技术交流:水泥抗渗剂在混凝土中的应用

 水泥抗渗剂在混凝土中的应用

黄清林¹ ， 邢东海²， 朱云婷¹

（1.嘉兴市鼎业新型建材有限公司  浙江  嘉兴314000；2.浙江华挺纳米新材料有限公司  浙江嘉兴  314000）

［摘   要］本文通过水泥抗渗剂在混凝土中的应用，能提高混凝土的结构密实性，增强混凝土拌合物粘聚性，提高混凝土的韧性与抗渗效果。

［关键词］水泥抗渗剂；混凝土；应用

目前全国很多媒体在关注建筑物的地下渗漏问题，有专业机构调查，全国建筑物地下渗漏率达57.51%，有城市达到 100%。建筑物地下渗漏往往留下安全隐患，有专家估计，居民购买的 70 年产权的房子寿命还不到 50 年，造成人还在房子却夭折了。“影响建筑寿命的因素很多，包括城市规划的原因，但其中肯定有地下渗漏的问题，如此大的体量，如果不能把好建筑安全这一关，将埋下重大的安全隐患。”全国政协常委、九三学社中央付主席赖明说。北京城建科技促进会常务副理事长王建明说，地下工程质量问题多发，既有技术层面的因素，同时也有管理不到位的原因，根源就在于施工方责任心不强。在施工过程中，很多人简单凑合地把防水做完，费用压得很低，漏了再去堵、再去修。实际上大家只是把防水作为施工问题，没有把防水的渗漏问题上升到影响质量安全的高度。

对于地下防水的渗漏突出的根本原因是人们过度追求速度、追求利润，降低了建筑物质量标准，忽视了建筑质量与建筑安全。另外由于地下工程的结构比较隐蔽而被忽视了。我国建筑地下渗漏现象与日俱增，“三高现象”凸显。防水材料生产和施工技术水平越来越高，建筑地下防水验收合格率越来越高，建筑地下渗漏率却越来越高。针对地下防水渗漏与地下室剪力墙的裂缝渗漏，在做好施工的同时，原材料的选择也是十分重要。对于大跨度、超长、超高的地下室剪力墙，在按传统的材料与施工方法，杜绝不了裂缝的产生。如今，针对建筑行业的致命的黑洞，一种新型的水泥、混凝土抗渗剂的诞生填补该项空白。水泥水化后的固有缺陷是结构疏松多孔且多连通孔影响强度。环境中水及空气容易渗入结构内部继续水化腐蚀造成开裂或粉化自毁。有钢筋铁件处会形成“碱集料反应”，这是水泥混凝土使用寿命不长的内在根本原因。采取结构、设计、施工管理和防水措施能改善耐久性，但不能彻底解决混凝土自身存在的缺陷问题。水泥、混凝土抗渗措施在使用前或施工过程中，添加水泥用量的2%～4% 的水泥抗渗剂，使其在硅酸盐水泥水化过程中能迅速与水化的Ca(OH)₂等生成硅酸盐凝胶微结晶，充实微细孔隙和水膜界面，使混凝土结构致密，抗渗性大幅提高，达到增强、抗渗、抗冻、耐久、长寿的效果。

针对水泥抗渗剂的产品性能，我们进行大量的试配验证，为期 10 个月，通过对比，寻找其最佳的掺量点，并运用到工程实例中，结果很理想。在此，把基准的配比与掺抗渗剂的试验进行验证：

