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1、课 题 课时数2 授课日期第周星期第节目的要求重点与难点 授课方式讲解法板书设计 作业课后小结建筑业c防水混凝土具有高的抗渗性能，并达到防水要求的一种混凝土。 按配制方法主要可分为四种： (1)改善级配法防水混凝土； (2)加大水泥用量和使用超细粉填料的普通防水混凝土； (3)掺外加剂的防水混凝土； (4)采用特种水泥的防水混凝土。 防水混凝土抗渗标号是根据其最大作用水头与建筑物最小壁厚的比值来确定的。 它的施工要求浇注均匀、避免离析、振捣充分、加强潮湿养护，并且严格控制水灰比。 主要用于经常受压力水作用的工程和构筑物。 防水混凝土等级：P4、P6、P8、P10、P12五个级别 指南 防水混凝
2、土也称结构自防水，可通过调整混凝土的配合比或掺加外加剂、钢纤维、合成纤维等，并配合严格的施工及施工管理，减少混凝土内部的空隙率或改变孔隙形态、分布特征，从而达到防水（防渗）的目的。在GB 50108-2008地下工程防水技术规范中规定：一、二、三级明挖法地下工程防水设防应包括一道防水混凝土。 防水混凝土为在0.6兆帕以上水压下不透水的混凝土。 防水混凝土分为：、普通防水混凝土。所用原材料与普通混凝土基本相同，但两者的配制原则不同。普通防水混凝土主要借助于采用较小的水灰比 (不大于0.6)，适当提高水泥用量（不小于320公斤/米3）、砂率(3540)及灰砂比(1:21:2.5),控制石子最大粒径
3、，加强养护等方法，以抑制或减少混凝土孔隙率，改变孔隙特征，提高砂浆及其与粗骨料界面之间的密实性和抗渗性。普通防水混凝土一般抗渗压力可达0.62.5兆帕，施工简便，造价低廉，质量可靠，适用于地上和地下防水工程。外加剂防水混凝土。在混凝土拌合物中加入微量有机物（引气剂、减水剂、三乙醇胺）或无机盐（如氯化铁），以改善其和易性，提高混凝土的密实性和抗渗性,引气剂防水混凝土抗冻性好,能经受150200次冻融循环，适用于抗水性、耐久性要求较高的防水工程。减水剂防水混凝土具有良好的和易性,可调节凝结时间,适用于泵送混凝土及薄壁防水结构。三乙醇胺防水混凝土早期强度高，抗渗性能好，适用于工期紧迫、要求早强及抗渗
4、压力大于 2.5兆帕的防水工程。氯化铁防水混凝土具有较高的密实性和抗渗性，抗渗压力可达2.54.0兆帕，适用于水下、深层防水工程或修补堵漏工程。膨胀水泥防水混凝土。是利用膨胀水泥水化时产生的体积膨胀，使混凝土在约束条件下的抗裂性和抗渗性获得提高，主要用于地下防水工程和后灌缝。高膨胀混凝土防水剂的防水原理 配制混凝土时，在水泥中掺入适量的高膨胀混凝土防水剂(以下简称HEA防水剂)，由于其 含有较多的CA，水化反应后产生大量的水化硫铝酸钙，其固体体积较水化铝酸钙增加2倍多 ，使混凝土产生了膨胀。这种膨胀产生2个作用： (1)在有钢筋等因素约束下，使混凝凝土内部产生0.20.8 MPa的预应力，能有
5、效地补偿混 凝土的干缩并防止开裂。 (2)水化硫铝酸钙具有填充毛细孔缝作用，使混凝土中孔径下降，总孔隙减少，大大改善了 混凝土中孔隙结构的分布，使混凝土更加密实，显著提高混凝土的抗裂防渗性能。HEA防水 剂参与的水化反应如下： 3CA+3CaSO42H2O+32H2OC3A3CaSO432H2O +2(Al2O33H2O)K2SO4Al2(SO4)34Al(OH)3+13Ca(OH)2+5CaSO4+78H2O3C3A2CaSO4 32H2O+2KOH HEA防水剂的性能 如上所述，HEA防水剂在水化反应后产生大量的水化硫铝酸钙，因而使混凝 土具有很好的膨胀性能。在掺量为6%12%(等量取代水
