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研究建筑地下室混凝土工程的防水抗滲性能
發布時間:2019-06-14

摘要

  防水抗滲性能一直都是建筑地下室混凝土工程所關心的重點問題,這關系到地下室的正常使用,結構安全以及服務期限等。在混凝土中摻入一定劑量的防水劑能夠改善混凝土的防水抗滲性,但對混凝土的早期強度產生負面影響。此外,目前混凝土結構自身防水還不能完全適應各種形式的需要,滲漏現象時有發生。因此,在混凝土結構涂抹新型防水材料,提升混凝土的防水性能,具有重要的研究意義及使用價值。隨著科技的進步發展,納米材料由于其表面效應、尺寸效應等優秀性能,在建筑工程領域發揮了巨大的效果,推動了傳統建筑材料的不斷發展。因此,對傳統防水劑進行納米改性,形成納米改性防水劑,制備剛性防水混凝土,有助于提升混凝土防水抗滲,增強混凝土耐久性。之后,研究了摻加納米SiO2的剛性防水混凝土與普通防水混凝土抗硫酸鹽侵蝕的影響,并研究了兩者的抗硫酸鹽侵蝕壽命。另外,本文還研究水性滲透無機防水涂料對混凝土吸水率和抗滲性能的影響,優化無機防水劑最佳的噴涂齡期和涂刷用量等參數。

  研究結果表明,復合摻入JX抗裂硅質型防水劑和納米SiO2對混凝土的流動性有一定影響,減水劑的適當加入可改善混凝土的流動性。相比于單獨摻加JX抗裂硅質型防水劑,復摻納米SiO2后的混凝土,早期抗壓強度、抗氯離子滲透能力及抗滲水能力有了顯著提升。摻加SiO2后的剛性防水混凝土,其抗硫酸鹽侵蝕能力有了明顯增強,預估的壽命有明顯提升。

  隨著混凝土試件混凝土防水材料涂刷遍數的變化、涂層齡期的不同,其吸水系數的變化具有一定的規律性,混凝土養護齡期越長、涂量越多,其吸水系數越小。通過抗滲試驗研究了佳固士對混凝土抗滲能力的影響。試驗研究表明,佳固士顯著提高了混凝土抗滲性能。

  最后,本文對施工原材料、防水工程設計質量、施工過程質量、全面質量管理等關鍵技術進行詳細闡述說明,使地下室混凝土滿足防水抗滲要求。

  關鍵詞:地下室;防水;混凝土;納米SiO2;防水涂料;關鍵技術;

地下室混凝土

Abstract

  Waterproof and impermeability performance has always been the focus issue of thebasement concrete project, which is related to the normal use, structural safety and theservice life of concrete. The waterproof and impermeability of concrete can beimproved by adding a certain amount of waterproof agent into concrete. However, thewaterproof agent has a negative impact on the early strength of concrete. In addition,the structure waterproof technology and waterproof material can not adapt to the needsof the situation, leakage occurs frequently. Therefore, it is very important and valuableto research new waterproof material and promote waterproof performance of concreteon the basis of existing waterproof technology. With the development of science andtechnology, nano-materials have played an important role in the field of buildingengineering because of their excellent properties such as surface effect, size effect,which promoted the continuous development of traditional building materials.Afterwards, the effects of rigid waterproof concrete mixed with nano-SiO2 and ordinarywaterproof concrete on sulfate corrosion resistance were studied, and their sulfatecorrosion life was also studied. Therefore, prepare the nano-modified waterproof agent,and then concduct the rigid waterproof concrete. It is helpful to improve the waterproofand impermeability performance and enhance the durability of concrete. And also, theeffect of waterbased capillary inorganic coating material on the waterproof concretebibulous rate and impermeability are studied. The best spray coating amount and age isoptimized.

  The results show that incorporating composite waterproofing agent and nano-SiO2has some influence on the flowability of concrete, which can be ensured throughappropriate technical measures, such as increasing the dosage of superplasticizer.Compared with the concrete with JX crack-resistant siliceous waterproofing agent alone,the early compressive strength, chloride ion penetration resistance and water penetrationresistance of the concrete with nano-SiO2 have been significantly improved. The sulphate corrosion resistance of rigid waterproof concrete with SiO2 has been improved,and the life expectancy has been improved obviously.

