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研究建筑地下室混凝土工程的防水抗渗性能
发布时间:2019-06-14

摘要

  防水抗渗性能一直都是建筑地下室混凝土工程所关心的重点问题,这关系到地下室的正常使用,结构安全以及服务期限等。在混凝土中掺入一定剂量的防水剂能够改善混凝土的防水抗渗性,但对混凝土的早期强度产生负面影响。此外,目前混凝土结构自身防水还不能完全适应各种形式的需要,渗漏现象时有发生。因此,在混凝土结构涂抹新型防水材料,提升混凝土的防水性能,具有重要的研究意义及使用价值。随着科技的进步发展,纳米材料由于其表面效应、尺寸效应等优秀性能,在建筑工程领域发挥了巨大的效果,推动了传统建筑材料的不断发展。因此,对传统防水剂进行纳米改性,形成纳米改性防水剂,制备刚性防水混凝土,有助于提升混凝土防水抗渗,增强混凝土耐久性。之后,研究了掺加纳米SiO2的刚性防水混凝土与普通防水混凝土抗硫酸盐侵蚀的影响,并研究了两者的抗硫酸盐侵蚀寿命。另外,本文还研究水性渗透无机防水涂料对混凝土吸水率和抗渗性能的影响,优化无机防水剂最佳的喷涂龄期和涂刷用量等参数。

  研究结果表明,复合掺入JX抗裂硅质型防水剂和纳米SiO2对混凝土的流动性有一定影响,减水剂的适当加入可改善混凝土的流动性。相比于单独掺加JX抗裂硅质型防水剂,复掺纳米SiO2后的混凝土,早期抗压强度、抗氯离子渗透能力及抗渗水能力有了显着提升。掺加SiO2后的刚性防水混凝土,其抗硫酸盐侵蚀能力有了明显增强,预估的寿命有明显提升。

  随着混凝土试件混凝土防水材料涂刷遍数的变化、涂层龄期的不同,其吸水系数的变化具有一定的规律性,混凝土养护龄期越长、涂量越多,其吸水系数越小。通过抗渗试验研究了佳固士对混凝土抗渗能力的影响。试验研究表明,佳固士显着提高了混凝土抗渗性能。

  最后,本文对施工原材料、防水工程设计质量、施工过程质量、全面质量管理等关键技术进行详细阐述说明,使地下室混凝土满足防水抗渗要求。

  关键词:地下室;防水;混凝土;纳米SiO2;防水涂料;关键技术;

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;

目录

  第1章绪论

  1.1研究背景、意义和目的

  1.1.1研究背景

  伴随着城市化、现代化进程的推进,我国经济飞速发展,以至于我国的建筑形式和规模也变得多元化。大量农村人口走进城市,城市可利用的土地资源减少,缩小了城市的生活空间,导致人们的生活质量也有所降低。地下室工程是城市建筑结构中不可或缺的一部分,城市化过程中地下室工程也紧跟其后,不断完善和发展着。地下室工程作为地下工程施工较为困难,而且其占地面积广,施工量大等特点也为建筑者们建筑地下室工程增加了难度。而地下室防水工程更是影响整个地下室工程的重要因素,混凝土凝结硬化过程中混凝土表面温度与内部温度的差额达到一定范围后会导致混凝土产生裂缝,破坏混凝土整体结构,此时若防水工程质量不过关,地下室混凝土结构发生渗水漏水的可能性将大大提高。目前,地下室防水混凝土工程主要集中在刚性防水混凝土自身防水和混凝土表面涂刷防水涂料两种形式。刚性防水防渗技术是将水泥、砂、石等原材料与少量外加剂或高分子聚合物材料混合,通过调整混合比率,减小孔隙尺寸,改变孔结构,或进行补偿收缩,完善混凝土抗裂防水能力等方法,来实现混凝土建筑物防水的技术。防水涂料涂刷于混凝土表面,可以利用防水涂料自身的化学特性提高混凝土表面耐侵蚀性的特点,达到延长混凝土建筑物使用寿命的目的,此举措具有一定的经济效益。现阶段我国建筑市场销售的几十种牌号防水剂,它们的防水效果大同小异,评价不一。绝大部分的防水剂是可以增强混凝土的抗渗能力。可是,工程上实践效果并不美好,经常发生渗水。原因是什么呢?除施工因素外,主要还是人们忽视了这样的情况:普通的防水剂必然能增强抗渗性,但它们没办法解决防水混凝土的收缩张裂的问题,像三氯化铁等防水剂,加进混凝土中后,收缩比无添加防水剂混凝土更大。因此,防水构筑物或防水抹面层抗裂是抗渗前提,不裂才不渗。虽然混凝土抗渗标号比较高,但是构筑物张裂了,防渗就失败了。此外,防水涂料也高达几十种,但地下室工程的防水依然是工程中应予以注意的重中之重。

