自密实高性能防水混凝土、聚合物水泥混凝土

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1、 自密实高性能防水混凝土 自密实高性能防水混凝土属高性能混凝土的一部分，它具备高强度、高耐久性、和高工作性等性能。其特点是具有很高的流动性，在不振捣或少振捣的情况下，可以自动流满模型，且不离析、不泌水。从工程实例来看，它可以避免因振捣不足而造成的孔洞、蜂窝、麻面等质量缺陷，且体积收缩小、抗渗性能高，适用于浇筑量大、体积大、密筋、形状复杂或浇筑困难的地下防水工程。从 1995年开始，我国北京、济南、深圳等城市使用自密实高性能混凝土，浇筑量已超过4 万 m3，获得了很好的效益。可以说，继续开发、推广使用自密实高性能混凝土，是防水混凝土应用技术的一个发展方向。1原材料选用（1）水泥 可选用强度等级

2、32.5 以上的普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥，或 42.5 级以上的硅酸盐水泥。大体积混凝土可选用中热或低热水泥。所选水泥应与所选的高效减水剂具有相容性。（2）细掺料 细掺料的掺入，可以改善混凝土的工作性、提高耐久性、降低温升。应选用具有低需水量、高活性的细掺料，通常选用矿渣、粉煤灰，当混凝土强度等级不高时，还可用石灰石粉、石英砂粉做填充细掺料，来提高混凝土流动度。（3）砂 选用中粗砂，且应符合普通混凝土用砂质量标准及检验方法（JGJ 52-92）的规定。（4）石子 选用卵石，其最大粒径不超过 25mm；选用碎石，其最大粒径不超过 20mm；稠密钢筋及预埋件部位，石子粒径宜小于 15mm。石

3、子吸水率不应大于 1.5%；不得使用碱活性骨料。此外，尚需符合普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法（JGJ 53-92）的规定。（5）外加剂 选用蔡系高效减水剂。（6）水 应符合混凝土拌合用水标准（JGJ 63-89）的规定。2配合比 自密实混凝土须在满足高工作性的前提下达到高机械力学性和高耐久性的要求。因此配合比各项参数不同于普通防水混凝土，浆骨比较大，胶浆材料（包括矿物细掺料）多大于 500kg/m3，粗骨料用量小，砂率可高达 50%左右，细掺 料总量占胶凝材料总量的 30%以上，水胶比不大于 0.4。配合比实例见表 17-12。自密实混凝土配合比实例 表 17-12 工程名称 现场实

4、际强度 原材料用量（kg/m3）龄期 强度等级 水 水泥 细掺料 砂 石子 外加剂 北京恒基中心地下通道墙、板、柱（d）（MPa）200（P.O.525号）280m 粉煤灰 175 UEA33 830 830（DFS）0.75%北京凯旋大厦梁、板、柱 28 37.5 200.8（P.S425 号）381 粉煤灰 148 UEA20 796 760（SN）1.8%日本明石大桥基础 28 53.3 142（中热水泥）172 矿渣 172 粉煤灰 86 771 965 高效引气型减水剂超塑化剂引气剂 水泥为旧标号，供参考。3施工（1）自密实混凝土的施工须有较高的施工管理水平和高素质的工程技术人员。要

5、有严格的施工操作规程和周密的技术交底。（2）要有专人负责原材料检测；专人掌握施工配合比，监督原材料称量准确；检查、控制混凝土坍落度等各道工序。（3）混凝土搅拌采用强制式搅拌机，先搅拌砂浆，再投入粗骨料。搅拌时间长于普通混凝土 12 倍，要充分搅拌均匀。（4）混凝土浇筑，采用泵送；如因条件所限需用吊斗浇筑时，应尽可能缩短出料口与入模口的距离，必要时可用串筒或溜槽，防止混凝土产生离析。需要说明的是，尽管是“自密实”、“自流平”、“免振”，但对狭窄部位或钢筋稠密处仍须稍加振捣，以排除可能截留的空气，确保混凝土密实。（5）加强混凝土养护。养护方法同一般混凝土。聚合物水泥混凝土 早在 1920 年，国外

