沈 猛
(伊犁森磊工程建設監(jiān)理公司,新疆 伊寧 835000)
通常情況下,工業(yè)與民用建筑工程位于室外地坪以下部分的混凝土結(jié)構(gòu)體,為防止地下水或潮汽滲入,確保結(jié)構(gòu)體正常使用,對該部位混凝土工程采用抗?jié)B性較強的混凝土進行澆筑。所謂抗?jié)B混凝土,就是在普通混凝土基礎上,通過調(diào)整砂石級配、配合比、砂率等方法,以提高混凝土自身的密實性來達到提高抗?jié)B能力的一種混凝土。在抗?jié)B混凝土中的水泥砂漿,除了起到對粗骨料潤滑、填充空隙和粘結(jié)作用外,還要在粗骨料周圍形成密實的砂漿包裹層,以切斷石子表面存在的毛細管滲水通道,從而提高混凝土的密實度和抗?jié)B透能力,達到使地下混凝土工程安全而耐久使用的目的。
抗?jié)B混凝土在工程中的應用已有數(shù)十年的成功經(jīng)驗,實踐表明,混凝土抗?jié)B性能的優(yōu)劣不僅取決于粗細骨料級配是否合理,更重要的是取決于混凝土的施工密實度。由于混凝土是非勻質(zhì)材料,從微觀結(jié)構(gòu)上分析它屬于多孔性材料,其內(nèi)部有眾多大小不同的細微孔隙,其滲水就是通過眾多細微孔隙或裂紋實現(xiàn)的;因此,混凝土的滲透能力與內(nèi)部孔隙數(shù)量、大小及貫通程度有直接關(guān)系,混凝土內(nèi)部游離水多、密實性差、孔隙多而大,其滲水率就高。因此,要提高混凝土的抗?jié)B透能力,關(guān)鍵在于提高其密度性,切斷和堵塞滲水通道。從理論分析可知,混凝土內(nèi)孔隙的形成和孔徑大小是與混凝土的水灰比、砂石級配和砂率密切相關(guān);而施工實踐表明,密實度與施工過程的質(zhì)量控制特別是振搗和養(yǎng)護是否認真、到位直接有關(guān)。因此,應對防水混凝土的水灰比設計、砂石級配、水泥品種和用量、砂率等多方面實施嚴格的控制,以利于抑制其內(nèi)部孔隙的形成,確保其抗?jié)B性,達到抗?jié)B混凝土所應具有的抗?jié)B效果。為此,必須在保證施工和易性的前提下,盡量減少用水量,以減少多余游離水在向外蒸發(fā)時所形成的毛細孔數(shù)量和孔徑,還應選擇較富裕的水泥用量、砂率和灰砂比,以利于在粗骨料周圍形成粘結(jié)力強的砂漿包裹層,使粗骨料之間有足夠厚的砂漿隔離層來阻斷石子外表面的滲水通道。在粗骨料的選擇上應避免采用較大粒徑石子,以減少在混凝土終凝前因石子自然沉降而產(chǎn)生的孔隙。此外,還必須加強對施工全過程的施工質(zhì)量控制,從原材料準確計量、充分攪拌、入模溫度、振搗,到后期多次抺壓、保濕保溫養(yǎng)護等,都應嚴格控制其施工質(zhì)量,以確保其密實度和抗?jié)B性能。
水泥是抗?jié)B混凝土重要的膠凝材料,要求所采用的水泥抗水性好、不泌水、水化熱低并具有一定的耐侵蝕性。一般抗?jié)B混凝土多采用普通硅酸鹽水泥或火山灰硅酸鹽水泥,其強度等級可根據(jù)地下工程結(jié)構(gòu)設計強度要求及地下水壓力最大值要求擇優(yōu)選取,且不低于42.5MPa,抗?jié)B等級不低于P10;水泥必須是有相應資質(zhì)且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的大廠生產(chǎn)的合格產(chǎn)品;水泥進場時質(zhì)檢員應嚴格檢查其各項技術(shù)指標是否符合國家標準、是否受潮結(jié)塊和是否超過三個月的使用期。
粗骨料應選擇天然或機械加工的卵石或碎石,其外形、粒徑、級配及雜質(zhì)含量均應符合抗?jié)B性及強度等級要求,石子應質(zhì)地堅硬、級配連續(xù)、最大粒徑不大于31.5mm,其中針片狀顆粒含量小于10%,含泥量小于0.5%;細骨料應選用天然潔凈的中粗砂,粒徑為0.5~1.25mm,不含草根等有機雜質(zhì),含泥量小于1.5%。