  1.1.2研究目的及意义

  目前,城市化是我国的一项重要任务,国家加快城市化建设引起许多农民涌进城市致使城市土地被大量占用,这也造成了高层建筑占地少的状况,此现象受到很多城市建筑者们的关注。地下室工程在高层建筑建设中被大量使用。在建造和使用地下室工程过程中,经常发生渗水漏水现象。而通常,地下室工程埋置比较深,一经出现渗水漏水,这问题将十分复杂,处理起来十分困难。如何防止渗水漏水的问题发生,如何处理已经发生的渗水漏水状况是广大城市建设者们急需解决的问题。以林庄社区B区地下室防水工程为例,在施工过程中,首先应对设计图十分清楚熟悉,然后通过对比不同厂家的材料,选择适合该地下室防水工程的材料,根据现场施工状况,制作恰当的施工计划。综上,本文主要是站在巨人的肩膀上,利用以往施工案例,进一步找出更好的地下室工程防水质量的材料组成及关键施工技术,总结地下室施工时的施工经验。因此,随着建筑行业的不断创新与改革,对地下室防水工程进行研究,可为更多地下室混凝土工程提供借鉴。

  1.2国内外研究现状

  现如今,国内外许多学者对于地下室防水工程都有了十分深入的研究,他们的研究方向主要在两方面,其一是防水材料防水,其二是混凝土刚性自防水。本文在借鉴前人研究成果的基础上深入研究。

  1.2.1混凝土刚性自防水研究现状

  水泥是粉状水硬性无机凝胶材料,硬化后的水泥抗压强度有所提高但是抗拉强度会降低,硬化过程中的水泥由于内外表面存在的温差以及其他原因会导致水泥表面产生裂缝甚至贯穿裂缝,水泥的防水性能也会因此被破坏。同时。混凝土自身的微小孔隙也为地下室工程渗水漏水状况的发生提供了条件。地下室工程进行抗渗工作早期主要是采用刚性防水,将粒径中大砂石、水泥和粉煤灰等配成不同的配合比,调整出多种混凝状态,进而实现不同密实状态的混凝土能有自防水的功能;另一种方法是经加入种类不一的外加剂,使混凝土生成抗张裂抗渗透的特性,这样即使混凝土构筑物在无外加防水层防护条件下也能具有自防水功能。随我国建筑行业快速前进,要求混凝土自我防水功能愈发愈高,这样背景下,出现了制备多种砂浆的混凝土防水技术并且应用到混凝土的刚性自防水工程中,该技术发现混凝土自防水的质量重点在混凝土的泥砂浆质量。所以,控制我国地下室的自防水工程的质量项目随该技术应用进入新的局面[1].混凝土自防水技术施工起来简洁方便,成本较低,并且防水作用明显,一旦出现渗水漏水,方便维护修补。很多大型混凝土工程;房租建筑的地下室底部基础、顶部板块、外墙结构;市政的管网地下结构工程;各种跨海大桥、穿江隧道、城市管廊防护结构等都先后采用了上述技术。