6、曾以天然橡胶胶乳配制水泥砂浆，后逐步又用合成橡胶、合成树脂的各种乳液作为外加剂，对水泥砂浆及混凝土进行改性。1974 年第六届国际水泥化学会议首次讨论了关于聚合物水泥的化学作用过程。1981 年在日本召开的第三届聚合物水泥的国际会议上将聚合物水泥列为独立研究方向。我国采用聚合物研制化学注浆材料始于 20 世纪 50 年代，当时开发的品种有 甲凝、丙凝、酚醛树脂、环氧树脂，以及不饱和聚酯等，并于 60 年代在水电、交通、煤炭、建筑等方面进行工程实践，取得了成功。70 年代我国开发聚合物水泥材料无论从品种上、还是数量上均有大幅度提高，相继有聚乙烯醇缩甲醛（107 胶）、聚醋酸乙烯乳液（白乳胶）、氯

7、丁橡胶、丙烯酸醋等问世。随着我国高分子化学工业的发展，80 年代末期至 90 年代初期，我国在聚合物水泥方面的研究和实践有更大发展，聚合物混凝土及聚合物水泥砂浆在建筑工程中被大量采用，并获得优异效果。聚合物加入混凝土或砂浆中，其形成的弹性网膜将混凝土、砂浆中的孔隙结构填塞，并经化学作用加大了聚合物同水泥水化产物的粘结强度，从而有效地对混凝土和砂浆进行改性。不仅增加了混凝土和砂浆的抗压强度，还使抗拉强度和抗弯强度获得较大提高，增强混凝土和砂浆的密实度，减少了裂缝，因而使抗渗性获显著提高，且增加了适应变形的能力，适用于地下建（构）筑物防水，以及游泳池、水泥库、化粪池等防水工程。如直接接触饮用水，例

8、如贮水池，应选用符合要求的聚合物。从发展前景以及提高防水工程质量的角度来看，其潜能和作用不可低估。1材料要求（1）水泥 按本章 17-1-1-2 节的要求选用水泥。（2）聚合物 用于水泥材料的聚合物分为三类：1）水溶性聚合物分散体，包括：橡胶胶乳天然橡胶胶乳、合成橡胶胶乳；树脂乳液热塑性及热固性树脂乳液、沥青质乳液；混合分散体混合橡胶、混合乳胶。2）水溶性聚合物，包括：纤维素衍生物甲基纤维素；聚乙烯醇；聚丙烯酸盐聚丙烯酸钙；糠醇。3）液体聚合物，包括：不饱和聚醋；环氧树脂。本章介绍用于混凝土和砂浆的聚合物有：聚丙烯酸乙酯、醋酸乙烯乙烯的共聚物（EVA）、甲基硅醇钠、高沸硅醇钠、阳离子氯丁胶乳，

9、以及丙烯酸酯等。对聚合物的质量要求是：掺入水泥混凝土或砂浆中的聚合物不应影响水泥水 化过程或对水泥水化产物有不良作用，且聚合物本身不会被水解或破坏；聚合物应对钢筋无锈蚀作用。聚合物质量指标见表 17-13。聚合物质量指标 表 17-13 名称 项目 单位 指标 分散试验 外观 应无粗颗粒、异物及凝固物 总固体成分%35，误差在1.0 以内 聚合物水泥砂浆试验 抗弯强度 MPa 4 抗压强度 MPa 10 粘结强度 MPa 1 吸水率%15 透水量 g 30 长度变化率%00.15（3）砂、石子 应符合本章 17-1-1-2 节相关内容的要求。（4）水 符合国家标准的饮用水。（5）主要助剂 1）

