紡絲廠房鋼筋混凝土結構滲漏原因及防腐治理措施

白英杰

（大慶石化公司腈綸廠，黑龍江 大慶 163714）

1 混凝土的組成、結構及滲漏原因分析

1.1 水泥膠凝體系的大面積現象

水泥砂漿是由水泥、砂子和水三者組成的。當充分拌和后，加入的水和水泥顆粒會把每粒砂子分隔開來，因為每粒砂子在組成和性質上沒有什么差別，因此在水砂漿中，可以把砂子看作一個固相，而把水泥粒子看作另外一個固相，而水膜則以液相存在。故該體系的界面有固—液界面和固—固界面。通常，其中的水泥顆粒大小只有1～50μm，他的尺寸是非常小的。一般物質越分散，表面積便會越大。例如：根據吸氮法測得的水泥顆粒的表積為2000cm2/g。經計算，制備水泥用量為400kg/m3的混凝土時，加入的水泥粉末的表面積達8000000m2。如果把骨料的表面積(比水泥表面積少很多)也加進去，則1m3混凝土拌和物中，固相顆粒的表面積為1000m2。從上述數據便可以看出，水泥膠凝體系中表面積是很大的，這一數據也是混凝土系多孔非均質結構材料的最好佐證，是混凝土多孔性的大致量度。

1.2 混凝土的通路及其形成

在制備混凝土拌和物時，加入的水應該均勻地以一層薄膜把水泥顆粒和骨料整個表面都潤濕起來，但是水有很大的表面張力，它大大妨礙了水在混凝土拌和物固體顆粒上的均勻分布。因此，在制備混凝土和砂漿時，為了提高和易性，便應多加水，以利于攪拌和澆筑，達到易于施工的目的。相反，為了得到密實和堅硬的混凝土，又必須盡量少加水。例如，水泥硬化過程中，只有水泥重量20%～25%的水量與水泥化學相結合，生成決定混凝土強度的某些堅硬水化物。但是在混凝土的實際澆灌中，即使有混凝土的震動和其他有效的密實方法的情況下，添水量一般也會達到水泥量的40%～45%，甚至達到60%～80%或更多。當水灰比大時，與水泥不起化學反應的那一部分水，在混凝土硬化時，會從混凝土中蒸發出來，引起混凝土的很大收縮，并殘留空隙。其空隙有時很大，開敝，毛細孔相互連通。這樣就會降低混凝土的抗彎、抗壓強度，增大吸水吸濕能力，增加腐蝕性介質的擴散滲透能力，從而使混凝土結構的耐久性降低。因此可以得出：多的調和水量是構成混凝土體內分布著大小不同的微細孔的根本原因。

1.3 混凝土內微細孔的類型

（1）凝膠孔。凝膠孔是水泥凝膠網絡結構中的孔隙，它約占凝膠網絡體積的28%，孔的尺寸為1.5～3.0nm,比水分子僅大一個數量級。水的滲透系數很小，約為10-14cm/s，因此，可以認為凝膠孔是不透水的。

（2）毛細孔。雖然水泥水化生成的固相體積為原水泥體積的2.1倍，但水泥水化物仍不足以完全填滿最初被水分子占滿的空間。水泥水化過程中，當多余的水分蒸發后，會在混凝土中留下毛細孔隙。毛細管直徑一般為10～100nm。當水灰比越大時，蒸發后留下的毛細管孔隙越多，孔徑也越粗，滲水的可能性也就越大。

（3）沉降縫隙。澆灌混凝土拌和物后，由于保水性不良，產生砂、石沉降，水分上升，其中一部分沿著毛細管道析出至混凝土表面，形成外表泌水。另一部分則聚集在粗骨料下面，稱為內部泌水，形成積水層。當水分蒸發后，便會在混凝土的內部形成樹根狀連通的沉降縫隙。

（4）內部裂紋。在大體積混凝土中，會產生溫度梯度。混凝土結構的外層，由水和空氣來冷卻。而在混凝土的中心部位，可能會增溫。因此，在混凝土體內就會產生應力，形成內部裂紋。

（5）結構縫、施工縫、變形縫。混凝土結構施工中的伸縮縫，新舊混凝土之間的連接縫，混凝土與鋼結構及其他材料之間的連接縫，混凝土塊體受力不均產生的變形縫，商品混凝土和砂漿過早凝結造成的裂縫孔洞等，均會使混凝土結構產生結構縫、施工縫及變形縫，這些均是造成混凝土結構漏水的一些常見的原因。

（6）腐蝕滲漏。在酸性介質作用下，酸和混凝土中的Ca(OH)2發生中和作用，使混凝土結構發生破壞；在蒸餾水和脫離子水的作用下，混凝土會發生溶解破壞；在鎂鹽作用下，則會發生離子交換而造成混凝土的破壞等，另外，某些鹽類化合物如尿素等，滲入混凝土內后結晶，體積膨脹等，最終也會導致混凝土的腐蝕滲漏破壞。

