水泥復合砂漿對混凝土背水面抗滲試驗研究*

尚守平，熊 崛

(湖南大學 土木工程學院，湖南 長沙 410082)

水泥復合砂漿對混凝土背水面抗滲試驗研究*

尚守平?，熊 崛

(湖南大學 土木工程學院，湖南 長沙 410082)

通過在混凝土背水面涂抹普通水泥砂漿及水泥復合砂漿的試驗，對比了普通水泥砂漿與水泥復合砂漿對混凝土抗滲性能的影響；研究了水泥復合砂漿厚度與添加劑含量對抗滲效果的影響．試驗結果表明，水泥復合砂漿相比普通水泥砂漿更為顯著地提高混凝土抗滲性能，且在一定范圍內，水泥復合砂漿厚度或添加劑含量越高，抗滲效果越好．將水泥復合砂漿涂抹在混凝土背水面，便于地下室內、隧道內操作，極大地方便了施工，對實際工程有廣泛的應用價值．

水泥復合砂漿；添加劑；砼背水面抗滲

在建筑結構中，混凝土結構起著重要的作用，但是混凝土的滲漏問題在工程界一直沒有得到有效的解決[1]．滲透性能也直接影響了混凝土結構的耐久性，因為滲透性控制了水分的滲入速率，而這些水中可能含有侵蝕性化學物質，從而侵蝕混凝土和造成鋼筋的腐蝕[2]．在我國，高層建筑和地鐵等工程都迫切需要解決該問題．在高層建筑及許多住宅中，外墻的滲水已嚴重影響人們的生活，地鐵隧道中的滲水也時有發生．目前應對此問題的主要措施是通過涂抹一種剛性防水材料于混凝土表面[3]．通常所用的防水材料即水泥砂漿[4]，其雖然有一定的作用，但也漏洞百出．本課題組在這基礎上，在普通水泥砂漿中加入添加劑，研究其對混凝土抗滲的影響．本文通過試驗研究表明，加入添加劑的水泥復合砂漿抗滲性能優于普通水泥砂漿．混凝土滲透試驗方法有滲透深度法、抗滲標號法和氯離子滲透法等[5]，本次試驗采用抗滲標號法．

1 試驗材料

水泥：由長沙新星水泥廠生產的P.O42.5普通硅酸鹽水泥．

砂：使用的是普通河沙，屬于II區中砂．

石子：5～20 mm連續級配的石灰質碎石．

添加劑：采用長沙磊鑫土木技術工程有限公司生產的LX-3添加劑，其主要成分是短纖維、膨脹劑、減水劑、硅灰和粉煤灰．

根據計算得到的配合比，嚴格按照要求進行拌制，攪拌均勻．為保證試驗準確性，含有水分的砂子和石子都烘干后再使用，控制好水灰比．

2 試驗過程

2.1 試件的制作

試驗依據《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》(GBJ82-1985)的規定進行[6]，將試驗分為4組，每組6個試件．試件制作為頂面直徑175 mm、底面直徑185 mm、高度為150 mm的圓形臺體，將每組6個試件同時放上混凝土抗滲儀進行試驗[7]．其中第1組試塊為C10混凝土，第2組為在C10混凝土上表面抹一層20 mm厚普通水泥砂漿(強度等級為M50)，第3組為在C10混凝土上表面抹一層20 mm厚水泥復合砂漿(添加劑含量占水泥總重量10%)，第4組與第3組類似(添加劑含量占水泥總重量18%)．如表1所示．

表1 各組試塊的組成

此實驗完成后，為了研究水泥復合砂漿厚度與抗滲性能的關系，再分別添加劑含量為10%和18%的條件下，增加砂漿層厚度分別為16 mm,18 mm,22 mm和24 mm的試驗．每次澆筑混凝土試塊時，預留6個150 mm×150 mm×150 mm的標準立方體試塊，進行混凝土抗壓強度試驗。進行砂漿涂抹時，制作3個70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的標準試塊進行水泥復合砂漿抗壓強度試驗(圖1)，在進行強度檢測的同時，開始進行試驗．本次試驗都是在砂漿澆筑完3 d后開始，同時將標準試塊送往湖南湖大土木建筑工程檢測有限公司進行檢測．水泥復合砂漿的3 d強度能達到其設計強度M50的60%以上，根據檢測報告顯示，均在32 MPa左右．

圖1 標準立方體試塊及檢測報告

2.2 試驗方法

密封方法：規范中采用的是加熱石蠟的方法[8]，即將石蠟加松香按一定比例放入烘箱內，待石蠟溶化后，均勻涂抹在試件表面，但此法操作復雜，且涂抹不易均勻，石蠟凝固速度過快，很難得出試驗結果．筆者提出一種新型密封方法，即用環氧樹脂涂抹，該方法簡便實用，達到了預期的實驗效果(如圖2)．該方法具體操作為：先將A膠(改性環氧樹脂)加熱至40 ℃左右，再把B膠(改性聚酰胺樹脂)加入與A膠混合，其中B膠質量為A膠的15%．將混合好的膠體均勻涂抹在混凝土試塊表面，再放在壓力機上壓緊，使底面與模具平齊．在該比例下，實驗結束后脫模較為容易，為后續試驗節約時間．

