浅谈砼抗渗抗冻施工技术要求

                               (赤峰农牧学校，内蒙古 赤峰 024000)
摘 要：文章从砼抗渗抗冻两个方面，介绍了采用外加剂和膨胀水泥来达到砼本身密实度的施工技术。
关键词：外加剂；防水砼；砼掺和料；膨胀剂；坍落度
中图分类号：TU74  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2008)02—0079—02
      抗渗砼一般可分为普通防水砼、外加剂防水砼和膨胀防水砼三种。普通防水砼是在普通砼的基础上发展起来的。它是通过调整砼配合比，提高砼自身的密实度和抗渗性。外加剂防水砼和膨胀水泥防水砼是通过掺加外加剂和膨胀水泥达到砼本身密实度来提高防水能力的。防水砼除满足强度要求外，主要还满足抗渗抗冻要求，防水砼一般都容易满足强度要求，而且都高出一个强度等级以上，要满足抗渗、抗冻要求就有一定难度了，必须采取相应的技术措施才能满足设计要求。
1 原材料及其技术要求
      防水砼所用原材料的质量是达到砼设计要求的物质保证，根据防水砼的技术要求，原材料必须优选，达到相应的技术要求，才能保证砼达到质量要求。
1.1 水泥
      我国执行ISO水泥新标准后，水泥质量有了很大提高；水泥的选用除满足现行水泥标准以外，还要满足抗渗、抗冻砼的特殊要求；要选抗渗性好、泌水性小、中低水化热水泥及具有一定抗侵蚀性的水泥。水泥等级不宜低于32.5级；水泥品种首选硅酸盐水泥和普通水泥，其他火山灰水泥、矿渣水泥均可；有硫酸盐侵蚀介质作用的地下防水工程，应优选火山灰水泥；不能使用过期、受潮、结块的水泥，严禁不同品种、不同强度等级、不同厂家的水泥混用，因水泥混用易造成砼凝结时间、收缩等的不同，使砼出现裂缝等质量问题，从而降低砼的抗渗性、抗冻性。
1.2 砂
      优选中砂或中粗砂，要严格控制砂的级配，含泥量不大于3%，泥块含量不应大于1%；对于泵送砼，要求通过0.315mm筛孔的砂不应小于15%，且不应大于30%，其目的也是为了提高砼的可泵性和致密性。
1.3 粗骨料
      粗骨料品种选用卵石或碎石均可，但碎石优于卵石，优选级配良好的骨料是关键。对于石子的最大粒径应严格控制，最大粒径不得大于40mm，一般以20～31.5mm为宜。最小粒径不得小于20mm，选用粒径较小的石子是为了使砂浆与石子界面间产生的微小裂缝控制在最低程度；因为砼在硬化过程中，石子不收缩，而包裹石子周围的水泥砂浆收缩，石子与砂浆的变形是不一致的，石子粒径越大，周长越长，与砂浆收缩的差值也越大，致使砂浆与石子接触面积产生一些细微裂缝孔越大，对砼抗渗、抗冻性能极为不利。
      石子含泥量不应大于1%，泥块含量不应大于0.5%，要严格控制。石子选用优良的级配，才能配出优良的抗渗、抗冻砼。石子的针、片状颗粒含量要严格控制，泵送砼更显重要。因为针片状颗粒有害：它影响砼的和易性、强度和水泥用量；影响骨料孔隙率，使其增大，使砼用水量增大、变形增加；使砼拌和物的坍落度损失增大，尤其是泵送砼影响更为显著。
1.4 砼掺和料
      砼掺和料主要有粉煤灰、沸石粉、磨细矿渣及硅粉等，掺和料应因地制宜；货源广、经济、技术效果较为明显的应首选粉煤灰。硅粉量少，价格高，矿渣需要磨细加工。粉煤灰宜选用Ⅱ级以上灰，粉煤灰本身具有减水功能，一般减水率为10%左右，粉煤灰具有良好的增塑效果，可称为固体滚珠，粉煤灰越细、减水越多。掺粉煤灰的主要作用是降低泌水作用，有利于骨料-水泥浆界面强度的提高；掺入粉煤灰后取代了部分水泥，减缓了C₃A活性，导致砼早期强度降低，但是随着龄期的增长，粉煤灰与Ca(OH)₂反应生成水化硅酸盐不断增多，使砼后期强度不断增加。
      粉煤灰掺量应有个界限，据有关试验表明，抗渗、抗冻砼掺入Ⅰ级粉煤灰时，以掺入20%为宜，当粉煤灰掺入量小于20%时随着掺入量的增加，砼抗渗性能提高；当粉煤灰掺量超过20%时，抗渗性能有所下降。试验表明，在掺加膨胀剂的同时，适当掺入粉煤灰，可以进一步提高砼的抗裂性能，掺量以10%为宜。
