防水混凝土对原材料的基本要求

防水混凝土的抗渗性反映了混凝土抵抗地下压力水渗透的能力。混凝土渗透能力的形成,是由于混凝土中多余的水分蒸发后留下了许多孔洞或孔道,同时新拌混凝土因泌水在粗骨料颗粒与钢筋下缘形成的水膜,或泌水留下的孔道和水囊,在地下压力水的作用下都会形成内部渗水的管道,如果再加上结构施工缝处理上的欠缺,捣固不密实也能引起混凝土渗水,甚至引起钢筋的锈蚀和保护层的开裂、剥落等现象。

我们在工程实践中,经常会遇到设计要求混凝土本身具有一定的抗渗能力,以满足建筑功能的需要,尽管有时混凝土表面还需要另行设置防水层。一般说设计要求抗渗等级在S6级以下时,使用普通混凝土就能够满足抗渗要求,但是对于设计要求抗渗等级大于或等于S6级时,就需要通过调整混凝土配合比、掺入外加剂或使用特种水泥等方法提高混凝土自身密实性和憎水性,形成能够抵御地下水渗透的防水混凝土。防水混凝土独特的抗渗能力必然向其组成材料提出具体要求。

(1)防水混凝土采用的水泥,其强度等级不应低于32.5级。并不得使用过期或受潮结块的水泥,也不得将不同品种、不同强度等级的水泥混合使用。

(2)水泥的品种应当根据实际情况选用,如果水泥在不受侵蚀性介质和冻融作用的环境工作时,宜采用普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥。

但是需要注意,在使用矿渣硅酸盐水泥作为防水混凝土的胶结料时,由于磨细的矿渣是一种内部孔隙很少的玻璃质材料,其水化速度较慢,在水泥和水混合后,不能很快形成凝聚结构,一旦拌和物静置后,由于重力作用,水泥浆中的颗粒将产生沉降、离析的现象,矿渣密度小而趋于上层,同时拌和物中的一部分水上升到表面形成一层水膜,泌水性越大则保水性越差,它不仅影响水泥浆与粗、细骨料以及钢筋之间的黏结力,也会给混凝土留下开口的毛细孔,导致防水混凝土耐久性和抗渗性下降。因此,采用矿渣硅酸盐水泥时必须掺用高效减水剂。

选择水泥时还应注意一个重要的问题,混凝土中的碱和环境中可能渗入的碱与混凝土集料中的碱活性矿物成分,在混凝土固化后缓慢发生化学反应,产生胶凝物质,因吸收水分后发生膨胀,最终导致混凝土从内向外延伸开裂和损毁的现象。因此,在潮湿环境直接与水接触的混凝土工程中,如地下室工程一定要选用低碱水泥。

在防水混凝土受冻融作用时,应优先选用普通硅酸盐水泥。而粉煤灰硅酸盐水泥实际上是火山灰质硅酸盐水泥的一个品种。粉煤灰硅酸盐和火山灰质硅酸盐这两种水泥,固然具有一定的抗渗性,而且还具有抗硫酸盐侵蚀性、保水性好等特点,但它们的共同的不足,是干缩性大、抗冻性差,如果防水混凝土在受到反复冻融作用时,其抗冻性差的弱点将暴露无遗,导致极大降低其抗渗能力。因此,当预计混凝土可能受到冻融作用时,比如在深秋季节施工时,很有可能混凝土浇筑后就出现受冻的现象,在这种情况下不宜选用粉煤灰硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥。

倘若水泥在受侵蚀性介质作用的环境中工作,应按介质的性质选用相应的水泥。

(3)在防水混凝土硬化过程中,坚硬的石子不会收缩,而石子周围的水泥浆则会产生收缩,致使两者变形出现差异,石子越大,则周长越长,与砂浆收缩的差值就越大,致使砂浆与石子界面间产生微细裂缝,石子贴近的距离越小,它周围的裂缝越容易连通,连通的裂缝形成水穿行的通道,使混凝土的有效阻水截面显著减少,压力强大的地下水也就容易透过,形成地下结构的渗漏,因此,在防水混凝土中粗骨料(石子)最大粒径不宜大于40mm(一般都在5.40mm范围内)。采用泵送方法输送混凝土时,其最大粒径应为输送管径的14;吸水率不应大于1.5%。

粗骨料中的含泥量(重量比)不得大于1.0%,泥块含量(重量比)不得大于0.5%。并不得使用碱活性骨料。

(4)由于防水混凝土水泥用量较高,使用粉细砂更容易产生裂缝,因此应采用中砂,并且要求砂子中的含泥量不得大于3.0% ,泥块含量不得大于1.0%。

(5)拌制防水混凝土的用水,总的要求是应采用不含有害物质的洁净水就可以了,但是在远离城市的边远地区施工时,水的来源或水质的状况不是很清楚,这时就需要对水进行检验。检验的结果应当符合《混凝土拌合用水标准》的要求。

(6)防水混凝土可根据工程需要掺入减水剂、膨胀剂、防水剂、引水剂、密实剂和复合型外加剂等外加剂,其品种和掺量应经试验来确定。

外加剂有个特点,使用同样的品种可能最终的效果会有很大的差距,这是因为同品种的外加剂被划为不同的档次,例如:UEA膨胀剂的质量标准就分为两个档次,一等品的限制膨胀率为0.4‰,而合格品仅为0.2‰,如果在地下工程中仅使用合格品,加量又不变化,肯定不会达到预期的膨胀值的要求。因此,所有外加剂应符合国家或行业标准一等品及以上的质量要求。

(7)在防水混凝土中加入一定数量的粉煤灰、硅粉等掺合料可以减少水泥的用量,降低水化热,防止和减少混凝土裂缝的产生,同时由于加入这些掺合料可以改善砂子的级配,特别是补充天然砂中部分小于0.15mm颗粒的缝隙,对提高防水混凝土的抗渗性起到一定的积极作用。但是也不能加入太多,否则会随着掺加量的增加导致混凝土的强度随之降低。因此,选择使用粉煤灰时,粉煤灰的级别不应低于二级,掺加量不宜大于20%,硅粉的掺量不应大于3%。如果掺入磨细矿渣粉或其他掺合料时应经过试验后确定掺入量。

(8)每立方米防水混凝土中各类材料的总含碱量(Na2O当量)不得大于3kg。