  What's more, the more capillary crystalline coating and longer age of concrete, thelower water-absorption index of concrete. Also, the effect of waterproof coating on theimpermeability of concrete was studied through impermeability test. The experimentalstudy shows that waterproof coating has significantly improved the impermeability ofconcrete.

  Finally, the waterproof engineering raw materials, design quality, constructionprocess quality, and application of total quality management are described in detail, sothat the basement concrete to meet the waterproof and impermeable requirements.

  key word :Basement;Waterproof;Concrete;Nano-SiO2;Durability;Waterproofcoating;Key technology;

目錄

  第1章緒論

  1.1研究背景、意義和目的

  1.1.1研究背景

  伴隨著城市化、現代化進程的推進,我國經濟飛速發展,以至于我國的建筑形式和規模也變得多元化。大量農村人口走進城市,城市可利用的土地資源減少,縮小了城市的生活空間,導致人們的生活質量也有所降低。地下室工程是城市建筑結構中不可或缺的一部分,城市化過程中地下室工程也緊跟其后,不斷完善和發展著。地下室工程作為地下工程施工較為困難,而且其占地面積廣,施工量大等特點也為建筑者們建筑地下室工程增加了難度。而地下室防水工程更是影響整個地下室工程的重要因素,混凝土凝結硬化過程中混凝土表面溫度與內部溫度的差額達到一定范圍后會導致混凝土產生裂縫,破壞混凝土整體結構,此時若防水工程質量不過關,地下室混凝土結構發生滲水漏水的可能性將大大提高。目前,地下室防水混凝土工程主要集中在剛性防水混凝土自身防水和混凝土表面涂刷防水涂料兩種形式。剛性防水防滲技術是將水泥、砂、石等原材料與少量外加劑或高分子聚合物材料混合,通過調整混合比率,減小孔隙尺寸,改變孔結構,或進行補償收縮,完善混凝土抗裂防水能力等方法,來實現混凝土建筑物防水的技術。防水涂料涂刷于混凝土表面,可以利用防水涂料自身的化學特性提高混凝土表面耐侵蝕性的特點,達到延長混凝土建筑物使用壽命的目的,此舉措具有一定的經濟效益。現階段我國建筑市場銷售的幾十種牌號防水劑,它們的防水效果大同小異,評價不一。絕大部分的防水劑是可以增強混凝土的抗滲能力。可是,工程上實踐效果并不美好,經常發生滲水。原因是什么呢?除施工因素外,主要還是人們忽視了這樣的情況:普通的防水劑必然能增強抗滲性,但它們沒辦法解決防水混凝土的收縮張裂的問題,像三氯化鐵等防水劑,加進混凝土中后,收縮比無添加防水劑混凝土更大。因此,防水構筑物或防水抹面層抗裂是抗滲前提,不裂才不滲。雖然混凝土抗滲標號比較高,但是構筑物張裂了,防滲就失敗了。此外,防水涂料也高達幾十種,但地下室工程的防水依然是工程中應予以注意的重中之重。

  1.1.2研究目的及意義

  目前,城市化是我國的一項重要任務,國家加快城市化建設引起許多農民涌進城市致使城市土地被大量占用,這也造成了高層建筑占地少的狀況,此現象受到很多城市建筑者們的關注。地下室工程在高層建筑建設中被大量使用。在建造和使用地下室工程過程中,經常發生滲水漏水現象。而通常,地下室工程埋置比較深,一經出現滲水漏水,這問題將十分復雜,處理起來十分困難。如何防止滲水漏水的問題發生,如何處理已經發生的滲水漏水狀況是廣大城市建設者們急需解決的問題。以林莊社區B區地下室防水工程為例,在施工過程中,首先應對設計圖十分清楚熟悉,然后通過對比不同廠家的材料,選擇適合該地下室防水工程的材料,根據現場施工狀況,制作恰當的施工計劃。綜上,本文主要是站在巨人的肩膀上,利用以往施工案例,進一步找出更好的地下室工程防水質量的材料組成及關鍵施工技術,總結地下室施工時的施工經驗。因此,隨著建筑行業的不斷創新與改革,對地下室防水工程進行研究,可為更多地下室混凝土工程提供借鑒。