15 外加剂
      抗掺、抗冻砼必须掺入不同性能的各种外加剂，具体包括引气剂、减水剂、缓凝剂、膨胀剂等，才能满足砼高耐久性能的要求。
1.5.1 掺入引气剂是首选，也可以复合掺入，如引气剂+减水剂等。掺入引气减水剂的作用是可以有较地提高砼的抗渗、抗冻和耐久性，使砼的使用寿命延长20年以上；能提高砼的综合耐久性；当砼受冻时，还能起到缓冲作用；可提高砼的抗冻性3～4倍，能提高砼的拉压比20%；尚能提高泵送砼的工作性和可泵性，减少砼的泌水率。
1.5.2 目前国内市场的引气剂主要有松香热聚物与松香皂、皂角和木质磺酸盐3种。
      引气剂为气体滚珠，当掺入砼中使砼引气量达到5.5%时，对砼的强度稍有影响，含气量大于5%时，每增加1%含气量，可降低砼强度5%左右，因此，其掺量一般控制在4.5%～5.5%之间。
1.6 膨胀剂
      首选UEA或低碱UEA膨胀剂，它具有抗裂、防渗的功效，主要是因它掺入水泥中，水化后能形成一种膨胀结晶水化物——钙矾石，在产生钙矾石的同时，其体积将比水化铝酸钙体积增加2.5倍,因此,掺入UEA后砼抗渗等级比普通砼提高1～2倍。
      一般高层建筑的基础底板，采用防水砼。有的防水砼只有抗渗等级要求，加入UEA膨胀剂主要是补偿收缩，防止出现裂缝，即将裂缝控制在尽量少的程度。由于材料本身的特性，用到结构中，绝对不开裂的砼是没有的，关键是如何采取技术措施加以控制和减少到最低程度的问题。防水工程砼底板的限制膨胀率一般为0.02%～0.025%，膨胀剂掺量一般为8%～10%；剪力墙膨胀率为0.03%～0.035%，掺量10%～12%。膨胀剂可当防水剂用，但防水剂只能提高砼抗渗性并不抗裂；掺入UEA后能解决砼抗裂、砼不渗和不裂问题。
2 砼配合比设计原则
      配合比设计原则，首先要满足砼抗渗、抗冻性要求，同时要考虑砼强度、和易性及经济性等方面的要求；尽可能采用低水灰比，一般来说强度等级比普通砼易达到要求，且往往还高出一个强度等级以上。砼的抗渗能力取决于砼内部的孔隙和裂缝；影响砼抗渗性能的是那些较大的、贯穿的孔隙和裂缝。要使砼绝对不渗水是不可能的，但在一定的水压下，使水渗到一定深度且不穿透则是可能的。影响砼抗渗、抗冻性能的主要因素是水灰比、骨料、水泥品种和外加剂，以及施工管理、控制水平。
      因此，对各项原材料、品种、等级要进行优选，并通过试验进行最后确定，限制砂率在一定范围内，保证水泥浆与石子的良好结合，在砂率和最小水泥用量已定的情况下，应对灰砂比进行验证，不宜小于1：(2.0～2.5)等等。防水砼的抗渗等级是根据最大作用水头和砼壁厚等参数来选择的，施工单位通常是根据设计图纸要求确定抗渗、抗冻等级的，一般抗渗等级分为：P4、P6、P8、P10、P12；抗冻等级分为：F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300 。防水砼配合比设计前，应根据抗掺和抗冻等要求优选原材料，并经试验确定，再进行试配，从试配结果中优选最佳配合比作为施工配合比。
3 施工控制
      防水砼工程质量优劣不仅取决于砼材质本身及配合比，而且施工过程控制如搅拌、运输、浇筑、养护等等，都将对砼质量产生很大影响。因此，施工时必须对各环节严加控制，采取相应的措施，避免造成渗漏水等质量隐患。防水砼施工一般不留施工缝，可采取分段分层连续浇筑，对于大体积砼工程，尚应采取相应的技术措施，控制温差不大于250C，以避免温度裂缝的产生。
3.1 砼搅拌
      防水砼掺外加剂和掺和料一般为1～3种，因此，必须比普通砼增加搅拌时间50%以上，宜在3min以上，以确保砼搅拌均匀和发挥各种外加剂的作用。搅拌时，首先将砂石、水泥倒入搅拌机内。掺有引气剂的砼，应预先将引气剂稀释成一定浓度后加入，因引气剂掺量少，稀释后计量加入易控制，效果明显。通过试验，如果有两种以上外加剂同时加入有不良反应的，应采取分别加入的方法，以免不相容影响效果。当然，采用复合型的外加剂是较为理想的。