6、泥)时，14 d限制膨胀率一般在0.0 2%0.04%。 HEA防水剂由于含有与自身相溶性良好的高效减水成分及其它功能外加剂，故能显著改善混 凝土的流动性和施工、泵送性能。因此，HEA是一种多功能复合型防水剂。 HEA防水剂具有缓凝作用，能够延长混凝土凝结时间。普通混凝土初凝、终凝时间分别为6 h 25 min、9 h 10 min，而HEA混凝土分别为8 h、10 h 15 min。凝结时间可根据工程需要进 行调整，这对商品混凝土及大体积混凝土非常有利。 HEA防水剂由于具有良好的减水效果，故可使混凝土水灰比大为减少，混凝 土密实性提高；加之HEA有少量超高活性材料，对水泥水化起到了强烈激发
7、作用，从而促 使混凝土强度有较大幅度提高。早期强度及28 d强度较普通混凝土提高10%以上，特 别是早期强度的提高，对提高工程结构的安全性及防止混凝土早期膨胀能的损失都是十分有利的。 在配制适当膨胀的大体积混凝土时，利用HEA防水剂缓凝、减水、微膨胀功能，调整其强 度、水化热及水泥用量，可达到以下目的：一是可以降低水泥用量，降低水泥水化反应的 水化热而不影响强度 ；二是通过缓凝作用推迟水化热放热峰值和收缩起始时间，使混凝土水化热峰值出现时间由 原来的23 d延长到67 d，并使放热峰值降低1520 ；三是HEA混凝土产生适度膨胀， 具有良好的温差补偿效应，这对于大体积混凝土温差裂缝的控制，无疑
8、将是十分有效的技术 措施。5 掺HEA防水剂混凝土设计要点 (1)在结构设计上仍按现行规范，对混凝土导入的0.20.8 MPa预压应力， 在设计计算中不予考虑。 (2)止水带的设计要离开混凝土底板或开孔250 mm 以上。 (3)对薄壁构件，配筋分布应尽量均匀，不能过分集中；开孔和角隅附近易出现裂缝， 周边应加密结构钢筋。 (4)配合比设计时考虑HEA防水剂的高效减水作用，避免拌合水用量过多造成混凝土离析。 (5)掺HEA防水剂混凝土结构在50 m以内可不设伸缩缝，超过50 m可用掺HEA防水剂混凝土膨 胀加强带代替伸缩缝，实现连续无缝施工。6 HEA防水剂在实际工程中的应用 某地国税局大楼地
9、下室底板尺寸为：103 m48 m0.7 m，混凝土设计强 度为C40，抗渗标号S8，采用HEA混凝土膨胀加强带进行无缝施工，具体做法如下： (1)膨胀加强带的混凝土设计强度提高到C45，宽度为2 m，沿长度方向共设2条，带内增加10 %15%水平温度钢筋，掺13%HEA防水剂。 (2)C40级非膨胀加强带混凝土内掺9%HEA防水剂。 (3)施工结果：C40非膨胀加强带混凝土28 d强度达48.4 MPa，抗渗大于S12；C45膨胀加 强带混凝土28 d强度达54.8 MPa，抗渗大于S12。2008年第13期 交通世界 141 (7月上) 交通世界地下混凝土构筑物，长期受地下水的浸透作用和渗
10、透作用，防水效能直接影响结构的安全使用功能和整个建筑物的耐久性，还有其它一些地下构筑物如排水方渠、排水管线，若防水效能不佳，它自身的渗漏将污染环境 ,直接影响人民的生活。因此在进行具有防水要求的混凝土构筑物施工时，必须设法保证它的防水效能，本文仅就此问题从配合比设计上谈一些看法。一般情况下，设计时不要过多地顾及防水混凝土的强度标号。因为在规范中已规定了防水混凝土的最少水泥用量不低于320kg/m3，水泥标号不低于 425#，最大水灰比为 0.6，而防水混凝土的设计标号一般为 20MPa，在这种条件下是能够达到的。因而设计时应注重采取各种措施，增加混凝土的密实性，隔断渗水通道，尽可能提高混凝土的