  1.2國內外研究現狀

  現如今,國內外許多學者對于地下室防水工程都有了十分深入的研究,他們的研究方向主要在兩方面,其一是防水材料防水,其二是混凝土剛性自防水。本文在借鑒前人研究成果的基礎上深入研究。

  1.2.1混凝土剛性自防水研究現狀

  水泥是粉狀水硬性無機凝膠材料,硬化后的水泥抗壓強度有所提高但是抗拉強度會降低,硬化過程中的水泥由于內外表面存在的溫差以及其他原因會導致水泥表面產生裂縫甚至貫穿裂縫,水泥的防水性能也會因此被破壞。同時。混凝土自身的微小孔隙也為地下室工程滲水漏水狀況的發生提供了條件。地下室工程進行抗滲工作早期主要是采用剛性防水,將粒徑中大砂石、水泥和粉煤灰等配成不同的配合比,調整出多種混凝狀態,進而實現不同密實狀態的混凝土能有自防水的功能;另一種方法是經加入種類不一的外加劑,使混凝土生成抗張裂抗滲透的特性,這樣即使混凝土構筑物在無外加防水層防護條件下也能具有自防水功能。隨我國建筑行業快速前進,要求混凝土自我防水功能愈發愈高,這樣背景下,出現了制備多種砂漿的混凝土防水技術并且應用到混凝土的剛性自防水工程中,該技術發現混凝土自防水的質量重點在混凝土的泥砂漿質量。所以,控制我國地下室的自防水工程的質量項目隨該技術應用進入新的局面[1].混凝土自防水技術施工起來簡潔方便,成本較低,并且防水作用明顯,一旦出現滲水漏水,方便維護修補。很多大型混凝土工程;房租建筑的地下室底部基礎、頂部板塊、外墻結構;市政的管網地下結構工程;各種跨海大橋、穿江隧道、城市管廊防護結構等都先后采用了上述技術。

  所以,混凝土自防水技術在城市建筑領域有很大發展空間。根據混凝土的特點,德國研究者通過改變骨料的間隙率以及搭配比例的方法提高混凝土防水性能[2,3].二十世紀五十年代,該項技術應用到了中國,可是最后沒能應用于工程,原因是該技術在篩選分散骨料時,施工過程麻煩累贅,并且浪費時間,成本還很高[4].洪建華[5]曾認為厚度大的防水混凝土抗地下水滲透作用越好,在地下室的底板厚度的抗滲水指數不小于2情況下,只憑混凝土的厚度,便能實現地下室結構防滲防漏功能。黃霖均[6]分析了混凝土材料配比以及原料的選取、設計了縫隙位置和連接方式等,并概括了自防水混凝土結構滲水漏水的原因。二十世紀六十年代,不少學者研究了混凝土配比參數設計項目,主要是研究影響混凝土抗滲防水功能的因素:材料配比,骨科料大小以及水膠比等。冶金部建科院的研究結果通過現場具體操作與應用確定其防水效果明顯[7],其中要求水膠比不大于0.6,泥沙比在限制在1:2~1:2.5之間,粗骨料顆粒應不大于40mm,成型后的試樣需要不少于14天的前期保養。七十年代出現了外加劑防水技術,其中減水劑、引氣劑以及防水劑混凝土[8]是主要外加劑,還有氯化鐵、三乙醇胺等通用外加劑。通過使用不同的外加劑來改變防水機制。混凝土孔縫、裂縫存在影響其防水功能,根據其空的形成因素、孔縫隙尺寸等把孔分為如下幾種:

