抗渗性混凝土特性与施工技术、适用范围初探.doc
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1、论文:抗渗性混凝土特性与施工技术、适用范围摘要 抗渗混凝土是在普通混凝土的基础上发展起来的。两者的不同点在于普通混凝土是根据所需的强度进行配制的,其中石子为骨架,砂子填充石子的空隙,水泥浆填充细骨料空隙并使骨料粘结在一起。而防水混凝土是根据工程所需抗渗要求配制的,其中石子的骨架作用减弱,水泥砂浆除满足填充粘结作用外,还要求其在粗骨料周围形成一定数量、质量良好的砂浆包裹层,从而提高混凝土的抗渗性。对混凝土的抗渗性能起重要作用的因素有:水灰比及拌合物的和易性;水泥用量、砂率及其相应的灰砂比。此外,水泥品种、砂石颗粒级配、石子品种和最大粒径;养护条件及养护方式等,对混凝土的抗渗性能都产生不同程度的影
2、响。关键字:抗渗混凝土;性能;技术参数 目 录第一章 抗渗混凝土的发展3第二章 抗渗混凝土的性能及特点32.1 抗渗混凝土的性能32.2 抗渗混凝土的特点4第三章 抗渗混凝土的施工技术43.1 影响抗渗混凝土的技术措施5 3.1.1 选择合理水灰比及灰砂比改善混凝土抗渗性能的研究5 3.1.2 掺入活性混合材改善混凝土抗渗性能的研究6 3.1.3掺入外加剂改善混凝土抗渗性能的研究 83.2 抗渗混凝土的施工技术10 3.2.1 选取合适的混凝土原材料和水灰比10 3.2.2 采取合理的施工方法11 3.2.3做好季节性的施工措施 113.2.4采取必要的技术组织措施12第四章 抗渗混凝土的适用
3、范围13参考文献14第一章 抗渗混凝土的发展从1824 年波特兰水泥发明之后,混凝土的生产技术得到了迅速的发展,由此混凝土的用量也急剧增加,使用范围日益扩大。至今,混凝土已成为人类社会生活、文化生活的基础,是城市化、高速公路、港口码头、立交桥、机场、大坝等建设中应用最大量、最广泛的建筑材料。然而,混凝土自身仍存在着许多缺陷制约着其今后的发展,如混凝土的耐久性、自重较大等,特别是混凝土的耐久性已成为当今国内外一个迫切需要解决的问题。因为,由混凝土耐久性不足所造成的混凝土建筑物的维修或重建不仅耗费了大量的人力、物力、财力,而且也阻碍了混凝土建筑业的可持续发展。混凝土的耐久性包括抗渗性、抗冻性、钢筋
4、锈蚀、化学侵蚀、碱集料反应等。其中混凝土的抗渗性是混凝土耐久性的第一道防线,对混凝土耐久性的影响十分重要。因为水分或侵蚀性介质的入侵是引发混凝土质量劣化、耐久性不足的主要原因。有学者认为混凝土的抗渗性是评价混凝土耐久性最重要的综合指标。就混凝土的渗透性与耐久性存在密切关系这一点,许多学者都进行了深入研究,得出的结论非常一致。美国的Metha ,英国的Nevill 及我国已故工程院院士吴中伟都主张,大幅度提高混凝土的抗渗性是改善混凝土耐久性的关键。目前,国内外对混凝土抗渗性的研究主要是针对影响混凝土抗渗性的各个因素,采取各种措施改善混凝土内部的孔结构,细化孔径,减少混凝土内部连通的渗透通道。这些
5、措施包括提高混凝土的密实度,在混凝土中添加各种掺和料如粉煤灰、矿渣、硅灰等,还有在混凝土中添加各种外加剂如减水剂、引气剂、膨胀剂等。除此之外,还有人采用两掺或三掺的方式,即将活性混合材与外加剂同时掺入混凝土中以提高混凝土的抗渗性能。第二章 抗渗混凝土的性能及特点2.1 抗渗混凝土的性能 防水混凝土是以调整混凝土的配合比、掺外加剂或使用新品种水泥等方法提高自身的密实性、憎水性和抗渗性、不透水性混凝土。抗渗砼的抗渗性能用抗渗等级表示,分为P4、P6、P8、P10、P12共五个等级。表1 混凝土抗渗等级序号工程埋置深度(m)设计抗渗等级110 P62 10-20 P83 20-30 P104 30-