  所以,混凝土自防水技术在城市建筑领域有很大发展空间。根据混凝土的特点,德国研究者通过改变骨料的间隙率以及搭配比例的方法提高混凝土防水性能[2,3].二十世纪五十年代,该项技术应用到了中国,可是最后没能应用于工程,原因是该技术在筛选分散骨料时,施工过程麻烦累赘,并且浪费时间,成本还很高[4].洪建华[5]曾认为厚度大的防水混凝土抗地下水渗透作用越好,在地下室的底板厚度的抗渗水指数不小于2情况下,只凭混凝土的厚度,便能实现地下室结构防渗防漏功能。黄霖均[6]分析了混凝土材料配比以及原料的选取、设计了缝隙位置和连接方式等,并概括了自防水混凝土结构渗水漏水的原因。二十世纪六十年代,不少学者研究了混凝土配比参数设计项目,主要是研究影响混凝土抗渗防水功能的因素:材料配比,骨科料大小以及水胶比等。冶金部建科院的研究结果通过现场具体操作与应用确定其防水效果明显[7],其中要求水胶比不大于0.6,泥沙比在限制在1:2~1:2.5之间,粗骨料颗粒应不大于40mm,成型后的试样需要不少于14天的前期保养。七十年代出现了外加剂防水技术,其中减水剂、引气剂以及防水剂混凝土[8]是主要外加剂,还有氯化铁、三乙醇胺等通用外加剂。通过使用不同的外加剂来改变防水机制。混凝土孔缝、裂缝存在影响其防水功能,根据其空的形成因素、孔缝隙尺寸等把孔分为如下几种:

  外加剂防水混凝土改善了内部孔隙结构,由此提高了混凝土的抗渗性,但也存在着不可避免的缺点,应注意适量掺入引气剂、氯化铁减水剂,以免导致混凝土的干缩性能增加,同时外加剂中的氯离子对钢筋存在着侵蚀现象。20世纪80年代进一步研究所得产生的膨胀剂、膨胀水泥是利用养护期间的膨胀产生0.2-0.7MPa的预应力与混凝土的收缩过程中产生的预应力相互抵消的特性来降低裂缝的产生以及限制裂缝宽度小于0.1mm,保护混凝土结构。相比于普通的混凝土来说,补偿收缩混凝土更加高级,外加剂防水混凝土虽然具有整体防水的功能,但是其防水特性仅限于在混凝土结构不出现裂缝的情况下,而补偿收缩混凝土克服了外加剂防水混凝土的弱点,形成了一个新的突破[9].李政[10]在研究了自我密实粉状煤灰态混凝土后,提出将一定的粉煤灰、减水剂、膨胀剂等外加剂加入到混凝土中,能制备出流动性、持久性、力学性能好的自我密实混凝土,这个研究对自密实混凝土如何配制问题进行了解剖分析,分析了此种混凝土的制取工艺,开辟了自密实混凝土的发展新方向。廖剑锋[11]等将具备不同功能的外加剂掺加到混凝土中,如两种膨胀剂和两种减水剂,经混凝土抗渗性能试验分析,外加剂能够改善混凝土的抗渗性能,且有一种膨胀减水剂ART-F,其混凝土水分减少量高达18%,为其实际应用奠定了理论依据。这项技术应用条件要求很高,只适合解决早期混凝土硬化收缩问题,另外,在应用施工时,在养护条件方面也有很高的要求。如当养护不合理时,混凝土早期缩裂现象严重,影响混凝土的耐久性及抗渗防水能力。尽管膨胀剂在混凝土中的使用可适当降低混凝土的收缩及预应力,但效果上并不是特别明显,即便是美国和日本等膨胀剂混凝土研究较为先进的国家,其效果也稍差。另外,成本过高,应用于工程中费用过高,所以,这项技术在推广时收到了极大限制。在选取水泥时,一定要进行水泥同外加剂的互容性测试实验,保证混凝土的特性能够有效改善提高[12].此外,陈长兴[13]等人设计并分析地下室外墙的受外力载荷、耐冻、耐张裂、防水等方面,发现外墙根部如果加大宽度600mm后产生倾斜截面,就可以优良地阻止地下水出现浮力的作用。洪义斌[14]对地下室加长化混凝土墙部裂纹缝隙产生原因这一方面进行分析,发现了控制墙体裂纹的新方法。杨守清[15]对监理方面进行考虑,为达到地下室防水的效果,多方面讲述解释了监理事务的前、中、后控制的重难点,同时对防水工程的监理控制这项任务提供了参照。