  外加劑防水混凝土改善了內部孔隙結構,由此提高了混凝土的抗滲性,但也存在著不可避免的缺點,應注意適量摻入引氣劑、氯化鐵減水劑,以免導致混凝土的干縮性能增加,同時外加劑中的氯離子對鋼筋存在著侵蝕現象。20世紀80年代進一步研究所得產生的膨脹劑、膨脹水泥是利用養護期間的膨脹產生0.2-0.7MPa的預應力與混凝土的收縮過程中產生的預應力相互抵消的特性來降低裂縫的產生以及限制裂縫寬度小于0.1mm,保護混凝土結構。相比于普通的混凝土來說,補償收縮混凝土更加高級,外加劑防水混凝土雖然具有整體防水的功能,但是其防水特性僅限于在混凝土結構不出現裂縫的情況下,而補償收縮混凝土克服了外加劑防水混凝土的弱點,形成了一個新的突破[9].李政[10]在研究了自我密實粉狀煤灰態混凝土后,提出將一定的粉煤灰、減水劑、膨脹劑等外加劑加入到混凝土中,能制備出流動性、持久性、力學性能好的自我密實混凝土,這個研究對自密實混凝土如何配制問題進行了解剖分析,分析了此種混凝土的制取工藝,開辟了自密實混凝土的發展新方向。廖劍鋒[11]等將具備不同功能的外加劑摻加到混凝土中,如兩種膨脹劑和兩種減水劑,經混凝土抗滲性能試驗分析,外加劑能夠改善混凝土的抗滲性能,且有一種膨脹減水劑ART-F,其混凝土水分減少量高達18%,為其實際應用奠定了理論依據。這項技術應用條件要求很高,只適合解決早期混凝土硬化收縮問題,另外,在應用施工時,在養護條件方面也有很高的要求。如當養護不合理時,混凝土早期縮裂現象嚴重,影響混凝土的耐久性及抗滲防水能力。盡管膨脹劑在混凝土中的使用可適當降低混凝土的收縮及預應力,但效果上并不是特別明顯,即便是美國和日本等膨脹劑混凝土研究較為先進的國家,其效果也稍差。另外,成本過高,應用于工程中費用過高,所以,這項技術在推廣時收到了極大限制。在選取水泥時,一定要進行水泥同外加劑的互容性測試實驗,保證混凝土的特性能夠有效改善提高[12].此外,陳長興[13]等人設計并分析地下室外墻的受外力載荷、耐凍、耐張裂、防水等方面,發現外墻根部如果加大寬度600mm后產生傾斜截面,就可以優良地阻止地下水出現浮力的作用。洪義斌[14]對地下室加長化混凝土墻部裂紋縫隙產生原因這一方面進行分析,發現了控制墻體裂紋的新方法。楊守清[15]對監理方面進行考慮,為達到地下室防水的效果,多方面講述解釋了監理事務的前、中、后控制的重難點,同時對防水工程的監理控制這項任務提供了參照。

  1.2.2混凝土防水涂料研究現狀

  混凝土結構防水是保證混凝土耐久性能的重要基礎,對混凝土的服務壽命至關重要。其中,在混凝土結構中涂刷不同材質的防水涂料,對于混凝土防水抗滲,并提升混凝土的耐久性能具有非常重要的意義。防水涂料主要的成膜物質包括高分子材料、瀝青、水泥和無機復合材料等,再摻加不同類型的助劑、顏料以及溶劑等進行加工處理,得到常溫下的粘稠狀液體或者能夠進行液化的固體粉末狀的高分子材料[16].防水涂料根據不同材質可分為反應型、溶劑型和乳液型等不同種類,根據不同的作用機理,又可分為憎水性和涂膜型。本節從不同成膜物質的防水涂料入手,總結目前常用的混凝土防水涂料種類,論述不同混凝土防水涂料的作用機理。

  (1)環氧樹脂類

  環氧樹脂類防水涂料的主要成分有改性環氧和助劑等組成,其機制是進入并填充封堵混凝土內部細小管道,進一步封鎖具有腐蝕性物質的滲透路徑,造成阻障。在環氧樹脂類涂料的施工過程中,第一要求是混凝土表層不能有水、裂縫,即表層干燥又為一體,如果有裂縫或滲水孔,首要做法是防止水分進入并灌入漿液[17].除此之外,環氧樹脂還是有特殊用途的防水材料的成分,例如鋼筋防腐專用涂料、碳纖維加固材料,這些材料可以保護海上的混凝土[18].這類的環氧樹脂涂料分水性和溶劑型兩種,前者更為環保,不過也有不少局限,例如,水分在低溫又高濕環境下難蒸發,因此,表干的時間變長、水的表面張力加大,潤濕顏填料和基料的過程受影響、容易使其聚集發生沉淀、使金屬受到腐蝕等。其他的不足是抵抗紫外線的能力弱且在低溫條件下固化幾乎不能進行[19].

