高了混凝土的密实性,从而使混凝土的抗渗性提高

5.微膨胀型防水剂的作用机理

    在有约束的防水混凝土工程中,常采用膨胀混凝土进行浇筑,由于膨胀混凝土的膨胀和补偿收缩作用,可以减少裂缝的产生,同时增强混凝土的密实性,水泥浆体中膨胀产物还能隔断毛细孔渗水通道,因而提高混凝土的抗渗性能,并且这种防水工程的伸缩缝间距可以增大,在修补防水工程中,这种混凝土更具有独特的功效。

    参加微膨胀型防水剂的混凝土,在凝结硬化的过程中产生一定的体积膨胀,补偿由于干燥失水和温度梯度等原因引起的体积收缩,防止或减少收缩裂缝的产生,增强混凝土的密实性,从而满足防水工程需要的混凝土。

    工程实践表明,混凝土表面和内部的裂缝对其抗渗性具有很大的危害性,消除混凝土结构的裂缝,最主要的技术路线就是设法减少混凝土的体积变形。对于普通混凝土就是要减少收缩变形。实践经验证明,在配制混凝土时,掺加一定量的混凝土膨胀剂,能使混凝土在硬化过程中产生适量膨胀,补偿硬化后期的收缩,减少混凝土裂缝的产生,从而提高混凝土结构的抗渗性能。

    目前我国已研制出很多混凝土膨胀剂品种,如UEA、EA、EA-L、FN-M等,产量逐年增加。在膨胀剂应用技术研究方面,提出了结构自防水、无缝设计施工、大体积混凝土裂缝控制和刚性防水屋面等新技术。总体看来,微膨胀型防水剂的应用具有非常广阔的前景。

6.多功能复合型防水剂的作用机理

    由于引起混凝土渗漏的原因是多方面的,不同类型的防水剂其针对性有所差异。多功能复合型防水剂综合考虑了改善混凝土材料和混凝土结构体抗渗性、抗裂性、强度和耐久性等各项综合性能。CX-SUN高性能混凝土抗渗防水剂就是属于此类型产品。

    CX-SUN高性能混凝土抗渗防水剂,主要含有减水组分、微膨胀组分、纳米填充组分和僧水组分等,掺加CX-SUN高性能混凝土抗渗防水剂,可以使混凝土用水量减少,混土的粘聚性增强,密实度大大提高,其抗渗性能也随之提高。CX-SUN高性能混凝土抗渗防水剂的作用机理有以下几个方面。

(1)改善混凝土结构将CX-SUN高性能混凝土抗渗防水剂掺加到混凝土中,能大幅度提高混凝土的微观结构密实性。CX-SUN高性能混凝土抗渗防水剂中含有纳米级的密实组分,它们的粒径远小于水泥的粒径,一般仅为水泥平均粒径的1/200~1/100。这些组分的存在,可使混凝土加水拌和前其胶凝材料具有良好的连续微级配,空隙率大为降低,水泥硬化后大的毛细孔减少。这是因为,掺加CX-SUN高性能混凝土抗渗防水剂的水泥,在水化过程中不同粒径的胶凝材料颗粒互相填充,减少了颗粒之间的空隙,从而进一步减少了复合胶凝材料体系凝结硬化后的总孔隙率,有利于大幅度降低混凝土的渗透性。

(2)具有减水效应在保持水泥用量和圩落度不变的情况下,掺加CX-SUN高性能混凝土抗渗防水剂,可以减少混凝土用水量15%~23%,使混凝土3d的抗压强度提高170%以上,7d的抗压强度提高150%左右,28d的抗压强度提高40%左右,增强效果和节约水泥用量的效应远远超过高效减水剂。用水量的减少使得混凝土的结构更加密实,由水分蒸发引起的毛细孔将大大减少,这对减少水分的渗透非常有效。此外,参加CX-SUN高性能混凝土抗渗防水剂,可以大幅度改善混凝土的保水性和抗离析性,减少泌水的通道,提高混凝土的表面质量,也减少了混凝土表面的毛细管,从而降低了混凝土的吸水率。

(3)自膨胀补偿后期收缩作用掺加CX-SUN高性能混凝土抗渗防水剂,可以使混凝土在潮湿养护条件下早期产生一定的膨胀(0.01%~0.02%),补偿后期由于失水干燥引起的部分收缩,从而提高混凝土结构物抗裂性、体积稳定性和耐久性。工程实践告诉我们,混凝土的收缩开裂造成的危害很大,混凝土结构一旦开裂,水分将畅通无阻地渗入混凝土内部,混凝土材料本身抗渗性即使再好,也于事无补。所以,混凝土的抗裂性对其防水性的保证至关重要。

(4)具有良好的适应性CX-SUN高性能混凝土抗渗防水剂,与各种水泥和掺合料的适应性均较理想,如果与粉煤灰、矿渣粉等活性参合料复合使用,则可使混凝土的抗渗性更强。例如,只掺加CX-SUN高性能混凝土抗渗防水剂,混凝土的通电量可以降低至1000C以下,这已属于渗透性很低的范围;如果配合一定量的活性矿物参合料,再同时参加C SUN高性能混凝土抗渗防水剂,所配制的混凝土的通电量可以降低至100C,属于极低的范畴。

(5)具有较好的僧水作用材料试验证明,水泥石是亲水性的材料,即水泥在与水的触角小于90°,当混凝土接触水后,即使没有外界压力作用情况下水也将沿着水泥石的毛细管壁上升,这种作用将增加混凝土的吸水性和渗透性。由于CX-SUN高性能混凝土抗渗防水剂中含有僧水组分,并具有一定的引气性,在水泥石中,防水剂中的僧水组分被吸附在毛细孔壁上,使得水泥石的毛细孔壁有一定的疏水性,这样有助于减小混凝土的吸水性和提高混凝土的抗渗性。




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