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YNB 高性能抗裂防水剂的研究与应用
李茂生, 王言霆, 杨 勇, 张 霞, 苏志凤
( 中建施工新技术研究所, 山东济南 250100)
砼作为当今用量最大的建筑材料之一, 广泛用于工业与民用建筑、水利、城建、交通、能源、农林、港口等工程, 随着社会文明的不断进步, 建筑业的迅速发展, 推动了砼技术的巨大进步, 砼正朝高强、高性能( HPC) 方向发展, 但混凝土是一种非匀质脆性材料, 由骨料、水泥石以及存留其中的气体和水组成, 在温、湿度变化的条件下, 硬化并产生体积变形, 由于各种材料变形不一致, 互相约束而产生初始拉压力, 造成骨料与水泥石非结面或水泥石本身之间出现裂缝。在砼工程中, 往往强调砼的强度, 而忽略了砼的耐久性问题, 国内砼工程普遍出现裂缝、渗漏现象, 由于砼的裂缝是影响砼耐久性的重要因素, 因此, 研究怎样防止砼开裂已显得非常重要。在这里我们主要从砼外加剂材料上, 通过在砼中引入微膨胀、减缩、保水、增粘、增稠、减水组分、缓凝、引气、稳泡组分来减少砼自缩、干缩、温差裂缝, 增加砼密实度, 减少砼的有害孔, 并在砼中形成难溶的针状晶体, 填充、切断、堵塞了砼的毛细孔, 同时与水泥在砼中生成一种憎水性不溶物质, 来提高砼的防水能力, 使砼抗渗>P12。
1 技术原理
1. 1 裂缝产生的原因
砼裂缝产生的原因主要是荷载引起的裂缝和砼变形引起的裂缝。荷缝引起的裂缝称之为结构裂缝, 在这里我们不去研究, 我们重点研究砼变形裂缝,即温差裂缝、收缩裂缝、砼不均匀沉降引起的裂缝。
1. 2 防止砼裂缝产生的措施
1. 2. 1 防止砼收缩裂缝
众所周知, 砼有 热胀冷缩!和 湿胀干缩! 的
现象, 砼本身也会产生自缩。防止砼干缩途径有:（1） 加入适宜适量的膨胀组分, 补偿砼产生收缩, 在钢筋砼中建立0. 2~ 0. 7MPa 的预压应力。（2） 加入适宜适量的减缩组分, 主要是降低毛细孔水表面张力。根据
主要降低水表面张力, 扩大接触角。
3. 做好养护工作, 防止出现凹液面。
1. 2. 2 防止砼出现温差裂缝
大体积砼中, 砼中水化放热过分集中导致内外温差较大, 使砼产生温差应力, 导致温差裂缝产生, 防止温差裂缝的途径: 在砼中引入适宜、适量的缓凝组分, 使砼中水泥均匀、缓慢水化、硬化, 降低水化热峰值, 延长水化热峰值的出现, 这样减少砼内外温差, 减少砼温差裂缝的产生。
1. 2. 3 防止砼不均匀沉降产生的裂缝
当今砼施工, 普遍采用泵送技术, 一些施工单位施工技术较落后, 盲目地认为砼坍落度愈大愈好, 过分强调入泵的流动性, 而忽视了砼成型后的质量。砼的坍落度控制在一定范围内, 确保其具有良好的粘聚性、保水性, 减少砼的泌水, 防止成型砼的水分蒸发, 防止沉降收缩裂缩产生, 其途径有: 1 引入适宜适量的增粘组分, 这样能减少砼的不均匀沉降。2. 引入保水组分, 减少成型后砼泌水量和防止水分蒸发。3增加横向钢筋配筋率,防止裂缝的竖向贯通。
1. 3 提高砼自防水能力
砼裂缝得到控制并不能代表砼就能有较好的抗渗能力, 在控制砼裂缝产生的同时, 还应提高砼的密实性, 防止砼的毛细孔贯通。主要措施有: 1在砼中引入适宜、适量的减水组分, 降低砼的水灰比, 提高砼强度和砼的密实性;2 在砼中加入适宜、适量的引气、稳泡剂, 阻断毛细孔的贯通; 3在砼中引入活化组分, 使砼中的水泥能较充分水化、硬化, 生成难溶的针片状晶体, 填充、切断堵塞毛细孔;4添加适宜适量的有机、无机防水组分, 能与水泥反应生成一种憎水性不溶物质, 填充孔隙,改善砼的抗渗性能。
2 试验研究
通过对以上机理的分析, 我新技术公司在大量试验基础上, 最终确定了YNB 高性能抗裂防水剂的配方。此YNB 高性能抗裂防水剂具有微膨胀、减缩、塑化、保水、增粘、引气、稳泡、防水、缓凝、保塑等功能组分; 可以提高砼的抗裂能力和砼自防水性能。
2. 1 YNB 高性能抗裂防水剂对砼膨胀率、收缩率比、坍落度、含气量、凝结时间及泌水量的影响( 见表1)
2. 2 YNB 高性能抗裂防水剂对砼强度的影响
YNB 高性能抗裂防水剂对砼强度的影响如图1 所示, 与普通砼相比( w/ c= 0. 40) , R7 >126%, R28 >116% 。
2. 3 YNB 高性能抗裂防水剂对砼抗渗性能的影响
