维普资讯 http://www.cqvip.com 广东建材２００７年第８期 水泥与混凝土 抗渗混凝土的配制与试验 梁必通 （云浮市建设工程质量检测站） １混凝土的抗渗性及工程结构的抗渗要求 混凝土对液体或气体渗透作用的抵抗能力，称为混 方，则应选用普通水泥，而不宜采用火山灰水泥和粉煤 灰水泥。（特别是火山灰水泥），因为需水量较大，对抗冻 凝聚力的抗渗性，它直接影响混凝土的耐久性（从而影 响工程结构的使用寿命）。例如，一些有害的液体或气体 渗入混凝土后，将对混凝土产生侵蚀作用，使混凝土变 质；压力水分的侵入，会使混凝土中的Ｃａ（０Ｈ） 不断被 析击，最终导致混凝土崩溃：水分和空气的侵入，将使筋 混凝土内的钢筋锈蚀而产生体积膨胀，造成混凝土保护 层的开裂和剥落等等。混凝土的抗渗性还决定混凝土饱 水的难易程度，因此对混凝土的抗冻性也有重要意义： 抗渗性不良者易被水分饱和，气温低至零下时会遭受冻 害。因此，许多工程结构，例如混凝土储油罐、蓄水塔、压 力管道以及地下建筑工程，对所用混凝土都有抗渗要 求。ＧＢ５０１０８—２００１《地下工程防水技术规范》就从地下工 程的埋置深度，提出了抗渗混凝土（ｔｇ称防水混凝土）的 设计要求： 表１地Ｔ＿Ｔ－程防水混凝土的设计抗渗等级 工程埋置深度（ｍ） 设计抗渗等级 ＜ｌ０ Ｓ６ ｌ０～２０ Ｓ８ ２０～３０ Ｓｌ０ ３０～４０ Ｓｌ２ 工程实践中，混凝土的抗渗等级还应比表１的规定 提高一个等级即０．１ＭＰａ。例如，工程埋深为地下１５ｍ，设 计要求混凝土抗渗等级为Ｓ８，即经受住０．９ＭＰａ的抗渗 试验，但施工配合比要能经受１．０ＭＰａ的抗渗试验。 ２抗渗混凝土的配制技术 配制抗渗防水混凝土，首先要选择适当的原材料， 包括水泥、砂、石、外加剂和矿物掺合料。ＧＢ５０１０８—２００１ 规定，抗渗防水混凝土使用的水泥，强度等级不应低于 ３２．５ＭＰａ；水泥品种，在不受侵蚀性介质和冻融作用的地 方，宜采用普通水泥、硅酸盐水泥，火山灰水泥、粉煤灰 水泥，矿渣水泥等，但使用矿渣水泥时必须掺用高效减 水剂。在受到侵蚀性介质作用的地方，则应查明这些介 质的性质，分别选用不同的水泥。在受到冻融作用的地 性不利。抗渗防水混凝土最忌混凝土开裂。为了减少或 防止开裂，应优先选用水化热低和早期强度稍低的水泥 （不宜使用早强型水泥）。研究证明，水泥强度发展较慢 时，形成的水泥石比较密实，有利于混凝土抗渗性能的 提高。抗渗防水混凝土所用的砂、石，石子最大粒径不宜 超过４０ｍＥ，泵送时还应满足不大于输送管径１／４的要 求。石子的含泥量应小于１．０％，泥块含量应小于０．５％。 砂宜采用中砂，含泥量应小于３．０％，泥块含量应小于 １．０％。因为使用细砂混凝土更容易产生裂缝，而砂、石中 带入的泥土会严重削弱水泥与砂、石的粘结力，并且土 粒体积不稳定，湿胀干缩过程对混凝土产生很大的破坏 作用。石子粒径对混凝土抗渗性的影响则是，石子粒径 越大与水泥砂浆之间的干缩变形差值越大，越容易在界 面产生微裂缝。