6、40 P12 混凝土的抗渗性主要与其密度及内部孔隙和构造有关。抗渗砼通过提高混凝土的密实度,改善孔隙结构,从而减少渗透通道,提高抗渗性。常用的办法是掺用引气型外加剂,使混凝土内部产生不连通的气泡,截断毛细管通道,改变孔隙结构,从而提高混凝土的抗渗性。此外,减小水灰比,选用适当品种及强度等级的水泥,保证施工质量,特别是注意振捣密实、养护充分等,都对提高抗渗性能有重要作用。2.2 防水混凝土具有以下特点 抗渗混凝土和防水卷材或其它防水材料的差别:用防水混凝土与采用卷材防水等相比较,防水混凝土具有以下特点: 1) 兼有防水和承重两种功能,能节约材料,加快施工速度。 2) 材料来源广泛,成本低廉。 3
7、) 在结构物造型复杂的情况下,施工简便、防水性能可靠。 4) 渗漏水时易于检查,便于修补。 5) 耐久性好。 6) 可改善劳动条件。第三章 抗渗混凝土施工技术3.1 影响抗渗混凝土的技术措施3.1.1 选择合理水灰比及灰砂比改善混凝土抗渗性能的研究混凝土作为一种多孔材料,孔隙率很高,约占25 %40 % ,其中特别是毛细孔占很大一部分。混凝土的渗透性首先取决于硬化水泥浆的孔隙率,包括孔隙的尺寸、分布和连续性。试验表明,当水泥浆毛细管孔隙率超过20 %30 %时,硬化水泥浆的渗透系数将急剧增大。而硬化水泥浆的毛细管孔隙率主要取决于水灰比,水灰比愈大,孔隙率愈大,水泥浆抗渗性愈差。当水灰比由0.4
8、 增至0.7 时,水泥浆渗透系数增大100 倍以上,水灰比超过0.5 时,渗透系数增加比较显著。混凝土的抗渗性较水泥浆的低,因为在混凝土中,水分的蒸发、泌水等现象在混凝土内部形成了许多大小不同的孔隙,这些孔隙构成了渗水的主要途径。混凝土水灰比越大,形成的空隙越多,混凝土抗渗性能越差。研究表明,当混凝土水灰比从0.5 增至0.6 时,混凝土抗渗性有急剧降低的趋势,且当水灰比超过0.55 时,混凝土的渗透系数急剧增大。国内专家认为水灰比不超过0.55 的混凝土,在一般情况下无须进行抗渗性试验就足以保证混凝土满足的要求,而对于重要结构,有抗渗要求时水灰比最好不超过0.45 或0.50 。美国ACI
9、标准301 - 72 建议 :暴露于淡水中的结构混凝土(要求防渗) ,其水灰比不应超过0.48 ,暴露于海水中的不应超过0.44。阿赫维尔多夫研究表明,当混凝土的水灰比= 0.876 1.65 P(P为水泥的标准稠度用水量) 时,水泥浆中的溶剂化固相粒子在分子力作用下形成的凝聚结构能够充满水泥水体系的空间,从而使水泥浆不发生泌水现象,减少了由于泌水所造成的混凝土内部的渗水通道,提高混凝土的抗渗性。在水灰比相同的情况下,混凝土中的单方用水量决定了混凝土中孔隙的多少。笠井等人研究证明 ,相同水灰比的混凝土,单方用水量越大,早期(33.5d) 自由收缩越大。日本有关规范规定,单方用水量为185175