  (2)有機硅類

  有機硅類防水涂料的主要成分是有反應活性的有硅氧烷類化合物,并且,其化學主鏈結構和無機硅酸鹽材料十分相似。其主要機制是利用本身的反應活性發生內部的相互作用,能夠產生網狀滲水膜,接著,通過與無機硅酸鹽材料中的烴基反應,得到具有不溶于水的非極性基因。表面張力不大的滲水膜通過均勻地排列在混凝土內部孔壁上從而阻斷水分滲進內部[20].有機硅類涂料性質是滲透型防水涂料,廣泛應用于建筑材料,不僅可以增強阻止氯離子發生滲透、抵抗本身凍結融化的能力,還能減少碳化,這種涂料有溶劑型和水溶性兩種種類,因為有機溶劑易揮發,易燃且污染環境,溶劑型涂料有很大局限性,相比之下,水溶性種類涂料不易揮發且環保,受到建筑領域大量應用[21-23].水溶性的有機硅主要組成是甲基硅酸鹽溶液,該溶液顏色是無色中泛有黃色,好處是價廉且實用,缺點是固化的速度比較慢,在混凝土表層產生的白色呈堿性鹽的可能性較大。有機硅類涂料使用中受制約主要是涂刷過程流失比較嚴重、滲透的深度不易把握進而難以控制施工質量等[24].

  (3)水泥基類

  深強度滲透密封溶劑(DPS)是由種類是水溶性的硅酸鹽(硅酸鈉和元硅酸鈉)與雜環烴類有機化合物等化學成分組成,除此之外,還混有消泡、滲透、交聯催化作用的添加劑。DPS滲進混凝土表面后,其含有的堿活性成分,即代替硅烷烴的水溶性硅酸鹽(硅酸鈉和元硅酸鈉)同混凝土里氫氧化鈣反應,產生不溶水的硅酸鹽膠狀物質或者細小晶體,減少氫氧化鈣含量,填充堵塞相通的孔隙,增強混凝士噴面的抗滲透功能[25-28].滲透型水泥基防水材料是粉狀的,其組成成分有硅酸鹽水泥、石英砂等,能夠與水發生反應生成不溶于水的硅酸鈣晶體,晶體進入到混凝土內部后填充封堵細小孔縫,進而增強混凝土的防水防滲性能[29].而非結晶型材料組成成分是強度較高的水泥、細微的硅粉等,通過加入經聚合物增強劑,該種材料的一些物理性能可以得到提高。其作用機制是利用微硅粉同混凝土中游離鈣反應,產生非晶體狀態的水化過酸鈣,來堵塞水泥石里的間隙。水性滲透型無水防水劑是以堿金萬硅酸鹽溶液為基礎材料,放入催化劑、助劑,通過混合反應后制備產生,其滲透性能較高[30].而前述上的DPS就是這類防水材料,它的反應機制是在被刷涂到混凝土表層后,進入到內部的細小空隙,并和堿性的物質反應,產生不溶于水的物質:硅酸鈣,來填充空隙,提高防滲防水功能。此類涂料屬于無機防水材料,環保性較好,并且存儲條件較其他水性材料更寬泛;不足是脆性大,柔韌性能低。因為具體反應原理目前還沒能研究出來,所以水分滲透程度的一些特征還很難把控。水泥基防水材料是水泥同乳液反應產生的聚合物,目前已發展成一種新型建筑防水涂料,乳液中的水浸入水泥后發生硬化,將非脆性聚合物加入硬化了的水泥后,水泥能變得密實且有一定的彈性。山東建工集團已提出了組合滲透的結晶型水泥基涂料、水泥基聚合物涂料來進行施工的技術[31].

