技术资料

混凝土的抗渗等级、抗渗性影响因素及措施

混凝土结构物在长期的静水压力作用下,其施工质量薄弱部位.常常会出现渗漏现象。由于骨料颗粒在混凝土中被水泥石包裹.对混凝土渗透性影响较大的是水泥石的渗透性,水泥石的渗透性是由毛细孔所决定,并随着水泥水化的程而变化。随着水泥水化的进行,渗透逐渐降低,水泥凝胶体逐渐填充了由水占据的孔隙。完成硬化的水泥石的渗透则取决于凝胶体颗粒的大小、形状和数量及毛细孔的连通性。

降低混凝土的渗透性,能提高其抗冻融能力,减少其吸水性,提高抵御硫化物、氯离子渗透的能力,从而提高抗化学腐蚀的能力。

混凝土的抗渗等级

混凝土的抗渗性用抗渗等级(P)或渗透系数来表示。我国标准采用抗渗等级。抗渗等级是以28d龄期的混凝土标准试件,按规定的方法进行试验,所能承受的最大静水压力来确定。GB 50164 《混凝土质量控制标准》根据混凝土试件在抗渗试验时所能承受的最大水压力,混凝土的抗渗等级划分为P4.P6.P8,P10.P12等五个等级。相应表示混凝土抗渗试验时一组6个试件中4个试件未出现渗水时不同的最大水压力。

试配要求的抗渗水压值应比设计提高0.2 MPa,试配时应采用水灰比最大的配合比作抗渗试验:

混凝土的抗渗等级、抗渗性影响因素及措施

抗渗等级对应最大水灰比

其抗渗试验结果应符合下式要求:

Pt=P/10+0.2式中

P-设计要求的抗渗等级S是老规范表示方法。

P是新规范表示方法混凝土抗渗等级里P8和S8是表示同一个等级

《地下工程防水技术规范》 GB50108-2001抗渗等级字符S表示

《地下工程防水技术规范》 GB50108-2008抗渗等级字符P表示

混凝土的抗渗等级、抗渗性影响因素及措施

设计抗渗等级

混凝土抗渗性能的影响因素及措施

影响混凝土抗渗性的因素一方面来自混凝土配合比、矿物掺合料、引气剂以及养护措施等,另一方面混凝土硬化后的孔隙率和孔径大小也对混凝土的抗渗性有重要影响。

混凝土的抗渗等级、抗渗性影响因素及措施

混凝土孔隙微观图

孔隙率是空隙的体积与材料总体积之比。混凝土本身是多孔的,尽管可以在混凝土表面添加防水剂以防止水渗透。几乎不可能制造出一种绝对无孔的混凝土,在该混凝土中水甚至不会渗入几分之一英寸。但是,我们可以控制这些孔的大小和分布并限制其渗透。孔洞是微小的空隙,存在于水泥浆中(见图1),可分为两种类型:凝胶孔和毛细管孔。凝胶孔存在于每个系统中,并且是在骨料周围形成的胶体的一部分,从而使混凝土成为真正的胶体。凝胶毛孔很小,不是真正的问题。

 

渗透率是流体可以流过多孔材料的难易程度的量度。渗透率用速度(英寸/秒或毫米/秒)表示,而孔隙率则用每体积的体积(立方英寸/立方英寸或毫米3 /毫米3)表示。

渗透率取决于其他因素,例如骨料的等级和密度。在优质混凝土中,渗透非常缓慢,大约为3.94×10-11英寸/秒(1.00076 x 10-12 m / s)。要让您知道水的缓慢程度,水要冲破6英寸厚的墙壁大约需要4,800年-肯定超出了保修范围。

  • 水胶比

水灰比是混凝土设计中最重要的因素。混合物中的水分含量可控制水分的进入速率(可能含有侵蚀性化学物质)以及在冻融过程中水分的运动。比较图2中列出的低耐久性与高质量混凝土的主要原因。耐用,水密混凝土的混合设计最大w / c比应为0.45,并需要良好混合的细骨料和粗骨料。

混凝土的抗渗等级、抗渗性影响因素及措施

图2

混合物中过量的水越多,强度,耐久性和水密性越低。过量的混合水会导致毛细孔-硬化混凝土中夹带的气穴会降低其抗渗漏能力。另一方面,太少的水会导致放置困难和诸如蜂窝状的不良影响。w / c比对混凝土混合物的水密性的影响如图3所示。

混凝土的抗渗等级、抗渗性影响因素及措施

图3

掺合料还可以改善耐久性和致密化。许多外加剂可用于改善混凝土的工作性,耐久性和密实性。在控制我们的水含量同时保持工作性的过程中,可以使用引气剂。MensaAir AE806Plus 高性能引气剂(微沫润湿稳泡型)产生近乎微观的气泡,从而改善了硬化混凝土的水密性能。空气夹带除了可以简化浇筑过程外,还可以改善混凝土的冻融性能和整体耐久性。