  1.2.2混凝土防水涂料研究现状

  混凝土结构防水是保证混凝土耐久性能的重要基础,对混凝土的服务寿命至关重要。其中,在混凝土结构中涂刷不同材质的防水涂料,对于混凝土防水抗渗,并提升混凝土的耐久性能具有非常重要的意义。防水涂料主要的成膜物质包括高分子材料、沥青、水泥和无机复合材料等,再掺加不同类型的助剂、颜料以及溶剂等进行加工处理,得到常温下的粘稠状液体或者能够进行液化的固体粉末状的高分子材料[16].防水涂料根据不同材质可分为反应型、溶剂型和乳液型等不同种类,根据不同的作用机理,又可分为憎水性和涂膜型。本节从不同成膜物质的防水涂料入手,总结目前常用的混凝土防水涂料种类,论述不同混凝土防水涂料的作用机理。

  (1)环氧树脂类

  环氧树脂类防水涂料的主要成分有改性环氧和助剂等组成,其机制是进入并填充封堵混凝土内部细小管道,进一步封锁具有腐蚀性物质的渗透路径,造成阻障。在环氧树脂类涂料的施工过程中,第一要求是混凝土表层不能有水、裂缝,即表层干燥又为一体,如果有裂缝或渗水孔,首要做法是防止水分进入并灌入浆液[17].除此之外,环氧树脂还是有特殊用途的防水材料的成分,例如钢筋防腐专用涂料、碳纤维加固材料,这些材料可以保护海上的混凝土[18].这类的环氧树脂涂料分水性和溶剂型两种,前者更为环保,不过也有不少局限,例如,水分在低温又高湿环境下难蒸发,因此,表干的时间变长、水的表面张力加大,润湿颜填料和基料的过程受影响、容易使其聚集发生沉淀、使金属受到腐蚀等。其他的不足是抵抗紫外线的能力弱且在低温条件下固化几乎不能进行[19].

  (2)有机硅类

  有机硅类防水涂料的主要成分是有反应活性的有硅氧烷类化合物,并且,其化学主链结构和无机硅酸盐材料十分相似。其主要机制是利用本身的反应活性发生内部的相互作用,能够产生网状渗水膜,接着,通过与无机硅酸盐材料中的烃基反应,得到具有不溶于水的非极性基因。表面张力不大的渗水膜通过均匀地排列在混凝土内部孔壁上从而阻断水分渗进内部[20].有机硅类涂料性质是渗透型防水涂料,广泛应用于建筑材料,不仅可以增强阻止氯离子发生渗透、抵抗本身冻结融化的能力,还能减少碳化,这种涂料有溶剂型和水溶性两种种类,因为有机溶剂易挥发,易燃且污染环境,溶剂型涂料有很大局限性,相比之下,水溶性种类涂料不易挥发且环保,受到建筑领域大量应用[21-23].水溶性的有机硅主要组成是甲基硅酸盐溶液,该溶液颜色是无色中泛有黄色,好处是价廉且实用,缺点是固化的速度比较慢,在混凝土表层产生的白色呈碱性盐的可能性较大。有机硅类涂料使用中受制约主要是涂刷过程流失比较严重、渗透的深度不易把握进而难以控制施工质量等[24].

