高強、大流動度的泵送混凝土,坍落度20~25cm,混凝土中水泥含量高達700㎏/m3,混凝土凝結收縮量大,收縮應力增大,裂縫增多。且現今的建筑物向高、大、寬發展,平面形狀復雜,產生的約束力大而復雜,這樣混凝土裂縫就比普通混凝土結構的裂縫多得多,而高強、大流動度的混凝土密實性能滿足混凝土的抗滲等級要求。所以從防水角度來看,應從過去注重混凝土的密實性轉向注重混凝土的抗裂性問題。
一、混凝土的本體結構防水措施
(一)膨脹補償型 在混凝土中摻入適量膨脹劑,經水化反應生成32水硫鋁酸鈣結晶體產生膨脹,使混凝土凝結后體積微膨脹來補償混凝土的凝結收縮應力,從而達到抗裂目的,如UEA膨脹劑等。但存在以下特點:①可靠度低,受施工條件、環境等因素影響大,如在42h內不及時連續澆水養護,不但不膨脹反而會收縮開裂;②摻量的范圍較小,攪拌均勻度要求高,稍過量就會膨脹,產生裂縫或安全性不穩而龜裂,量稍小則達不到效果。
(二)填充密實型 在混凝土中摻入適量浮化的液態高聚物化學材料,使混凝土在拌合和凝結時高分子聚合物破乳,形成網狀結構,填充和堵塞混凝土中的毛細孔隙而達到防水作用。但由于此種材料價格昂貴,如氯丁膠乳、環氧乳液等,所以也不是很適合在實際工程中應用。
(三)減水密實型 通過摻加各類型的減水劑,減小單位體積中水泥和水的用量,使混凝土中的水化熱減小,減小混凝土的收縮裂縫,提高混凝土的密實性,達到密實防水的目的。但減水劑的用量必須嚴格控制。
(四)憎水型 一般是通過高分子材料與水泥中化學組分結合,生成具有憎水性的網狀化合物,分布在混凝土的顆粒之中,使水分子在混凝土之間的界面表面張力提高而產生憎水效果。但在實踐中很少單獨使用。
(五)抗裂防水型 在混凝土中摻入適量的微纖維,攪拌過程中微纖維均勻地擴散到混凝土中,由于微纖維與混凝土有極強的結合力和抗拉強度,每立方米混凝土中含有數千萬條的高抗拉強度的微纖維,從而產生了全方位的增強效果,削弱了混凝土的收縮應力,減少了混凝土收縮裂縫。堵塞混凝土中的道路,從而達到防水效果。 綜上所述,抗裂防水措施在混凝土本體剛性防水措施中,具有設計、施工方便及經濟性等明顯的優勢。聚丙烯纖維混凝土作為防水措施即屬于抗裂防水型。
二、聚丙烯纖維混凝土的防水性能及機理
混凝土專用聚丙烯纖維的物理性能如下:密實0.91g/cm3;抗拉強度276Mpa;極限拉伸15%;無毒;耐酸堿性極高;熔點165℃;燃點593℃;導電、導熱性極低。 聚丙烯纖維混凝土的防水屬于剛性本體防水,通過改善混凝土的抗裂和抗滲兩個途徑來提高防水性能。其防水機理建立在對混凝土的固結、收縮的微觀研究基礎上。
(一)提高混凝土抗裂性能的機理 聚丙烯纖維阻滯混凝土的塑性收縮裂縫的產生和限制裂縫的發展。混凝土的塑性開裂主要發生在混凝土硬化前,特別是在混凝土澆筑后4-5h內,此階段由于水分的蒸發和轉移,混凝土內部的抗拉應變能力低于塑性收縮產生的應變,因而引起混凝土內部塑性裂縫。摻入聚丙烯纖維后,由于其分布均勻,起到類似篩網的作用,減緩了由于粗粒料的快速失水所產生的裂縫,延緩了第1條塑性收縮裂縫出現的時間。同時,在混凝土開裂后,纖維的抗拉作用阻止了裂縫的進一步發展。試驗表明,混凝土塑性裂縫面積、裂縫最大寬度及失水速率均隨著纖維體積含量的增大而降低,說明聚丙烯纖維有效地提高了混凝土的抗裂性能。
(二)提高混凝土抗滲性能的機理 在混凝土中摻入適量聚丙烯纖維后,均勻分布在混凝土中彼此相粘連的大量纖維起了“承托”骨料的作用,降低了混凝土表面的析水與集料的沉降,從而使混凝土中直徑為50~100nm和大于100nm的孔隙含量大大降低,有效提高了混凝土抗滲能力。此外,由于纖維的存在,減少了混凝土的收縮裂縫尤其是連通裂縫的產生,因而減少了滲水通道,提高了混凝土的抗滲性能。聚丙烯纖維混凝土和素混凝土抗滲性能試驗結果表明;纖維含量為0.5、0.7、1.0㎏/m3的聚丙烯纖維混凝土抗滲能力分別比普通混凝土提高64%、73%和75%。 由于以上分析可知,聚丙烯纖維可以大提高混凝土抗裂、抗滲能力,作為混凝土本體剛性自防水的效果顯著。聚丙烯纖維加高效減水劑的防水方案,目前已為國內外眾多防水專家所肯定,可廣泛應用于地下室、屋面、蓄水池、污水池等工程。
三、聚丙烯纖維混凝土的施工要點及注意事項
聚丙烯纖維摻入混凝土中,除不適宜采用人工攪拌外,對攪拌及施工工藝無特殊要求,只要適當保證攪拌時間即可,一般為3~5min。攪拌可先將砂、石、水泥與水在攪拌機內均勻拌合后再加入纖維,亦可先將纖維與砂、石、水泥干拌后再加水濕拌,整個攪拌時間較拌制普通混凝土適當延長1~2min。為改善拌合物的和易性,可摻加適量的引氣劑、減水劑或高效減水劑,也可摻入不超過10%的 |