原因有两方面:

A) 引入气体可以提高混凝土和易性,因此可以使用更低的水灰比,从而减少混凝土毛细孔隙的体积。

B) 阻塞毛细管结构的空气空洞充当“不透水的开放气孔”,在正常情况下,只有非常缓慢的充满水的情况

因此,他们不参与通水混凝土毛细管结构传输液态水。

 

  • 骨料

使用分级良好的骨料骨料的等级是最重要的因素,应首先考虑。颗粒的形状和质地也会影响可加工性。调整混合料设计时,必须考虑骨料的水分,以使骨料中产生的额外表面水不会导致多孔性更高的硬化产品。等级不佳的混凝土混合物可能会使水通过成品结构,如图5所示。

混凝土的抗渗等级、抗渗性影响因素及措施

图5

如果可以的话,优选圆形的粗骨料,因为它们可以更均匀地放置。不牢固的易碎聚集体在混合和放置过程中可能会破裂,从而损害其完整性。优选具有较高的细度模量(> 2.8)的细骨料(砂),因为它将在组合骨料结构的中间范围内提供必要的较粗颗粒。

  • 胶凝材料

丰富的混凝土混合物可提供更致密,更不可渗透的优质成品。因此,建议指定水泥含量不超过最小量。对于水密结构,建议的最低水泥含量为 564 lbs/cu yd(水泥含量对混凝土渗透性的影响如图4所示)。

混凝土的抗渗等级、抗渗性影响因素及措施

图4

水泥含量或总水泥含量需要根据指导规范确定,但是通常,较高的细度(> 600m²/ kg布莱恩细度)的水泥将有利于可加工性并减少渗出,这两者均对水密混凝土有利。

使用粉煤灰,矿渣和硅粉等辅助胶结材料也可以增加混凝土的密度,从而降低毛细孔和渗透率。

混凝土的掺合料通过火山灰效应、二次水化反应、填塞效应等效应改变混凝土的渗透特征。粉煤灰活性较低,浆体中水化产物不足,存在较多孔隙,前期混凝土的抗渗性能不如矿粉,而后期粉煤灰的火山灰效应逐渐显现,改善了混凝土的孔隙结构,从而改善了混凝土的抗渗性。研究表明当混凝土的粉煤灰含量由20%、30%、40%提升到50%,养护56d和90d的混凝土的气体抗渗性逐渐降低,但对于仅养护28d、掺杂30%和40%粉煤灰含量的混凝土抗渗性呈现增大趋势,其原因应该同样是前期粉煤灰尚未进行二次水化。

  • 遵循质量生产流程

优质的混凝土制造工艺对于生产耐用的水密混凝土产品至关重要。适当注意重要的预浇筑活动,例如保持规定的混合比例,形状清洁,指定的钢筋放置位置和最小覆盖量,非常重要。对于永久暴露于土壤或湿气的混凝土产品,建议按照ACI 318的规定增加混凝土覆盖层,以确保防腐保护和钢筋周围混凝土的正确粘结。新鲜浇筑混凝土的充分固结是生产高质量,致密混凝土的极其重要的因素。对于理想的低w / c比混凝土,需要更加强调固结,因为它需要更高的压实强度(图6中显示了一些最佳做法)。

混凝土的抗渗等级、抗渗性影响因素及措施

图6

固结度可以对混凝土的水密性产生显着影响。如图4所示,混凝土固结量减少5%可导致水密性降低20%。该图还表明,较高的水泥含量可改善水密性。通过使用光滑的形式和适当的脱模剂产生的无缺陷表面可以大大改善预制混凝土产品的抗渗性。如果要开发混凝土的最佳性能,则必须充分固化。如图7所示,通过覆盖或其他方式充足的水分供应对于确保充分水合并降低孔隙率水平,从而达到所需的耐久性至关重要,如图7所示。 w / c较低的混合物固化的效果较差。


为确保水密性,绝对需要密切注意所有连接,连接和密封的区域。在接头和穿刺的设计和制造中必须解决潜在的差异沉降和热运动。

混凝土的抗渗等级、抗渗性影响因素及措施

图7

施工缝需要充分准备和粘接,以确保两个浇筑之间完全接触。良好清洁的表面非常重要。在水密应用中,应使用止水带。在连接表面的情况下(例如,在传统的两件式地下储罐中),建议使用预制的柔性密封胶。施加密封剂时,混凝土表面应清洁干燥。确定配合表面清洁度的一种简单方法是在基材上画一块深色的布,并注意布上的任何残留物。为了穿透服务管线,应选择能够适应任何不同运动或沉降的密封件。

下载