2 混凝土結構防腐蝕滲漏的治理

2.1 漿料的選擇

為了堵塞混凝土內部的漏水通路，采用具有黏結和密封兩種功能為一體的彈性密封膠。目前較好的這類品種有有機硅類、聚硫橡膠類及聚氨酯類，由于聚氨酯類具有優良的耐磨性，彈性、低溫柔韌性，耐油性、耐候性，耐生物老化性，機械強度大，應用范圍廣，性能可調，壽命長、價格適中，因此我們選用了雙組份聚氨酯作為混凝土堵漏的漿料。

2.2 聚氨酯雙組份的反應

聚氨酯雙組份中的多異氰酸酯是制備聚氨酯軟泡的主要原料之一，如甲苯二異氰酸酯(TDI)、多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)等。在它的分子結構式中均含有多個NCO基，-NCO的結構式為-N=C=O，含有高度不飽和的雙鍵，化學性質非常活潑。其中三種元素獲得電子的能力是0＞N＞C,電負性的順序是O(3.5)＞N(3.0)＞C(2.5)。在＞C=O中，C、O間形成的共價鍵能為733KJ，在＞C=N中,C、N間形成的共價鍵能為553KJ。因此，在NCO中碳氧鍵相對于碳氮來說是穩定的。由于靜電誘導效應，電子云向氧原子偏移，致使氧電子云密度增加，氮電子云密度略高，碳電子云密度最低，顯示所謂正價，形成親電中心。而氧原子形成親核中心，吸引氫原子而形成羥基。不飽和碳原子上羥基不穩定，最終會重排成氨基甲酸酯基。例如，當-N=C=O基團與親核試劑胺類、酚類、醇類、水、羧酸等反應時，由于動態效應，含活潑氫的親核試劑向碳原子進攻，發生如下加成聚合反應。生成聚氨基甲酸酯。

雙組份中的另一個主要原料是聚醚多元醇，制備聚氨酯常用的聚醚多元醇是以低分子量多元醇、多元胺或活潑氫的化合物為起始劑，與氧化烯烴在催化劑的作用下開環聚合而成。聚醚多元醇分子量較低，呈液態，便于注射。一般制備聚氨酯常用的聚醚多元醇有：聚氧化丙烯二醇(PPG)，聚氧化丙烯三醇、四羥丙基乙二胺(N-403)、四氫呋喃——氧化丙烯共聚二醇(Ng210、Ng215、Ng220)等。

2.3 聚氨酯料漿反應的堵漏機制

上面反應式中的H-A，可以代表聚醚多元醇，也可以代表H-OH等，當組份1異氰酸酯漿料和組份2聚醚多元醇漿料混合后，在催化劑(如有機錫類化合物)作用下，便會按上述反應式發生交聯反應，使分子鏈迅速增長，黏度增加，交聯成立體網狀結構、體積增大2～3倍的彈性海綿體。它具有良好的抗滲和延伸性，最終，將混凝土內全部漏水通道堵塞，達到堵漏的目的。如果異氰酸酯迂濕氣(HOH)在催化劑(如叔胺類物質)作用下，還會產生CO2氣體。CO2氣體可使生成的具有彈性的聚氨酯高分子化合物對混凝土內的裂縫具有擴散擠壓作用，使它滲向混凝土的孔隙中，形成致密的黏結。這種兩次性滲透作用是許多其他堵漏材料無法比擬的。

2.4 雙液高壓慢滲注漿堵漏施工

注漿堵漏的工藝流程一般為裂紋漏源的確定和清理→鉆孔→表面封縫→通風檢查→注漿→封孔處理→待凝檢查→表面處理。根據我公司的現場經驗，現擇其要點介紹如下：

（1）確定滲漏點。

（2）鉆孔。根據混凝土結構厚度、裂縫的寬窄、流量的大小等不同情況，決定鉆孔的位置、深度及布孔的間距。

（3）注射機雙液高壓注漿；注漿是利用專業技術。高壓雙液堵漏注射機所產生的巨大壓力(10MPa以上)，將雙組份漿液在注漿設備中充分混合，通過單向閥注漿咀注入混凝土內部裂縫，將縫隙中原有水份趕出，使藥劑以裂紋中間部位為中心，向四周擴散，在混凝土內完成固化反應。反應完成后，形成的固結體內存在微小閉孔氣泡，仍保留一定壓縮能量，使固結體永久具有脹力，將裂紋永久性堵住，從而達到徹底堵漏的效果。

3 應用實例

利用這項堵水技術成功地解決了紡絲廠房樓板滲漏問題，做到了堵后滴水不漏。