10、稳定剂 为避免聚合物乳液与水泥水化产物中大量多价金属离子作用而致破乳、凝聚，以及在搅拌过程中聚合物乳液产生析出及凝聚，必须加入稳定剂，从而改善聚合物乳液对水泥水化生成物的化学稳定性以及对搅拌剪切力的机械稳定性，使聚合物与水泥有效地混合均匀，并紧密粘附成稳定的聚合物水泥多相体。稳定剂多采用表面活性剂，其种类及掺量对效果有直接影响，所以应根据聚合物品种选择适宜的稳定剂及掺量。常用的稳定剂有：OP 型乳化剂、均染剂 102、农乳 600 等。2）消泡剂 为避免因聚合物乳液中乳化剂、稳定剂的表面活化影响而在拌合时产生的大量气泡，必须加入适量的消泡剂，从而消除气泡，降低拌合物的孔隙率，减小对强度的影响。

11、3）抗水剂 当选用耐水性较差的聚合物、乳化剂、稳定剂时，应加入适量的抗水剂。4）促凝剂 为避免由于聚合物掺量较多而延缓聚合物水泥混凝土的凝结，须加入一定量的促凝剂，以促使其凝结。2配合比的选择 使聚合物水泥混凝土呈现最佳力学状态的主要因素是聚合物的品种、性能、掺量，及其相应的助剂。聚合物掺量过小，则对混凝土性能的改善也小；聚合物掺量加大，则混凝土各项强度亦随之提高，但当掺量增大超过一定范围时，则混凝土强度、粘结性、干缩等性能反而向劣质转化，所以，聚合物应有其最佳掺量。因此，在选择配合比时，应着重考虑“聚灰比”（聚合物和水泥在整个固体中的重量比），其次再选定混凝土的其他组分。通常聚灰比在 5%2

12、0%的范围内选用，其他组分可同于普通混凝土。参考配合比见表 17-14。聚合物水泥混凝土参考配合比 表 17-14 聚灰比（%）水灰比 砂率（%）聚合物分散体用量（kg/m3）用水量（kg/m3）水泥用量（kg/m3）砂（kg/m3）石子（kg/m3）测定值 坍落度 含气量（mm）（%）0 0.5 45 0 160 320 510 812 50 5 5 0.5 45 16 140 320 485 768 170 7 10 0.5 45 32 121 320 472 749 210 7 注：1聚合物为聚丙烯酸乙酯。2水灰比为聚合物分散体中的用水量和加水量之和对水泥重量之比。3配制要点（1）在满足

13、对聚合物水泥混凝土使用功能要求的前提下，通过配合比选择及试验，确定聚合物及其助剂的最小掺量，以降低混凝土造价。现提供不同种聚合物混凝土选用不同的聚灰比的强度特性，见表 17-15。聚合物水泥混凝土的强度特性 表 17-15 名称 聚灰比（%）水灰比（%）相对强度 强度比 抗压 fc 抗剪 fb 抗拉 ft 剪切 fs fc/ft fc/fb fb/ft fs/fc 普通混凝土 0 60.0 100 100 100 100 6.88 12.80 1.86 0.174 丁苯橡胶水泥混凝土（SBR）5 53.3 123 118 126 131 7.13 13.84 1.94 0.185 10 48.

14、3 134 129 154 144 7.13 12.40 1.74 0.184 15 44.3 150 153 212 146 6.75 10.05 1.49 0.168 20 40.3 146 178 236 149 5.64 8.78 1.56 0.178 聚丙烯酸酯水泥混凝土（PAE-1）5 40.3 159 127 150 111 8.64 15.17 1.77 0.120 10 33.6 179 146 158 116 8.44 16.23 1.96 0.111 15 31.3 157 143 192 126 7.58 11.65 1.55 0.139 20 30.0 140 192