施工时也越容易在石子下方形成水囊， 硬化后成为孔穴，这些都成为水渗透的通路，因此抗渗 混凝土用的石子最大粒径必须。在抗渗混凝土配制 时，适当加入外加剂和活性矿物掺合料有利于提高抗渗 性。例如减水剂可以在维持必要的施工坍落度的条件下 减小水灰比，而水泥浆体的水灰比越小，混凝土的渗透 性越低（抗渗性越好）；活性矿物掺合料则可以在后期与 水泥水化过程中产生的Ｃａ（０Ｈ） 进行化学反应，生成具 有胶凝性质的稳定的水化硅酸钙凝胶填充在早期形成 的孔隙处，既提高混凝土的强度，又提高密实性、降ｉＬ￣：ｆＬ 隙率和缩小孔径，这对提高混凝土抗渗性都十分有利。 因为混凝土中过多片状的Ｃａ．（０Ｈ） 结晶对强度与密实 性都有害。 抗渗防水混凝土的配合比，应符合以下规定：①水 泥不得少于３２０ｋｇ／ｍ。，掺有活性矿物掺合料（如符合相 应规范和标准的粉煤灰、磨细矿渣粉，沸石粉等）时，水 泥用量不得少于２８０ｋｇ／ｍ。。因为水泥用量过低难以拌制 出密实性良好的混凝土。水泥用量也不宜过高（不宜超 过４００ｋｇ／ｍ。），因为水泥量过高时，水化热高，收缩也大， 都不利于抗渗性的提高。②砂率宜为３５％￣４０％，泵送施 工的抗渗混凝土可达４５％。因为砂浆的抗渗性比混凝土 一４５— 维普资讯 http://www.cqvip.com 水泥与混凝土 好，适当提高砂率改善和易性，可使拌合物获得最大的 流动性并保持良好的粘聚性和保水性。确定最佳砂率， 可按选定的水灰比保持水泥用量不变的条件下调整砂 率，坍落度最大的配比，其所用砂率为最佳砂率。③灰砂 比宜为１：１．５～１：２．５，水灰比不得大于０．５５。研究试验 广东建材２００７年第８期 ３抗渗防水混凝土的试验 为了确保施工效果（尤其是重要工程），抗渗混凝土 试配时应进行抗渗试验。但在试配时我们采用了三个不 同的水灰比，如果都做抗渗试验，工作量太大，也没有必 要，只要用水灰比最大的配合比进行抗渗试验就行。若 证明，灰砂比１：１～１：１．５的时候，水泥用量尽管较大， 水灰比最大的配比，抗渗性能满足设计要求，则其它配 但砂子含量不足，混凝土因水泥浆过多而收缩过大，开 合比就都能满足要求。另外要注意，抗渗性能满足设计 裂倾向较大。反这，灰砂比达１：３时，砂率偏高，拌合物 较干而粘结性能差，混凝土密实性下降。至于水灰比，对 混凝土的密实性影响更大，它决定混凝土内毛细管网的 数量、孔径和分布。在其它条件相同的情况下，水灰比越 大，混凝土抗渗性越差。因为水化反应剩余的过多游离 水会在混凝土硬化阶段逐渐蒸发，形成大量通道，使混 凝土的吸水性与渗透性增大。只有采用较小的水灰比混 凝土硬化后内部才密实，孔隙率（尤其是孔径）变小，抗 渗性提高。④防水抗渗混凝土宜使用外加剂，尤其是减 水剂、引气剂或引气型减水剂，此外还可用膨胀剂、防水 剂等。掺引气剂或引气型减水剂时，应注意控制混凝土 的含气量在３％～５％的范围内。过低，效果不明显；过高， 使混凝土强度下降。适量掺入引气剂提高混凝土抗渗性 的原理是：这种憎水性表面活性剂能显著降低水的表面 张力，在混凝土中（经过搅拌过程）会产生大量密闭、稳 定而均匀的微小汽泡。