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(jié)收縮量大,收縮應(yīng)力增大,裂縫增多。且現(xiàn)今的建筑物向高、大、寬發(fā)展,平面形狀復(fù)雜,產(chǎn)生的約束力大而復(fù)雜,這樣混凝土裂縫就比普通混凝土結(jié)構(gòu)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?jié)B等級要求。所以從防水角度來看,應(yīng)從過去注重混凝土的密實性轉(zhuǎn)向注重混凝土的抗裂性問題。
一、混凝土的本體結(jié)構(gòu)防水措施
(一)膨脹補償型 在混凝土中摻入適量膨脹劑,經(jīng)水化反應(yīng)生成32水硫鋁酸鈣結(jié)晶體產(chǎn)生膨脹,使混凝土凝結(jié)后體積微膨脹來補償混凝土的凝結(jié)收縮應(yīng)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(huán)境等因素影響大,如在42h內(nèi)不及時連續(xù)澆水養(yǎng)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(chǎn)生裂縫或安全性不穩(wěn)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(tài)高聚物化學材料,使混凝土在拌合和凝結(jié)時高分子聚合物破乳,形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),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(huán)氧乳液等,所以也不是很適合在實際工程中應(yīng)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(jié)合,生成具有憎水性的網(wǎng)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(chǎn)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(jié)合力和抗拉強度,每立方米混凝土中含有數(shù)千萬條的高抗拉強度的微纖維,從而產(chǎn)生了全方位的增強效果,削弱了混凝土的收縮應(yīng)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(shè)計、施工方便及經(jīng)濟性等明顯的優(yōu)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(dǎo)電、導(dǎo)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?jié)B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(jié)、收縮的微觀研究基礎(chǔ)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(chǎn)生和限制裂縫的發(fā)展。混凝土的塑性開裂主要發(fā)生在混凝土硬化前,特別是在混凝土澆筑后4-5h內(nèi),此階段由于水分的蒸發(fā)和轉(zhuǎn)移,混凝土內(nèi)部的抗拉應(yīng)變能力低于塑性收縮產(chǎn)生的應(yīng)變,因而引起混凝土內(nèi)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(wǎng)的作用,減緩了由于粗粒料的快速失水所產(chǎn)生的裂縫,延緩了第1條塑性收縮裂縫出現(xiàn)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(fā)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?jié)B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?jié)B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(chǎn)生,因而減少了滲水通道,提高了混凝土的抗?jié)B性能。聚丙烯纖維混凝土和素混凝土抗?jié)B性能試驗結(jié)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?jié)B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?jié)B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(nèi)外眾多防水專家所肯定,可廣泛應(yīng)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(nèi)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 |