15、 184 139 5.03 10.88 2.19 0.170 聚丙烯酸酯水5 59.0 111 106 128 103 7.23 12.92 1.81 0.161 泥混凝土（PAE-2）10 52.4 112 116 139 116 6.65 11.40 1.71 0.178 15 43.0 137 167 219 118 5.64 9.06 1.62 0.148 20 37.4 138 214 238 169 4.45 8.32 1.88 0.210 聚醋酸乙烯酯水泥混凝土（PVAC）5 51.8 98 95 112 102 7.13 12.53 1.78 0.178 10 44.9 82

16、105 120 106 5.37 9.76 1.81 0.221 15 42.0 55 80 90 88 4.69 8.39 1.81 0.274 20 36.8 37 62 91 60 4.10 5.76 1.38 0.275 注：表中数据引自建材院水泥所、建材部技术情报标准研究所，“聚合物混凝土的发展现状与动向”（1982）。（2）按选定的配合比准确称量备好原材料。（3）将聚合物乳胶置于容器中，加入稳定剂、消泡剂以及一定量的水，混合搅拌均匀制成聚合物乳液备用。（4）将水泥和砂投入搅拌机中干拌均匀，再加入石子、水、聚合物乳液共同搅拌均匀制成聚合物水泥混凝土。4、施工注意事项（1）浇筑混凝土的

17、垫层应洁净、无尘土等杂物；若浇筑混凝土的基层为旧有混凝土或砂浆层，则应除去其表面上的杂物及油污，露出坚实洁净的面层，用水冲刷一遍，表面不得有积水。（2）基层若有裂缝或管道穿过，应沿裂缝或管道周围剔成 V 形凹槽，并用高等级砂浆填实抹平。如基层有渗漏水，应先行堵漏。（3）控制水灰比，掌握施工和易性。拌合和浇筑过程中如出现拌合物趋于黏稠而影响施工和易性时，注意不得任意加水，以防影响质量，应补加适量备用乳液，再行搅拌均匀供施工使用。（4）根据所选聚合物的性能以及工程量的大小，掌握拌合量及浇筑时间。当所选胶乳凝聚较快时，则应掌握浇筑速度，且应用多少拌多少，随拌随用。（5）施工温度：冬季以+5以上为宜；

18、夏季以+35以下为宜。（6）混凝土浇筑完毕在硬化之前，不得直接浇水养护，露天作业应避免遭受雨淋。这是防止胶乳析出的白色脆性聚合物膜被水冲掉，从而会使聚合物混凝土质量下降。（7）聚合物水泥混凝土的养护方法不同于普通防水混凝土，通常采取干湿交替的方法进行养护。混凝土硬化后的 7d 以内，应保持湿润养护，这是为了在此期间使水泥得以充分水化，水泥强度尽快增长，形成混凝土的刚性骨架；7d 以后，应转入自然条件下养护，混凝土在大气环境中自然干燥，以有利于聚合物胶乳脱水固化，使聚合物形成的点、网、膜胶联于水泥混凝土的刚性骨架之中紧密粘固，并将混凝土内部毛细孔道填塞。由于聚合物性能不同，故应注意所选聚合物的特

19、殊性，以便采取相应的养护方法。养护对混凝土强度的影响见表 17-16。养护对混凝土强度的影响参考表 表 17-16 聚灰比 P/C（%）标养 28d 标养 7d 后干养 21d 抗压（MPa）抗拉（MPa）压拉比 抗压（MPa）抗拉（MPa）压拉比 5 29 3.8 7.6 31 4.4 7.1 9.5 34 4.4 7.7 35 4.6 7.6 15 37 5.0 7.0 41 5.5 7.5（8）注意施工安全。在地下施工应注意通风，以免形成污染的施工环境，防止中毒；施工道路应畅通，并注意原材料的堆放，防止失火；有些聚合物有腐蚀性，应有专门人员管理和操作，并应配戴必要的防护用品，以保障施工人员的安全。