  (4)丙烯酸酯類

  丙烯酸酯類主要成膜材料是丙烯酸酯類乳液,摻入顏料、催化劑、助生成溶劑等物質后反應得到的單組分涂料,比如丙乳液,苯丙乳液、硅丙乳液等。其中,純丙乳液只由丙烯酸酯制成;苯丙乳液是萃乙烯與丙烯酸酯單體在乳液催助作用下發生共聚反應形成的;硅丙溶液是利用含有不飽和建的有機硅單體同丙烯酸類單體并加入適量助劑。經核殼包覆聚合工藝產生。硅丙乳液是以苯丙、改性苯丙、純丙乳液為基礎產生的一種新型涂料,該種涂料具有涂膜型和疏水型防水功能,即聚合物自身阻止水分子與涂膜相容的疏水性能[32,33].環氧樹脂改性丙烯酸酯涂料的優點是防腐蝕、黏著力強、硬度大、固化快、涂膜光亮性能良好等。有機硅改性丙烯酸酯涂料更適用于對耐氣候性能有特殊要求的場所,比如海洋環境;丙烯酸酯涂料能夠吸收光亮并不易釋放、持久耐磨性能好,聚氨酯涂料磨損度低、透膜鮮明發亮、防化學品腐蝕性能,而聚氨酯改性丙烯酸酯涂料同時具有上述兩種涂料的優點。有機氟改性丙烯酸酯涂料不但擁有丙烯酸酯優良的耐堿性、成膜性、粘結性等優點,還擁有氟淡化合物的不受氣候變化影響、不與水和油發生反應、不被酸堿性物質腐蝕的特性;納米改性丙烯酸酯涂料具有抗化學腐蝕性、耐氣候性、抗污自潔性、抗細菌等優點[34].

  (5)氟碳類

  氟碳類涂料主要成分是氟樹脂,此類涂料可以適應氣候變化、抵抗酸堿物質腐蝕效果好、高溫條件下仍然可以使用、不受化學藥品作用影響、不與水和油發生反應,絕緣性能好不易發生摩擦,是排除聚氨酯涂料等特性高的涂料之外的一類綜合性能最高的涂料,重慶嘉陵江大橋工程中就使用了這類涂料[35-36].我國的氟樹脂涂料制造品同世界發達水平相比還有差距,因用于制造全氟碳涂料的全氟碳單體價格高,制作過程復雜,投入時間長,而且生產成本很難降低,所以在我國使用推廣不明顯[37].

  (6)聚氨酯類

  聚氨酯類涂料是由異氰酸酯化學物質同含羥基、羧基等官能團的化學物質發生反應合成的,它的主鏈結構有氨基甲酸酯鍵、脲基甲酸酯鍵等化合鍵。該種涂料特有的化學結構導致其柔軟但有韌性、不易被磨損、不受酸堿性物質腐蝕,并且硬度大,黏著力大,在低溫條件下容易變成膜狀、室溫條件下容易變成固。黃微波等[38,39]采用聚天冬氨酸酯(PAE)聚脲涂層對混凝土的氯離子擴散性及附著性進行了研究,并建立了氯離子擴散模型,表明聚脲、聚氨酯類涂料對混凝土抗氯離子擴散性有積極的影響。上海市建筑科學研究院就利用此類涂料對混凝土的內部結構進行保護,污水治理效果十分明顯[40].隨人類健康和環境受到了傳統聚氨酯涂料有機溶劑的影響,最近研制出來的水性聚氨酯很受青睞。這類涂料因為不含有有機溶劑,所以更加環保并可以大量應用在建筑涂料行業。但不足是本身防水功能弱,因顯水性水分不易蒸發進而很難干燥。、

  (7)瀝青類

  瀝青是由多種復雜化學物質聚合而成的一種混合物,具備流變性、較好粘結力、防老化性和防水耐腐蝕性等特性。最近幾年,應用于建筑行業的改性瀝青發展得更加科學化,有廣闊的前景。《防水瀝青與防水卷材術語》(GB/T18378-2000)對瀝青進行了這樣的定義:在瀝青中加入分子量大的橡膠、合成樹脂等有機高分子材料而制成的混合物[41].主要包含有聚氨酯瀝青防腐涂料、改性的環氧瀝青涂料以及乳化瀝青涂料。其中,聚氨酯的瀝青涂膜能夠有效的防水抗滲,環氧瀝青能對混凝土表層有著強附著力,抵抗酸、堿的腐蝕侵蝕,在干濕隨時轉化、陰暗潮濕等環境下同樣能夠使用。不過其缺點是在應用時通常出現施工時期長、有許多可揮發性材料等問題。幾年前由韓國引進并投入生成運行的新型材料--非固化椽膠瀝青防水涂料,因為其永遠不會固化的特性進而長時間擁有不生成膜的可蠕變性以及黏著性、持續處于粘滯情況,降低了防水層由于結構改變應力應變受破以及涂刷層由于粘粘不結實而發生漏水的可能性[42-43].