10、kg/ m3的混凝土属于耐久性混凝土;单方用水量175kg/ m3的混凝土属高耐久性的混凝土。如前所述,混凝土的渗透性主要取决于水泥浆的渗透性能。在混凝土中,水泥浆不仅要填充骨料间的空隙,还要包裹骨料形成一定厚度的砂浆保护层,以切断混凝土的毛细孔管道,提高混凝土的抗渗性能,所以混凝土的砂率要选择适当。有资料表明 ,抗渗性混凝土中砂的用量高于普通混凝土,一般砂率值应在35 %40 %。灰砂比表达的是水泥砂浆的质量问题,灰砂比选择的好,就能制得密实度高,自防水能力好的混凝土,故灰砂比也应选择适当。一般灰砂比在1 :2.0 - 1 :2.5 之间。3.1.2 掺入活性混合材改善混凝土抗渗性能的研究
11、众多的研究表明,粉煤灰、矿渣、硅灰等活性混合材掺入混凝土后,其活性成分与水泥中的氢氧化钙发生二次反应,生成强度更高、稳定性更好的水化硅酸钙凝胶,从而改善了混凝土中胶凝物质的组成,改善了水泥石的界面结构和截面区的性能,提高了混凝土的后期强度和抗渗性。应用大掺量粉煤灰(或磨细矿渣) 混凝土是今后混凝土技术进展最有效、也是最经济的途径。1) 掺入粉煤灰 八十年代初国外的一些学者,如英国的C1L1Page、美国P1K1Mehta、挪威的O1E1Cjotv 等,研究得出的结论一致为:掺加混合材(矿渣、粉煤灰) 的水泥比普通硅酸盐水泥能更有效地限制氯离子扩散。90 年代以来,这方面的研究有增无减,例如日本
12、的K1Toril 等研究以等量取代方式掺加30 %粉煤灰(细度为3960cm2/ g) 的钢筋混凝土试件,在Kanazawa城附近的日本海滨暴露5d 后钢筋情况:结果是单掺30 %的粉煤灰试件钢筋失重率和氯离子含量均小于同水灰比的未掺试件。M1F1Moncomor 等研究了掺0 %、30 %、50 %粉煤灰(等量取代) 混凝土的氯离子渗入量。试件养护7d 后,放入海滨潮差区,暴露2d 后发现,在混凝土一定深度内,氯离子含量随粉煤灰掺量增加而成指数函数递减。 国内对粉煤灰在混凝土中的应用研究开始于1981年 。郭飞骐等将钢筋混凝土试件进行海水浸烘加腐蚀实验,结果是,无论是普通水泥还是矿渣水泥混凝
13、土,掺上磨细粉煤灰和木钙减水剂后,28 天抗压强度、吸水率、28 天碳化深度和锈蚀量均有不同程度的改善。其中钢筋失重率对普通水泥和矿渣水泥分别减少到0.14 %和0.38 % ,这和国外研究结果基本相合。胡智农等(1993) 研究了粉煤灰混凝土的氯离子扩散系数和孔结构,研究得出:粉煤灰双掺混凝土的总孔隙率较基准混凝土(水灰比为0.45) 减少了50 % ,而其中大于500. 的有害孔所占比例从16.46 %降为8.68 % ,氯离子扩散系数下降为64.2 %。张洪良,李涛等(1998) 研究得出:在混凝土中掺粉煤灰必能改善混凝土的抗渗性能,且粉煤灰超量取代水泥以20 %为宜。岳晨曦、陈风扬等(
14、1996)通过对湿粉煤灰抗渗混凝土的试验研究,得出了湿粉煤灰掺量与湿粉煤灰混凝土强度、抗渗性的关系,当粉煤灰掺量小于25 %时,混凝土强度抗渗等级随掺量的增加而提高;当掺量达25 %时,混凝土强度抗渗等级达最高;掺量超过25 %后,混凝土强度抗渗等级有所降低,甚至低于基准混凝土的强度抗渗等级。张惠珍(1999) 在混凝土中同时掺加减水剂A、B 和粉煤灰,对混凝土的各项性能,尤其是混凝土的抗渗性能进行了研究,研究得出,采用三掺方式制得的粉煤灰混凝土强度、抗渗性和抗蚀性能显著提高。 2) 掺入矿渣 蒲心诚,甘昌成等(1991) 研究了碱矿渣混凝土的耐久性问题,结果表明,碱矿渣混凝土的抗渗标号在W3
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