11、抗渗性能。主要措施有以下几种：严格控制水灰比水灰比除了影响防水混凝土结构的抗压强度及抗渗性能外，还影响混凝土结构的抗冻性及耐久性。在满足水泥完全水化及浸润砂石表面所需要的水灰比仅为0.20.25，但考虑到施工和易性要求及其它因素，水灰比都取的较大。例如对塑性混凝土来说，水灰比在 0.40.7之间，水灰比小于0.4的混凝土属于干硬性或半干硬性混凝土。水灰比过小时，混凝土的和易性不好，施工操作困难，影响混凝土的密实度和抗渗性；水灰比过大时，用水量太多，混凝土在施工时泌水现象严重。水泥在水化过程中，混凝土中的游离水蒸发，不可避免地在混凝土内部留下大量孔隙，这些孔隙相互贯通，形成开放性毛细管通道，使混
12、凝土结构抗渗性能大为降低，透水性增高。水灰比越大，硬化后的混凝土的毛细管孔径越大，泌水现象越严重。因此水灰比是影响混凝土抗渗性能的一个重要因素，只有最适宜的水灰比才能使混凝土的防水性能达到最佳状态。据有关试验数据表明，当水灰比大于 0.65 以后，混凝土的抗渗性能急剧下降。因此国内外对防水混凝土的水灰比都规定了一定限值，有的国家还以水灰比来控制防水混凝土的防水等级，例如日本，土木学会规定不同等级的防水混凝土的水灰比选用范围为0.450.55。我国规范最大限值为0.6。据有关资料证明，在此0.50.6范围内都取得了令人满意的效果。选择最佳砂率砂率表明 1m3混凝土中水泥砂浆的体积。在相同水泥用量
13、情况下，砂率的大小影响混凝土的抗渗性能，与普通混凝土相比，防水混凝土采用富砂率。因为水泥砂浆不仅起粘结填充作用，还要形成一定厚度的砂浆保护层，这层砂浆保护层包裹在粗骨料的表面，并使这些粗骨料颗粒相互离开一定距离。这样一方面使混凝土达到了最大密实度，另一方面又能切断混凝土内部的毛细管道，从而提高了抗渗性。粗细骨料要有良好的级配，各组粒径要在筛分曲线范围内。砂率选择要得当。当砂率过大时，由于砂子用量过多，水泥浆不能包裹砂子表面，使结构不密实，降低了混凝土的抗渗性和抗压强度。同时，砂率过大也必然要增加水泥用量和用水量，由此可导致混凝土的流动性增大。混凝土在施工振捣时，粗骨料产生不均匀下沉，混凝土各部
14、分离析，导致硬化后混凝土匀质性变差，结构上部产生收缩裂缝，下部稀疏空洞，同样降低结构的抗渗性和强度。所以 ,在设计防水混凝土配合比时选择最佳砂率对提高抗渗性至关重要根据实际施工经验，在满足规范要求条件下，砂率一般在0.36左右较为理想。选择最佳灰砂比防水混凝土是一种富砂混凝土 ,拨开系数通常取得较大。粗骨料之间的水泥砂浆层是非常饱满的，灰砂比表明了水泥砂浆中水泥的浓度及水泥砂浆包裹砂粒的情况，这与砂率所表明的概念不同，前者表明水泥砂浆的数量，后者表明水泥砂浆的质量。灰砂比选择得当，就能得到密实度较高，符合设计要求的混凝土。当灰砂比偏大时，水泥和水的用量偏大，容易发生不密、不均匀和收缩大等现象，
15、使混凝土抗渗性能下降；当灰砂比偏小时，水泥和水用量偏小，混凝土拌合物易出现干涩和粘结力不好等现象，使施工和易性变差，降低了密实度，导致抗渗性能下降。据有关研究人员在实验室条件下，采用不同的灰砂比所做一系列的对比实验，确定抗渗效果最好的灰砂比为120125。合理选择外加剂混凝土在搅拌过程中所使用的水远远超过水泥水化所需要的水，多余的水使混凝土的抗渗性下降。所以减水是防水混凝土配合比设计文/管 建TRANSPOWORLD 2008No.13 (Jul) 142HIGHWAY现代公路抗渗的重要影响因素。此外，设法堵塞渗水通道，使混凝土结构致密等也是提高抗渗的重要方面，因此合理选择外加剂，从而改善混凝