  (8)其他

  長江科學院用超聲分散的方法,經聚天門冬氨酸酯、異氰酸酯反應獲得脂肪族高分子材料以后,再將由納米級二氧化硅、有機硅烷種類偶聯劑、活性的稀劑反應得到的能保護混凝土表層的新型材料--納米二氧化硅/聚脲聚合材料---CW系列加入其中,能夠有效地改善提升混凝土構造的功能,如防止紫外老化、抵制沖擊腐蝕、阻止滲水、耐化學藥品腐蝕等性能。像我國許多大的工程,如南水北調、三峽工程、丹江口水庫等,均采用了這種材料并得到了不錯的效果[44].

  1.3本文的主要內容

  由于普通剛性防水混凝土的早期強度并不能有效保證,需要對地下室所用剛性防水混凝土的性能指標進行增強。具有特殊性能的納米材料在混凝土各項性能提升方面發揮了巨大的效果,本文在前人研究的基礎上,既可對已有成果進行驗證,又結合了實際工程,具有一定的特殊性與創新性。其次,本文研究了防水涂料佳固士對不同齡期時混凝土吸水率和防滲效果的影響。最后,又對地下室施工時的關鍵技術進行論述,以期為實際工程應用提供借鑒。具體研究內容如下:

  (1)在普通混凝土中添加防水劑、納米SiO2及納米SiO2改性防水劑等添加劑,詳細分析不同添加劑類型及用量對混凝土防水抗滲性能及耐久性能的影響。

  (2)研究不同齡期、不同防水涂料涂量的普通混凝土吸水性能及抗滲性能,分析防水涂料合理用量及混凝土涂抹防水涂料的關鍵齡期。

  (3)對地下室工程滲漏原因及控制方式進行分析,從混凝土自防水和防水材料、防水設計、結構施工等方面入手,通過分析防水材料的性能、結構設計要求、施工特點等影響因素,對地下室混凝土施工中的關鍵技術進行分析研究。

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  第2章剛性防水混凝土原材料及試驗
  2.1混凝土的制備與養護
  2.1.1基本原材料
  2.1.2添加劑
  2.1.3配合比設計
  2.1.4混凝土試件的拌合、成型及養護

  2.2試驗方法
  2.2.1混凝土流動性試驗
  2.2.2混凝土抗壓強度試驗
  2.2.3混凝土抗水滲透試驗
  2.2.4混凝土碳化試驗
  2.2.5混凝土抗氯離子滲透試驗
  2.3本章小結

  第3章剛性防水混凝土性能影響分析
  3.1試驗結果與分析
  3.1.1混凝土流動性分析
  3.1.2混凝土抗壓強度分析
  3.1.3混凝土防水抗滲試驗分析
  3.1.4混凝土抗碳化試驗結果分析
  3.1.5混凝土抗氯離子滲透試驗結果分析
  3.1.5納米SiO2混凝土經濟性分析
  3.2本章小結

  第4章剛性防水混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能及壽命預測
  4.1混凝土抗硫酸鹽侵蝕試驗
  4.1.1試驗方法
  4.1.2試件的養護和試驗浸泡
  4.1.3試驗指標
  4.2混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能試驗結果及分析
  4.2.1混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能試驗結果
  4.2.2混凝土抗硫酸鹽侵蝕機理分析

  4.3不同混凝土抗硫酸鹽侵蝕壽命預測
  4.3.1混凝土強度衰變方程
  4.3.2混凝土抗硫酸鹽侵蝕壽命參數的確定
  4.4混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能與防水抗滲性能的關系
  4.5本章小結

  第5章防水涂料對混凝土防水效果的影響
  5.1材料及試驗
  5.1.1混凝土類型
  5.1.2水性滲透型無機防水涂料
  5.1.3試驗方法
  5.2試驗結果與討論
  5.2.1混凝土吸水試驗結果
  5.2.2混凝土抗滲試驗結果
  5.3本章小結

  第6章地下室施工過程中的質量控制
  6.1防水材料質量控制
  6.1.1地下室結構防水材料要求
  6.1.2地下室結構防水材料選擇
  6.1.3地下室結構防水材料監督與檢測

  6.2剛性防水混凝土質量控制
  6.2.1剛性防水混凝土質量控制內容
  6.2.2剛性防水混凝土質量問題分析
  6.2.3剛性防水混凝土質量優化
  6.3地下室結構防水設計質量控制
  6.3.1地下室結構防水設計依據及特點
  6.3.2地下室主體結構防水設計
  6.3.3地下室細部防水抗滲設計