  (3)水泥基类

  深强度渗透密封溶剂(DPS)是由种类是水溶性的硅酸盐(硅酸钠和元硅酸钠)与杂环烃类有机化合物等化学成分组成,除此之外,还混有消泡、渗透、交联催化作用的添加剂。DPS渗进混凝土表面后,其含有的碱活性成分,即代替硅烷烃的水溶性硅酸盐(硅酸钠和元硅酸钠)同混凝土里氢氧化钙反应,产生不溶水的硅酸盐胶状物质或者细小晶体,减少氢氧化钙含量,填充堵塞相通的孔隙,增强混凝士喷面的抗渗透功能[25-28].渗透型水泥基防水材料是粉状的,其组成成分有硅酸盐水泥、石英砂等,能够与水发生反应生成不溶于水的硅酸钙晶体,晶体进入到混凝土内部后填充封堵细小孔缝,进而增强混凝土的防水防渗性能[29].而非结晶型材料组成成分是强度较高的水泥、细微的硅粉等,通过加入经聚合物增强剂,该种材料的一些物理性能可以得到提高。其作用机制是利用微硅粉同混凝土中游离钙反应,产生非晶体状态的水化过酸钙,来堵塞水泥石里的间隙。水性渗透型无水防水剂是以碱金万硅酸盐溶液为基础材料,放入催化剂、助剂,通过混合反应后制备产生,其渗透性能较高[30].而前述上的DPS就是这类防水材料,它的反应机制是在被刷涂到混凝土表层后,进入到内部的细小空隙,并和碱性的物质反应,产生不溶于水的物质:硅酸钙,来填充空隙,提高防渗防水功能。此类涂料属于无机防水材料,环保性较好,并且存储条件较其他水性材料更宽泛;不足是脆性大,柔韧性能低。因为具体反应原理目前还没能研究出来,所以水分渗透程度的一些特征还很难把控。水泥基防水材料是水泥同乳液反应产生的聚合物,目前已发展成一种新型建筑防水涂料,乳液中的水浸入水泥后发生硬化,将非脆性聚合物加入硬化了的水泥后,水泥能变得密实且有一定的弹性。山东建工集团已提出了组合渗透的结晶型水泥基涂料、水泥基聚合物涂料来进行施工的技术[31].

  (4)丙烯酸酯类

  丙烯酸酯类主要成膜材料是丙烯酸酯类乳液,掺入颜料、催化剂、助生成溶剂等物质后反应得到的单组分涂料,比如丙乳液,苯丙乳液、硅丙乳液等。其中,纯丙乳液只由丙烯酸酯制成;苯丙乳液是萃乙烯与丙烯酸酯单体在乳液催助作用下发生共聚反应形成的;硅丙溶液是利用含有不饱和建的有机硅单体同丙烯酸类单体并加入适量助剂。经核壳包覆聚合工艺产生。硅丙乳液是以苯丙、改性苯丙、纯丙乳液为基础产生的一种新型涂料,该种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与涂膜相容的疏水性能[32,33].环氧树脂改性丙烯酸酯涂料的优点是防腐蚀、黏着力强、硬度大、固化快、涂膜光亮性能良好等。有机硅改性丙烯酸酯涂料更适用于对耐气候性能有特殊要求的场所,比如海洋环境;丙烯酸酯涂料能够吸收光亮并不易释放、持久耐磨性能好,聚氨酯涂料磨损度低、透膜鲜明发亮、防化学品腐蚀性能,而聚氨酯改性丙烯酸酯涂料同时具有上述两种涂料的优点。有机氟改性丙烯酸酯涂料不但拥有丙烯酸酯优良的耐碱性、成膜性、粘结性等优点,还拥有氟淡化合物的不受气候变化影响、不与水和油发生反应、不被酸碱性物质腐蚀的特性;纳米改性丙烯酸酯涂料具有抗化学腐蚀性、耐气候性、抗污自洁性、抗细菌等优点[34].