YNB 高性能抗裂防水剂对砼抗渗性能的影响如图2 所示, 与普通砼相比( w / c= 0. 40, P.032. 5R) , 7 天砼抗渗等级是普通砼的2. 0 倍, 28天抗渗能力是普通砼的3. 0 倍。
2. 4 掺YNB 高性能抗裂防水剂对收缩值的影响见表2 与图3。
2. 5 掺YNB 对砼裂缝宽度的影响。图4
2. 6 掺YNB 对砼温升及水泥水化的延缓作用的影响。图5
3 YNB 高性能抗裂防水剂应用于砼中的技术经济效益( 见表3)
由表中可以看出, YNB 高性能抗裂防水剂无论在技术上, 经济上都优越于掺YNB- 6+ JEA的方案。
4 采用YNB 高性能抗裂防水剂进行砼施工的综合措施。
( 1) 水平配筋率适当加大, 且布置合理捆扎结实。
( 2) 优选中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥选用粒形好, 连续级配的碎石, 最大粒径小于31. 5mm 且含泥量、泥块含量少) 0. 5%; 选用中砂Mx = 2. 4- 3. 0, 含泥量小于3. 0% , 泥块)1. 0% ; 选用优质粉煤灰或掺合料代替部分水泥,降低水泥用量。
( 3) 降低mwo、w/ c 控制在0. 4- 0. 6 为宜。
( 4) sl入泵控制在140- 160mm 为宜, 减少砼拌和物的泌水率。
( 5) 在保证砼和易性情况下, 尽量降低砂率。
( 6) 计量须准确。
( 7) 搅拌均匀, 搅拌时间控制在一定范围, 不宜过长过短, 控制砼的出机及浇筑温度。
( 8) 砼运输过程中, 落差大于2m 的需留溜槽或串筒。
( 9) 模板支附要合理, 保证模板的牢固性和清洁, 尽量降低其吸水率。
( 10) 砼成型Q 时防漏框或过振。
( 11) 加强早期砼的保温、保湿工作( 养护) 。
( 12) 在砼终疑前及时进行抹面压光。
( 13) 防风吹日晒。
( 14) 砼强度未达到时, 严禁上人作业或过早拆模。
5 工程应用
5. 1 YNB 高性能抗裂防水剂在山师大高层住宅工程中的应用山师大高层住宅一号楼是中建八局一公司第四经理部施工的工程, 地下室、底板、墙板于2001年8 月施工, 采用我单位研制的YNB 高性能抗裂防水剂配制大流动商品砼进行施工, 代替了YNB- 6+ JEA 的施工方案, 共应用6000m3C40 P8 砼,YNB 高性能抗裂防水剂130 余吨, 砼Slo =220mm, Slt= 45min ∋205mm, 砼流动性、粘聚性、保水性较好, 无泌水现象。先后对砼浇筑成型、养护进行了监控, 经中建八局一公司中心试验室检测, R28= 49. 2Mpa, 抗渗> P12。现场砼光洁, 基本无裂缝, 裂纹最大宽度小于0. 050mm, 该工程取得了较好的技术经济价值, 受到了甲方的赞誉。
5. 2 YNB 高性能抗裂防水剂在晨鸣集团齐河板纸厂工程的应用
齐河板纸厂是由中建八局三公司承建的工程, 其C30P8F200 冷却塔, C30P8 纸浆池对砼抗渗、抗冻、强度提出了较高要求。要求砼无任何裂缝、渗漏, 在使用我单位研制的YNB 高性能抗裂防水剂( 共计70 吨) 后, 砼量达4000 方, 砼初始坍塔度大于等于200mm, 砼成型硬化后光滑、无缝,R28= 37. 2Mpa, 抗渗等级> P10, 抗冻等级大于F200, 大大提高了砼耐久性, 为施工单位解决了砼抗渗、抗冻、强度等技术难题。
5. 3 YNB 高性抗裂防水剂在商品砼中的应用
济南建泽商品砼有限公司、鲁冠商品砼有限公司、城建搅拌站、金銮商品砼有限公司先后使用我单位研制的YNB 高性能防水剂500 余吨, 配制C30P8、C45P8、C40P12、C50P12 砼, 应用流动、泵送抗渗砼共计25000 方, 在国华经典、中房大厦、出版社、将军花园、艺术学校等诸多工程应用中, 砼工程质量优良, 砼表面光洁无裂缝, 内部密实, 强度
抗渗均高于设计要求, 创造了较好的社会技术效益。
6 结 论
( 1) YNB 高性能抗裂防水剂能显著改善砼拌合物的和易性, 提高其施工性能。
( 2) YNB 高性能抗裂防水剂能显著提高砼的自身膨胀能力和降低其收缩性, 能防止砼收缩裂缝和不匀质性沉降裂缝的产生, 提高了砼的耐久性。
( 3) YNB 高性能抗裂防水剂能显著提高硬化砼的强度和抗渗能力。