圖2 放入抗滲儀密封前與密封試驗后的試塊對比

儀器使用方法[9]：將做好的混凝土試件放在標準條件下養護28 d后，如需涂抹砂漿的試塊則在砂漿抹上3 d后，開始試驗．采用的是HS-4B型混凝土抗滲儀(圖3)．每次試驗初始壓力為0.1 MPa，每過8 h將壓力提升0.1 MPa，當6個試塊中的3個上表面出現滲水現象時，試驗立即停止．抗滲等級可以按照下式進行計算：

P=10H-1

式中P為混凝土抗滲等級;H為第3個試塊頂面出現滲水現象時水壓力, MPa．

試驗時只需記錄第3個試塊頂面出現滲水現象時的水壓力，方法簡便．

圖3 將試塊放入模具中開始試驗

3 實驗結果及分析

通過試驗發現C10混凝土的抗滲等級只有P2，涂抹上20 mm厚普通砂漿后上升為P6．而當加入適量添加劑后，抗滲等級可以達到P8,P9甚至更高，抗滲能力有更為顯著的提高(如表2所示)．由于砂漿較混凝土相比，其孔隙更小，水分更難從中滲過．而水泥復合砂漿由于添加劑中含有改性聚丙烯纖維和其他有利成分的存在[10-11]，所以其抗滲能力比普通砂漿更強．

表2 3個試塊出現滲水現象時間及抗滲等級

在上述實驗數據的基礎上，再研究水泥復合砂漿的厚度對混凝土抗滲的影響．經過對厚度分別為16 mm,18 mm,20 mm,22 mm和24 mm的水泥復合砂漿試驗發現(如圖4和5所示)，水泥復合砂漿越厚，抗滲性能越好．但是抗滲能力隨其厚度的改變比較緩慢，故不能盲目增加復合砂漿厚度，應根據具體工程選擇適宜的厚度，使其最經濟化．

從試驗可以看出水泥復合砂漿比普通砂漿有更好的抗滲性，從表3更能直接反應出水泥復合砂漿其他性能的優點．

水泥復合砂漿厚度/mm

水泥復合砂漿厚度/mm

表3 水泥復合砂漿與同條件普通水泥砂漿試驗結果對比

在該表中，組1、組2水泥強度等級為32.5，其中組2加有添加劑；組3、組4水泥強度等級為42.5，其中組4加有添加劑．各組水灰比及砂含量相同．從實驗結果看出，加有添加劑的砂漿比普通砂漿的稠度大，但流動性并不降低，可知添加劑起了潤滑作用和減水作用，并增加砂漿流動性．普通砂漿分層度比復合砂漿大，從而發現添加劑有抗分離的作用，保水性能好．兩者密度相差不大，添加劑無引氣作用，拌合物含氣量小[12]．

水泥復合砂漿比普通水泥砂漿更顯著提高混凝土抗滲性能的原因：

1)水泥復合砂漿中粉煤灰和硅灰按一定比例的加入，有效減少砂漿泌水及防止集料下水分的凝聚，提高過渡區界面的密實度，并且減小了過渡區界面的厚度，從而使砂漿總孔隙率降低，孔隙間彼此聯系起來變得困難，故砂漿抗滲性能得到提高．

2)聚丙烯纖維可以一定程度地阻止水泥的收縮和砂漿裂縫的產生，且降低了砂漿表面的析水現象．纖維能降低裂縫尖端的集中應力，抑制裂縫的繼續發展，且能防止微裂縫的擴展及阻止其貫通．

4 結 論

1)水泥砂漿能有效地提高混凝土的抗滲能力．

2)水泥復合砂漿比普通水泥砂漿對混凝土抗滲性能有更顯著的提高，且比一些其它傳統的抗滲方法操作簡單．

3)水泥復合砂漿的厚度及其中添加劑的含量會影響其對混凝土抗滲能力的提高程度，在一定范圍內，砂漿厚度或添加劑含量越高，抗滲效果更好．

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Experimental Study on Anti-permeability Influence of Composite Cement Mortar to the Dorsal Surface Concrete

SHANG Shou-ping?，XIONG Jue

(College of Civil Engineering，Hunan Univ，Changsha，Hunan 410082，China)

By testing painted ordinary cement mortar and composite cement mortar on the dorsal surface of concrete，the effect of ordinary cement mortar and composite cement mortar on concrete impermeability was compared. The influence of composite cement mortar thickness and additive content on impermeability effect was studied．Test results have indicated that composite cement mortar improves concrete impermeability more significantly than ordinary cement mortar．Within a certain range，the thicker the additive content or composite cement mortar，the better the permeability effect. Painting the composite cement mortar on the dorsal surface of concrete is easy to operate in basements and tunnels，which greatly facilitates the construction，so there is a wide range of practical engineering applications．

composite cement mortar；additive；the dorsal surface of concrete impermeability

1674-2974(2015)07-0025-04

2014-12-20

國家“十二五”科技支撐計劃資助項目(2011BAJ08B02)；湖南省科技重點項目(064SK4057)

尚守平(1953-)，男，山東黃縣人，湖南大學教授，博士生導師

?通訊聯系人，E-mail:sps@hnu.edu.cn

TU578.13

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