这些微小气泡互不连通而体积微 细、数量众多（间隔约０．１姗就有一个），使得混凝土中 的毛细管变细小，曲折而且分散，渗水阻力大大增加（抗 渗性明显提高）。引气剂对混凝土抗渗性的影响见表２： 表２弓ｌ气剂对混凝土抗渗性的影响 引气剂名称、掺量 含气量 吸水率 抗渗压力 透水高度 （×１０ ） （％） （％） （ＭＰａ） （ｃｍ） ０ ｌ ｌｏ．１ ｌ＿４ 松 香 １．０ ４．５ ９．３ ＞２．２ ｌ２．０ 酸 ３．０ ５．５ ９．２ ＞２．２ ｌ１．５ 钠 ５．０ ６．５ ９．１ ＞２．２ ｌ１．０ 抗渗混凝土配比设计时，先按常规计算满足强度要 求所必需的水灰比，再按表３检验是否满足抗渗要求。 试配的三个水灰比都应小于表中规定限值。使用减水剂 时，这个要求应是容易满足的。 表３抗渗防水混凝土（允许的）最大水灰比 抗渗等级 最大水灰比（ｗ／ｃ） ｃ２ｏ￣ｃ３ｏ混凝土 ｃ３ｏ以上的混凝土 Ｐ６ ０．６０ ０．５５ Ｐ８～Ｐｌ２ ０．５５ ０．５０ Ｐ１２以上 ０．５０ ｏ．４５ ——４６—— 要求，则其它配合比就都能满足要求。另外要注意，抗渗 混凝土试配时所取的抗渗等级应比设计要求提高 ０．２ＭＰａ，即具有必要的富余才能保证所确定的配比在工 程验收时有足够的质量保证率。 混凝土抗渗试验通常采用顶面直径１７５ｒａｍ、底面直 径１８５ｒａｍ、高１５０ｒａｍ的圆台型试件（将受试的配比制成 这样的试件）。试件成型后标准养护至规定龄期后用 ＨＳ一４Ｏ型混凝土抗渗仪试验透水压力。对试件进行加压 的方法有两种：一是“逐级加压法”，二是“一次加压法”。 前者的试验水压从０．１ＭＰａ开始，每持压８小时后，增加 水压０．１ＭＰａ，直到所有的六个试件中有三个试件的端 面出现渗水现象为止。混凝土的抗渗标号以这六个试件 中有四个试件尚未出现渗水时的最大水压计算，即 Ｓ＝ＩＯＨ一１ 式中： Ｓ一抗渗标号； Ｈ一六个试件中有三个渗水时的水压，ＭＰａ。 后者（“一次加压法’，）则是一次就加压到０．８￣Ⅱ）ａ， 然后持压２４小时卸压。卸压后将试件从模套中取出，用 压力机平均劈开，再将劈开面作１０等分，在这１０个分 点处量出渗水高度，以１０个分点渗水高度的平均值作 为该试件的渗水高度，然后将六个试件渗水高度再平均 作为该组试件的渗水高度。依据渗水高度，可按以下公 式计算相对渗透系数Ｓ ： ¨ｎ２ Ｓｋ＝ 式（１） 厶ｌｎ 式中： Ｓ 一相对渗透系数（ａｍ／ｓ）； ＤＩＩｒ平均渗水高度（ｃｍ）； Ｈ一水压力，以水柱高度表示（ｃｍ）； Ｔ一持压时间，（ｈ）； Ｍ一混凝土的吸水率，一般取为０．０３ 也可以计算抗渗标号： 维普资讯 http://www.cqvip.com 广东建材２００７年第８期 水泥与混凝土 水泥混凝土路面质量、病害问题的探讨 刘杰孙延伟 （广州市市政工程监理有限公司） 摘 要：近几年水泥混凝土路面在高速公路、城市快速路的建设中应用比较普遍。现就其在施工及 运营使用中出现的几种常见的病害产生的过程进行探讨。 