  (5)氟碳类

  氟碳类涂料主要成分是氟树脂,此类涂料可以适应气候变化、抵抗酸碱物质腐蚀效果好、高温条件下仍然可以使用、不受化学药品作用影响、不与水和油发生反应,绝缘性能好不易发生摩擦,是排除聚氨酯涂料等特性高的涂料之外的一类综合性能最高的涂料,重庆嘉陵江大桥工程中就使用了这类涂料[35-36].我国的氟树脂涂料制造品同世界发达水平相比还有差距,因用于制造全氟碳涂料的全氟碳单体价格高,制作过程复杂,投入时间长,而且生产成本很难降低,所以在我国使用推广不明显[37].

  (6)聚氨酯类

  聚氨酯类涂料是由异氰酸酯化学物质同含羟基、羧基等官能团的化学物质发生反应合成的,它的主链结构有氨基甲酸酯键、脲基甲酸酯键等化合键。该种涂料特有的化学结构导致其柔软但有韧性、不易被磨损、不受酸碱性物质腐蚀,并且硬度大,黏着力大,在低温条件下容易变成膜状、室温条件下容易变成固。黄微波等[38,39]采用聚天冬氨酸酯(PAE)聚脲涂层对混凝土的氯离子扩散性及附着性进行了研究,并建立了氯离子扩散模型,表明聚脲、聚氨酯类涂料对混凝土抗氯离子扩散性有积极的影响。上海市建筑科学研究院就利用此类涂料对混凝土的内部结构进行保护,污水治理效果十分明显[40].随人类健康和环境受到了传统聚氨酯涂料有机溶剂的影响,最近研制出来的水性聚氨酯很受青睐。这类涂料因为不含有有机溶剂,所以更加环保并可以大量应用在建筑涂料行业。但不足是本身防水功能弱,因显水性水分不易蒸发进而很难干燥。、

  (7)沥青类

  沥青是由多种复杂化学物质聚合而成的一种混合物,具备流变性、较好粘结力、防老化性和防水耐腐蚀性等特性。最近几年,应用于建筑行业的改性沥青发展得更加科学化,有广阔的前景。《防水沥青与防水卷材术语》(GB/T18378-2000)对沥青进行了这样的定义:在沥青中加入分子量大的橡胶、合成树脂等有机高分子材料而制成的混合物[41].主要包含有聚氨酯沥青防腐涂料、改性的环氧沥青涂料以及乳化沥青涂料。其中,聚氨酯的沥青涂膜能够有效的防水抗渗,环氧沥青能对混凝土表层有着强附着力,抵抗酸、碱的腐蚀侵蚀,在干湿随时转化、阴暗潮湿等环境下同样能够使用。不过其缺点是在应用时通常出现施工时期长、有许多可挥发性材料等问题。几年前由韩国引进并投入生成运行的新型材料--非固化椽胶沥青防水涂料,因为其永远不会固化的特性进而长时间拥有不生成膜的可蠕变性以及黏着性、持续处于粘滞情况,降低了防水层由于结构改变应力应变受破以及涂刷层由于粘粘不结实而发生漏水的可能性[42-43].

  (8)其他

  长江科学院用超声分散的方法,经聚天门冬氨酸酯、异氰酸酯反应获得脂肪族高分子材料以后,再将由纳米级二氧化硅、有机硅烷种类偶联剂、活性的稀剂反应得到的能保护混凝土表层的新型材料--纳米二氧化硅/聚脲聚合材料---CW系列加入其中,能够有效地改善提升混凝土构造的功能,如防止紫外老化、抵制冲击腐蚀、阻止渗水、耐化学药品腐蚀等性能。像我国许多大的工程,如南水北调、三峡工程、丹江口水库等,均采用了这种材料并得到了不错的效果[44].