3.2 砼运输
      无论采取何种运输具，必须防止砼产生离析、坍落度和含气量的损失，运输距离较远或气温较高时，可以掺入缓凝剂和提高砼坍落度10～20mm，应通过试验确定。以减少坍落度损失，确保浇筑时的坍落度要求。不允许采用现场二次加水提高砼坍落度的办法，但允许加入减水剂以提高坍落值。
      对于超过砼初凝时间的砼，绝对不能再用，即使通过加入减水剂达到坍落度要求的砼也不能再用。一般出机6h后的砼就不能再用了，应作为废料弃掉，但加了缓凝的砼除外，以缓凝剂到初凝时间为界限控制。
3.3 浇筑
      砼的浇筑作业，必须作好技术交底，要比普通砼有更加严格的要求和控制，必须保证砼振捣密实，采用插入式振器时，插入间距不应超过有效半径的1.5倍。要加强振捣，做到不漏振、不欠振、不过振，要快插慢拔振动棒，尤其是泵送砼更应注意，每点振15～30s，以表面不再出现气泡、不再泛出灰浆为振实。砼初凝前后，反复抹压，接近初凝时，或开始凝固不易抹动时，亦可采取二次振捣方法，可使砼进一步密实化，以提高其防渗、抗冻能力。如果是底板，在接近初凝时更适宜进行二次振捣。当然，二次振捣时间的把握与水泥品种、W/C、坍落度、气温和振捣条件等有关。结合工程具体情况，采用无接缝、分层、二次振捣法可用平板振捣器进行，以排除表面浮浆，用木抹子拍实、搓压，或再用铁抹子压光，防止表面龟裂。砼表面压光宜待收水后进行，一般用手按，能留下指纹为最佳时间。
      泵送砼坍落度大，稍有振动石子就下沉、浆体上浮、泌水出现，大量塑性收缩裂缝易出现，因此，砼表面必须加强处理。抗冻、抗渗试件应按规范要求制作，抗渗试块每500m³砼应至少制作1组标养28d试块，但每一工程不能少于2组；预制商品砼的抗渗试件制作组数，应按结构物及规范要求制作。
3.4 养护
      有抗渗、抗冻要求的大体积砼，应采取三边操作法，即边浇筑、边抹平、边进行充分的保湿养护。有抗渗、抗冻要求的砼不宜冬天施工，不采取临界受冻强度值控制，应达到设计强度后才能受冻，如果工期要求必须冬期施工，应采取相应的技术措施，达到正温养护条件。采取外围上盖、内加热的立体保温措施，养护环境温度不宜低于+5℃。砼的养护程度对其抗渗、抗冻性能影响很大，如果早期脱水或养护过程中缺少充足的水分和温度，则抗渗、抗冻性大幅度降低，甚至完全丧失，养护必须及时到位，养护时间不少于14d；不宜采取蒸汽养护。冬期施工应采取保温、保湿措施，不宜掺加防冻剂，要达到正温养护条件，养护湿度越高，对提高防水砼的抗渗、抗冻性能越有利。
      大体积砼内部，养护时砼处于高温、高湿(相对于标养)、高压(相对于自由状态)条件下完成硬化过程，强度增长比同龄期标养快，接近和达到蒸养效果。掺加膨胀剂的砼，更应加强养护，以满足砼中膨胀剂的化学反应用水量，否则更加引起开裂，这是为什么加了膨胀剂的砼还有开裂原因所在。膨胀剂的作用是靠生成的结晶水实现的，如果养护不充分，膨胀剂就吸收砼中水分，使砼失去水分并产生裂缝。所以，要及时养护、覆盖、保温、保湿、避免失水。
3.5 拆模
      防水砼不宜过早拆模，拆模时砼表面温度和周围环境温度的温差不得超过20℃，以防砼表面出现裂缝。一般控制拆模和上人作业时间为气温1～5℃时72h拆模；气温5～10℃时60h拆模；气温10～15℃时48h；气温15～25℃时36h拆模；气温25℃以上时20h拆模。
      折模后，立即采取浇水或覆盖塑料薄膜养护到要求时间。地下结构部分，拆模后应及时回填土，以利于砼后期强度的增长及获得预期的抗渗、抗冻性能。
［参考文献］
［1］ 王玉瑛建筑工人北京：建筑技术杂志社，2005，(11)
［2］ 赵青扬建筑知识北京：中国建筑学会，2002，(5)

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