  6.4地下室結構施工時防水質量控制
  6.4.1施工縫質量控制
  6.4.2防水混凝土澆筑質量控制
  6.4.3防水材料施工質量控制
  6.4.4防水層相鄰工序施工時質量控制
  6.4.5穿墻管線施工質量控制
  6.4.6施工過程中的抗浮措施
  6.5本章小結

第7章結論與展望

  7.1主要結論

  由于普通剛性防水混凝土的早期強度并不能有效保證,需要對地下室所用剛性防水混凝土的性能指標進行增強。其次,本文研究了防水涂料佳固士對混凝土吸水率和防滲效果的影響。最后,又對地下室施工時的關鍵技術進行論述,以期為實際工程應用提供借鑒。主要結論為:

  (1)當混凝土僅摻加防水劑時,混凝土的防水抗滲性能較普通混凝土的滲水高度下降71.3%,當摻加不同摻量的納米SiO2后,混凝土的防水抗滲能力有了進一步提升,滲水高度相比于普通混凝土下降約80%.

  (2)不同混凝土抗碳化試驗表明,在混凝土中加入一定量的防水劑后,混凝土的抗碳化能力有了明顯增強,表現為加防水劑的混凝土較普通混凝土齡期3天的混凝土碳化深度減小12.5%,7天減小18.4%,14天減小28.8%,28天減小29.3%,抗碳化能力越發明顯。但在防水劑混凝土基礎上加入納米SiO2后,混凝土的抗碳化能力較僅加入防水劑的混凝土略有降低,但并不明顯。

  (3)剛性防水混凝土抗氯離子試驗中,摻加納米SiO2的混凝土抗氯離子侵蝕能力較強,但不同摻量的納米SiO2對抗氯離子侵蝕能力影響不大,即納米材料的摻量到達一定含量,就能提高氯離子的抗滲透性能。

  (4)通過建立納米SiO2剛性防水混凝土抗硫酸鹽侵蝕壽命預測模型,研究了摻加納米SiO2混凝土的壽命預測,經過分析表明,摻加2.5%納米SiO2的剛性防水混凝土較普通剛性防水混凝土的壽命提升2.1倍。

  (5)通過在普通混凝土外側涂抹防水涂料,研究了養護齡期及防水涂料的涂量對混凝土防水抗滲能力的影響。研究表明,涂抹防水涂料的混凝土較未涂抹防水涂料的混凝土吸水量和吸水系數均在混凝土養護初期(7天齡期)下降幅度較大,后期下降幅度逐漸減小,有趨于穩定的趨勢。(6)混凝土累計吸水量和吸水系數均均隨著佳固士噴涂量的增加而呈減小趨勢。隨著佳固士噴涂量的增加,各等級混凝土累計吸水量之間的差異呈逐步減小趨勢。當佳固士涂量達到400ml/m2時,尤為明顯,但300ml/m2和400ml/m2佳固士對吸水系數的影響不是很明顯。

  (7)在施工前要多方對比材料品質,進行科學、合理、綜合分析,做好人員安排和分配。嚴格把控混凝土質量,選擇優質混凝土材料,使工程質量有保證。施工時重點檢查節點處的作業質量,防止節點出水。

  7.2展望

  通過本文對地下室混凝土工程防水抗滲設計及相關技術方面的研究,得到了部分工程中所需試驗結果,但本文僅限于室內試驗,未在實際地下室防水工程中加以運用,此外還有許多研究空間需在下一步中體現。

  (1)混凝土的微觀分析是需要的,例如混凝土微觀結構的XRD試驗和SEM試驗等,均可對加入不同類型外加劑混凝土性能的變化起到解釋說明作用,另可根據微觀試驗分析混凝土加入外加劑后形成不同類型的結構及化學成分,從而分析外加劑對混凝土的作用機理,因此說混凝土微觀結構試驗可在下一步研究中進行。

  (2)目前,納米材料已在建筑工程領域進行了大范圍的應用和研究,目前需對不同納米材料的功能及對混凝土性能的影響進行全面的匯總和分類,相關部分應制定出不同的應用標準,如在地下室工程中,應用何種納米材料最能起到防水抗滲作用,從而為實際工程提供參考。

  參考文獻

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