  1.3本文的主要内容

  由于普通刚性防水混凝土的早期强度并不能有效保证,需要对地下室所用刚性防水混凝土的性能指标进行增强。具有特殊性能的纳米材料在混凝土各项性能提升方面发挥了巨大的效果,本文在前人研究的基础上,既可对已有成果进行验证,又结合了实际工程,具有一定的特殊性与创新性。其次,本文研究了防水涂料佳固士对不同龄期时混凝土吸水率和防渗效果的影响。最后,又对地下室施工时的关键技术进行论述,以期为实际工程应用提供借鉴。具体研究内容如下:

  (1)在普通混凝土中添加防水剂、纳米SiO2及纳米SiO2改性防水剂等添加剂,详细分析不同添加剂类型及用量对混凝土防水抗渗性能及耐久性能的影响。

  (2)研究不同龄期、不同防水涂料涂量的普通混凝土吸水性能及抗渗性能,分析防水涂料合理用量及混凝土涂抹防水涂料的关键龄期。

  (3)对地下室工程渗漏原因及控制方式进行分析,从混凝土自防水和防水材料、防水设计、结构施工等方面入手,通过分析防水材料的性能、结构设计要求、施工特点等影响因素,对地下室混凝土施工中的关键技术进行分析研究。

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  第2章刚性防水混凝土原材料及试验
  2.1混凝土的制备与养护
  2.1.1基本原材料
  2.1.2添加剂
  2.1.3配合比设计
  2.1.4混凝土试件的拌合、成型及养护

  2.2试验方法
  2.2.1混凝土流动性试验
  2.2.2混凝土抗压强度试验
  2.2.3混凝土抗水渗透试验
  2.2.4混凝土碳化试验
  2.2.5混凝土抗氯离子渗透试验
  2.3本章小结

  第3章刚性防水混凝土性能影响分析
  3.1试验结果与分析
  3.1.1混凝土流动性分析
  3.1.2混凝土抗压强度分析
  3.1.3混凝土防水抗渗试验分析
  3.1.4混凝土抗碳化试验结果分析
  3.1.5混凝土抗氯离子渗透试验结果分析
  3.1.5纳米SiO2混凝土经济性分析
  3.2本章小结

  第4章刚性防水混凝土抗硫酸盐侵蚀性能及寿命预测
  4.1混凝土抗硫酸盐侵蚀试验
  4.1.1试验方法
  4.1.2试件的养护和试验浸泡
  4.1.3试验指标
  4.2混凝土抗硫酸盐侵蚀性能试验结果及分析
  4.2.1混凝土抗硫酸盐侵蚀性能试验结果
  4.2.2混凝土抗硫酸盐侵蚀机理分析

  4.3不同混凝土抗硫酸盐侵蚀寿命预测
  4.3.1混凝土强度衰变方程
  4.3.2混凝土抗硫酸盐侵蚀寿命参数的确定
  4.4混凝土抗硫酸盐侵蚀性能与防水抗渗性能的关系
  4.5本章小结

  第5章防水涂料对混凝土防水效果的影响
  5.1材料及试验
  5.1.1混凝土类型
  5.1.2水性渗透型无机防水涂料
  5.1.3试验方法
  5.2试验结果与讨论
  5.2.1混凝土吸水试验结果
  5.2.2混凝土抗渗试验结果
  5.3本章小结

  第6章地下室施工过程中的质量控制
  6.1防水材料质量控制
  6.1.1地下室结构防水材料要求
  6.1.2地下室结构防水材料选择
  6.1.3地下室结构防水材料监督与检测

  6.2刚性防水混凝土质量控制
  6.2.1刚性防水混凝土质量控制内容
  6.2.2刚性防水混凝土质量问题分析
  6.2.3刚性防水混凝土质量优化
  6.3地下室结构防水设计质量控制
  6.3.1地下室结构防水设计依据及特点
  6.3.2地下室主体结构防水设计
  6.3.3地下室细部防水抗渗设计

  6.4地下室结构施工时防水质量控制
  6.4.1施工缝质量控制
  6.4.2防水混凝土浇筑质量控制
  6.4.3防水材料施工质量控制
  6.4.4防水层相邻工序施工时质量控制
  6.4.5穿墙管线施工质量控制
  6.4.6施工过程中的抗浮措施
  6.5本章小结