對普通混凝土摻用外加劑是為了在確保設計強度的前提下減少用水量、降低水灰比、提高和改善混凝土的和易性,以及調(diào)整混凝土拌和物的凝結(jié)時間、減少水泥用量、提高混凝土的早期強度和耐久性能;對抗?jié)B混凝土通常采用的外加劑是防水劑,其主要成分是萘系減水劑、多羥基減水劑及多種輔助成分,它們具有摻量少、減水效果好、塌落度損失小、和易性好、粘聚性和保水性提高較多等特性,同時,還對混凝土的抗壓、抗折、抗?jié)B性能都有明顯的提高和改善???jié)B混凝土中防水劑的摻量一般按水泥重量的3%左右來控制,過少不起作用,過多則會適得其反。如能同時摻入適量的加氣劑,使之與防水劑復合使用,混凝土的抗?jié)B效果會更好;加氣劑的摻量可按該產(chǎn)品使用說明書中資料選用。
摻合料在混凝土中已被廣泛使用,特別是對于有特殊要求的混凝土,加入某種摻合料對結(jié)構(gòu)更為有利???jié)B混凝土最常用的摻合料以磨細礦粉和粉煤灰為主。大量工程實踐表明,摻合料的適量摻入,對提高混凝土的強度、改善混凝土的性能、減少水泥用量和降低水化熱效果十分顯著。但由于摻入摻合料后混凝土的早期強度增長較慢,因此,對結(jié)構(gòu)早期強度要求較高的混凝土,應慎用摻合料,或摻量應相對少一些。
混凝土的拌和及養(yǎng)護用水均必須是清潔的飲用水,抗?jié)B混凝土當然也不例外;即使用水有困難,也不允許使用有侵蝕性化學成分的工業(yè)廢水去拌制和養(yǎng)護混凝土;對有懷疑的不潔河(渠)水,需經(jīng)處理并檢驗合格后方可用于拌和及養(yǎng)護混凝土用。
抗?jié)B性能是抗?jié)B混凝土的主要技術(shù)指標。在建筑工程實踐中,抗?jié)B混凝土的抗?jié)B能力是通過抗?jié)B試驗來確定的?;炷两Y(jié)構(gòu)體在外部環(huán)境水長期壓力滲透作用下,不僅不會降低其抗?jié)B強度,還會不斷地有所提高,這是因為混凝土在水或潮濕環(huán)境中繼續(xù)得到了較好的養(yǎng)護,水泥石中的細微顆粒逐漸堵塞了自由水蒸發(fā)后留下的孔隙,切斷了混凝土中毛細管通道,水泥石的體積也發(fā)生了微膨脹;此外,混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的微裂紋也會自然愈合。
抗?jié)B混凝土的抗壓強度與普通混凝土的抗壓強度基本相同,當水泥用量和砂率不變時,其抗壓強度隨水灰比的變化而增減;而抗拉強度又隨抗壓強度的提高而增加,兩者之間的比值波動在1/8~1/10之間。
混凝土的彈性模量是反映抗?jié)B混凝土變形性能的主要技術(shù)指標,它與組成混凝土的粗細骨料的變形性能有關(guān)。抗?jié)B混凝土的彈性模量較普通混凝土的稍低,為確保其應具備的最低彈性模量,應在抗?jié)B混凝土的粗細骨料選擇上嚴加控制,即優(yōu)選彈性模量較高的石英石(砂)、玄武巖(砂)等作為抗?jié)B混凝土的粗細骨料。
試驗表明:在常溫下抗?jié)B混凝土的抗?jié)B性能是較高的,但當環(huán)境溫度升至100℃時,其抗?jié)B性能有所降低;當環(huán)境溫度超過250℃時,則抗?jié)B性能急劇下降;常溫狀態(tài)抗?jié)B混凝土的抗?jié)B壓力為1.8MPa,溫度升至100℃時抗?jié)B壓力為1.1MPa,200℃時抗?jié)B壓力則降至0.7MPa,當溫升至300℃時,抗?jié)B強度僅為0.4MPa。因此,抗?jié)B混凝土的正常使用溫度為100℃以內(nèi)。