关键词：混凝土路面：病害；探讨 １概述 当前水泥混凝土路面在高速公路、城市快速路的建 设中应用比较普遍。但因工程质量控制方面的欠缺，在 运营使用中常出现混凝土路面的裂缝、断板等问题，造 成维护费用的增加，为了更好的控制混凝土路面的质 量，针对在施工中常见的混凝土路面质量问题及其预 缩裂纹； 硬化后，主要由于施工不规范及材料质量问题产生 裂缝，主要有因水份蒸发，使干缩产生的拉应力大于混 凝土的抗拉强度而产生的干缩裂缝。主要原因：水泥中 的硅酸二钙可产生肢体及铝酸三钙水化时需大量的水， 养护过程中膨胀值大，干燥时收缩引起体积变化；混凝 土中的用水量及骨料大小及级配对干缩裂缝的产生也 有很大的关系。再者是由于温度而产生裂缝；基层的裂 缝未及时处理造成的反射裂缝及因水泥安定性不良，因 防，总结作者多年来在施工管理监理工作的经验与大家 共同探讨。 ２混凝土路面的质量病害及产生原因 ２．１裂缝 可分为硬化前、硬化后两个过程。 拌和物温度过高，水及沙石料中有害杂质及其活性材料 与水泥中碱反应等由于材料不良而引起裂缝。 ２断板 裂缝主要是在施工过程中产生，其原因：从时间上 ２．断板现象常见于公路的运营使用过程中产生，产生 硬化前，混凝土处于流塑性状态由于各种组成材料 的原因除路面结构组合设计、排水设计存在的问题外主 的密度不同、内部自由水析出，在未抹面前引起沉降收 要是基层施工质量、混凝土的强度、切缝时间的把握、灌 表４混凝土抗渗标号与相对渗透系数的关系 抗渗标号 Ｓ１ 表５混凝土抗渗标号与相对渗透系数的关系（修正） 抗渗标号 Ｓ１ Ｓ２ Ｓ４ Ｓ６ 相对渗透系数 Ｓｋ（ｃｍ／ｓ） ０．３９１×１０一 抗渗标号 相对渗透系数 Ｓｋ（ｃｍ／ｓ） Ｓ８ ０．２６１×１０ 相对渗透系数 Ｓｋ（ｃｍ／ｓ） ０．３１６×１０１ ０．１５８×１０－７ ０．６６３×１０－８ ０．３３９×１０－８ 抗渗标号 Ｓ８ Ｓ１０ Ｓ１２ Ｓ１６ ￥３０ 相对渗透系数 Ｓｋ（ｃｍ／ｓ） ０．２１１×１０ ０．１４４×１０ ０．１０４×１０ ０．６２１×１０ ０．１９１×１０ Ｓ２ Ｓ４ Ｓ６ ０．１９６×１０一 ０．７８３×１０－８ ０．４１９×１０ Ｓ１０ Ｓ１２ Ｓ１６ ￥３０ ０．１７７×１０— ０．１２９×１０ ０．７６７×１０‘９ ０．２３６×１０‘９ ｓ：臣＋２２５￣ＥＨＴ－Ｉ一 抗渗试验最关键之处在于：试件在套入抗渗仪的模 套时，要保证两者连接处的密封良好，否则水会从侧面 流出使试验失败。此时只有停止试验，重新密封。 混凝土抗渗标号与相对渗透系数的关系见表４，但 有人对这一问题进行深入的研究和试验之后，对表４数 据进行了修正（见表５）。具体计算公式如下： ｃ：式中： Ｈ、Ｔ、Ｄｍ的意义与式（１）相同； Ｓ为抗渗标号； ∑ＨＴ表示逐级加压时各级的时间与水压乘积的总 和。 ０．０３×Ｄ ｓ × Ｘ ５．７６Ｘ１０ 显然，采用“一次加压法”比采用“逐级加压法”更方 便、快捷，尤其是试件的抗渗标号高时。 式中ｓ。：ｓ＋１，其余符号意义同前。● ——４７——