第7章结论与展望

  7.1主要结论

  由于普通刚性防水混凝土的早期强度并不能有效保证,需要对地下室所用刚性防水混凝土的性能指标进行增强。其次,本文研究了防水涂料佳固士对混凝土吸水率和防渗效果的影响。最后,又对地下室施工时的关键技术进行论述,以期为实际工程应用提供借鉴。主要结论为:

  (1)当混凝土仅掺加防水剂时,混凝土的防水抗渗性能较普通混凝土的渗水高度下降71.3%,当掺加不同掺量的纳米SiO2后,混凝土的防水抗渗能力有了进一步提升,渗水高度相比于普通混凝土下降约80%.

  (2)不同混凝土抗碳化试验表明,在混凝土中加入一定量的防水剂后,混凝土的抗碳化能力有了明显增强,表现为加防水剂的混凝土较普通混凝土龄期3天的混凝土碳化深度减小12.5%,7天减小18.4%,14天减小28.8%,28天减小29.3%,抗碳化能力越发明显。但在防水剂混凝土基础上加入纳米SiO2后,混凝土的抗碳化能力较仅加入防水剂的混凝土略有降低,但并不明显。

  (3)刚性防水混凝土抗氯离子试验中,掺加纳米SiO2的混凝土抗氯离子侵蚀能力较强,但不同掺量的纳米SiO2对抗氯离子侵蚀能力影响不大,即纳米材料的掺量到达一定含量,就能提高氯离子的抗渗透性能。

  (4)通过建立纳米SiO2刚性防水混凝土抗硫酸盐侵蚀寿命预测模型,研究了掺加纳米SiO2混凝土的寿命预测,经过分析表明,掺加2.5%纳米SiO2的刚性防水混凝土较普通刚性防水混凝土的寿命提升2.1倍。

  (5)通过在普通混凝土外侧涂抹防水涂料,研究了养护龄期及防水涂料的涂量对混凝土防水抗渗能力的影响。研究表明,涂抹防水涂料的混凝土较未涂抹防水涂料的混凝土吸水量和吸水系数均在混凝土养护初期(7天龄期)下降幅度较大,后期下降幅度逐渐减小,有趋于稳定的趋势。(6)混凝土累计吸水量和吸水系数均均随着佳固士喷涂量的增加而呈减小趋势。随着佳固士喷涂量的增加,各等级混凝土累计吸水量之间的差异呈逐步减小趋势。当佳固士涂量达到400ml/m2时,尤为明显,但300ml/m2和400ml/m2佳固士对吸水系数的影响不是很明显。

  (7)在施工前要多方对比材料品质,进行科学、合理、综合分析,做好人员安排和分配。严格把控混凝土质量,选择优质混凝土材料,使工程质量有保证。施工时重点检查节点处的作业质量,防止节点出水。

  7.2展望

  通过本文对地下室混凝土工程防水抗渗设计及相关技术方面的研究,得到了部分工程中所需试验结果,但本文仅限于室内试验,未在实际地下室防水工程中加以运用,此外还有许多研究空间需在下一步中体现。

  (1)混凝土的微观分析是需要的,例如混凝土微观结构的XRD试验和SEM试验等,均可对加入不同类型外加剂混凝土性能的变化起到解释说明作用,另可根据微观试验分析混凝土加入外加剂后形成不同类型的结构及化学成分,从而分析外加剂对混凝土的作用机理,因此说混凝土微观结构试验可在下一步研究中进行。

  (2)目前,纳米材料已在建筑工程领域进行了大范围的应用和研究,目前需对不同纳米材料的功能及对混凝土性能的影响进行全面的汇总和分类,相关部分应制定出不同的应用标准,如在地下室工程中,应用何种纳米材料最能起到防水抗渗作用,从而为实际工程提供参考。

  参考文献

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