16、土某些预期性能是防水混凝土配合比设计的重要内容之一。这一类外加剂种类很多，有为引气使用的松香酸钠和松香热聚物，微沫剂属于此类产品；有加快水泥水化作用并使结晶致密的三乙醇胺；有能与水泥水化生成物反应而生成胶体的氯化铁等。在设计抗渗标号要求不高时，也可采用普通减水剂。松香酸钠和松香热聚物属于引气型外加剂，加入混凝土中以后，混凝土中将产生大量微小而均匀的气泡，使混凝土粘滞性增大，不易松散离析，抑制沉降和泌水作用。这些气泡是非开放性的，由于它们的存在，使毛细管性质发生了改变，有效地提高了抗渗性，抗冻性也有所提高，但使用时应严格控制用量，否则将显著降低强度。在试配时应适当提高试配标号，以弥补强度损失。水
17、泥在水化过程中生成氢氧化钙，加入氯化铁防水剂后，则生成难溶于水的氢氧化铁胶体，这种胶体充满混凝土或砂浆中的毛细孔道，从而堵塞渗水通道，增加了密实性，提高了抗渗性，达到防水目的，渗量为水泥重量的3 %较为适宜。三乙醇胺防水剂对水泥水化有加强作用，因而可作为常温下的早强剂。另外三乙醇胺能使水泥水化生成物增多，水泥石结晶变细，因而混凝土更趋密实，提高了结构的抗渗性能。三乙醇胺防水剂在常温下可掺入水泥用量的0.05 %,其掺量少，施工工艺简单，应用中不损伤机具，一般都使用此方法。各种因素对防水混凝土的质量影响是互相牵制的，不能孤立地强调某一因素而忽视另一因素。例如:为了保证一定的施工和易性要确定一个适
18、宜的坍落度，坍落度的选择要依据结构部位、一次浇注高度和施工季节而定。对于壁板结构来说，通常选用46cm。坍落度的大小与用水量有直接关系，而用水量的确定又与所使用的粗骨料的最大粒径和水泥用量有关，还与水泥的品种有关。例如:使用火山灰水泥就比使用普通水泥用量多 5kg/m3左右，当掺用外加剂时用水量还将在一定范围内波动。水灰比和水泥用量依据所采用的水泥品种和标号以及设计所要求的抗压强度和抗渗标号而定，同时必须满足规范要求最大水灰比不大于 0.6 和最低水泥用量不低于320kg/m3。防水混凝土配合比经过理论计算后，要在试验室内反复试验，直至配出既符合设计要求的抗渗标号和抗压强度，又便于现场施工的防
19、水混凝土。作者单位：石家庄交通勘察设计院随着我国基础设施的建设的飞速发展，混凝土结构的应用越来越广泛，对一些重要的结构或构件，为了确定结构的安全性和耐久性是否满足要求，往往要求掌握结构中各具体部位的混凝土的质量情况，需要对混凝土强度进行检测和鉴定、对其可靠性作出科学评价。目前常用的水泥混凝土强度检测方法有试块法、回弹仪测定法、超声动测法及钻芯法等几种方法，而钻芯法更能直截了当地反映成品混凝土的内在质量。钻芯法检测混凝土钻芯法检测混凝土强度是近年来国外推行较广的一种半破损检测结构混凝土强度的有效方法，是利用专用混凝土钻芯机，直接从所需检测的构件上钻取混凝土芯样，按有关规范加工处理后，进行抗压试验
20、，根据芯样的抗压强度推定结构混凝土立方体抗压强度的一种局部破损的检测方法。因其直观、可靠、准确而广泛运用于现场混凝土质量检测中，我国自1981年开始在工程应用，取得了良好的效果，并积累了一定的经验，现已成为检测各种工程事故的重要方法之一。钻芯法的适用原则为：对于正常施工情况，混凝土结构必须按照规范要求制作混凝土立方体试块进行强度评定和验收，不许用钻芯法完全取代试块法。对试块的抗压结果有怀疑，其中有两种情况，一是试块强度很高，而成品混凝土的外观质量很差；二是试块强度很低，而成品混凝土的外观质量良好。因一些特殊原因发生了混凝土的质量事故，为检测其强度可用钻芯法。对于结构中表层与内部的质量有明显差异，遭受化学腐蚀或火灾；硬化期间遭受冻害的混凝土。对于与非破损测强曲线技术条件差异较大的，或使用多年的老混凝土等，为了保证测试结果的准确性，可在非破损测试结果的基础上，用钻取的芯样强度来校核非破损强度。强度等级低于C10的混凝土或龄钻芯法检测混凝土强度文/何亚楼