1．1  原材料

水泥：采用海螺 P·O 42.5 水泥，其物理力学性能试验结果见表1。

粉煤灰：采用嘉兴热电厂的二级粉煤灰，其物理性能试验见表 2。

矿粉：采用江苏沙钢的 S95 级矿粉，其物理性能试验见表 3。

外加剂：采用聚羧酸外加剂，具体性能指标见表 4。

砂、石：黄砂采用江西赣江砂，为 Ⅱ 区中砂；石子为浙江德清产的 5～31.5mm碎石。具体物理性能见表 5、表 6。

表 1   水泥的技术指标

表 2   粉煤灰技术指标

表 3   矿粉技术指标

表 4   外加剂技术指                       %

表 5   粗骨料各项性能指标

 表 6   细骨料各项性能指标                             

2.1  试验方法

混凝土拌合物制备：混凝土用 60L 强制式搅拌机搅拌，严控用水量。

工作性能测试：参照 GB/T 50080－ 2002 《普通混凝土拌合物性能测试方法》。

混凝土试件成型：混凝土工作性能测试完后，分别成型抗压试件、抗渗试件，振动成型。

试件养护：试件成型 24h 后拆模，在标准温度 (20±2)℃。湿度95% 的环境下养护。

混凝土性能测试：混凝土性能测试参照 GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法》规定的标准方法进行测试。

由表 7 可知，随着抗渗粉的掺加比例增大，混凝土的用水量也在同比例增加，随着水灰比的增大，混凝土抗压强度下降，抗渗却是提高。在多组的试验过程中发现，抗渗粉的掺入，影响混凝土的用水量，改变了水灰比。在普通抗渗要求中，掺入2% 的抗渗粉，即提高了混凝土的密实性，因此提高了混凝土的抗渗等级。

表 7    混凝土试配表

抗渗粉主要由含结晶水的纳米二氧化硅（SiO₂·H₂O）,小于100nm 微粒比例大于 50%；采用憎水的有机硅压力喷雾包覆纳米二氧化硅，用量占纳米硅粉的 3%～5%，包覆率大于 60 %。

微粒表面带负电荷，本身亲水，经有机硅表面处理，两者的活性硅醇基交脱水，在纳米硅粉表面形成类荷叶憎水层，又有“透气”侵润性，在碱性溶液条件下，发生酸碱平衡反应，生成硅酸盐凝胶，并有体积微膨胀性，实现水化过程中的微结晶胶凝充填微纳米孔隙而达到提高抗渗效果。

通过工程实例，发现掺有抗渗粉的混凝土密实度提高，配合工地现场的养护，地下室剪力墙无裂缝产生。这对于大型工程的地下室、剪力墙、隧道、灌浆、河坝、水池等特殊工程混凝土的应用起到良好的抗渗效果，提高了建筑工程的使用寿命。由于抗渗粉为纳米级的防水特殊材料，其经济价格也比较高，但对于目前建筑施工单位发现裂缝渗水再去堵、再去修的做法是严重影响工程质量安全。为此，高度重视工程地下防水，彻底消除质量隐患，提高建筑物的耐久性，是我们建筑行业迫切需要改变的现实。

通过试验与工程实例表明：

（1）水泥抗渗剂在混凝土工程中的应用，虽然会增大用水量，改变水灰比，而降低抗压强度，但会增强混凝土的密实度，提高混凝土的韧性与抗渗效果，是难能可贵的优越特性。

（2）水泥抗渗剂的最佳掺量为 2%～4%，通常为 2%，特殊要求另外调整掺量。

（3）水泥抗渗剂由于自身纳米级，比表面积大，是水泥的 1000 倍，能填充水泥与其他胶凝材料之间的孔隙，提高密实性。

（4）水泥抗渗剂微粒表面带负电荷，具有亲水作用，与水泥中的碱性溶液发生酸碱平衡反应，生成硅酸盐凝胶，产生体积微膨胀。

（5）水泥抗渗剂由于价格比较贵，暂不能适应所有的混凝土工程建筑物，增加了造价，对于防水要求高，耐久性高的工程项目是首选的新型建筑材料。

（6）水泥抗渗剂与其他胶凝材料的适应性特别好，无排斥作用，活性好，使混凝土粘聚性更好。

［作者简介］ 黄清林，男，江西吉安人，多年来一直致力于商品混凝土与

混凝土制品的技术创新与运营管控的研究。

［通讯地址］浙江省嘉兴市乍浦港区乍王路 555 号（314000）