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聚丙烯纖維混凝土的防水機理及應用方法

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現(xiàn)今的建筑物向高、大、寬發(fā)展,平面形狀復雜,產生的約束力大而復雜,這樣混凝土裂縫就比普通混凝土結構的裂縫多得多,而高強、大流動度的混凝土密實性能滿足混凝土的抗?jié)B等級要求。所以從防水角度來看,應從過去注重混凝土的密實性轉向注重混凝土的抗裂性問題。

  一、混凝土的本體結構防水措施

 ?。ㄒ唬┡蛎浹a償型

  在混凝土中摻入適量膨脹劑,經水化反應生成32水硫鋁酸鈣結晶體產生膨脹,使混凝土凝結后體積微膨脹來補償混凝土的凝結收縮應力,從而達到抗裂目的,如UEA膨脹劑等。但存在以下特點:①可靠度低,受施工條件、環(huán)境等因素影響大,如在42h內不及時連續(xù)澆水養(yǎng)護,不但不膨脹反而會收縮開裂;②摻量的范圍較小,攪拌均勻度要求高,稍過量就會膨脹,產生裂縫或安全性不穩(wěn)而龜裂,量稍小則達不到效果。

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  在混凝土中摻入適量浮化的液態(tài)高聚物化學材料,使混凝土在拌合和凝結時高分子聚合物破乳,形成網狀結構,填充和堵塞混凝土中的毛細孔隙而達到防水作用。但由于此種材料價格昂貴,如氯丁膠乳、環(huán)氧乳液等,所以也不是很適合在實際工程中應用。

 ?。ㄈp水密實型

  通過摻加各類型的減水劑,減小單位體積中水泥和水的用量,使混凝土中的水化熱減小,減小混凝土的收縮裂縫,提高混凝土的密實性,達到密實防水的目的。但減水劑的用量必須嚴格控制。

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  一般是通過高分子材料與水泥中化學組分結合,生成具有憎水性的網狀化合物,分布在混凝土的顆粒之中,使水分子在混凝土之間的界面表面張力提高而產生憎水效果。但在實踐中很少單獨使用。

  (五)抗裂防水型

  在混凝土中摻入適量的微纖維,攪拌過程中微纖維均勻地擴散到混凝土中,由于微纖維與混凝土有極強的結合力和抗拉強度,每立方米混凝土中含有數(shù)千萬條的高抗拉強度的微纖維,從而產生了全方位的增強效果,削弱了混凝土的收縮應力,減少了混凝土收縮裂縫。堵塞混凝土中的道路,從而達到防水效果。

  綜上所述,抗裂防水措施在混凝土本體剛性防水措施中,具有設計、施工方便及經濟性等明顯的優(yōu)勢。聚丙烯纖維混凝土作為防水措施即屬于抗裂防水型。

  二、聚丙烯纖維混凝土的防水性能及機理

  混凝土專用聚丙烯纖維的物理性能如下:密實0.91g/cm3;抗拉強度276Mpa;極限拉伸15%;無毒;耐酸堿性極高;熔點165℃;燃點593℃;導電、導熱性極低。

  聚丙烯纖維混凝土的防水屬于剛性本體防水,通過改善混凝土的抗裂和抗?jié)B兩個途徑來提高防水性能。其防水機理建立在對混凝土的固結、收縮的微觀研究基礎上。

  (一)提高混凝土抗裂性能的機理

  聚丙烯纖維阻滯混凝土的塑性收縮裂縫的產生和限制裂縫的發(fā)展?;炷恋乃苄蚤_裂主要發(fā)生在混凝土硬化前,特別是在混凝土澆筑后4-5h內,此階段由于水分的蒸發(fā)和轉移,混凝土內部的抗拉應變能力低于塑性收縮產生的應變,因而引起混凝土內部塑性裂縫。摻入聚丙烯纖維后,由于其分布均勻,起到類似篩網的作用,減緩了由于粗粒料的快速失水所產生的裂縫,延緩了第1條塑性收縮裂縫出現(xiàn)的時間。同時,在混凝土開裂后,纖維的抗拉作用阻止了裂縫的進一步發(fā)展。試驗表明,混凝土塑性裂縫面積、裂縫最大寬度及失水速率均隨著纖維體積含量的增大而降低,說明聚丙烯纖維有效地提高了混凝土的抗裂性能。

 ?。ǘ┨岣呋炷量?jié)B性能的機理

  在混凝土中摻入適量聚丙烯纖維后,均勻分布在混凝土中彼此相粘連的大量纖維起了“承托”骨料的作用,降低了混凝土表面的析水與集料的沉降,從而使混凝土中直徑為50~100nm和大于100nm的孔隙含量大大降低,有效提高了混凝土抗?jié)B能力。此外,由于纖維的存在,減少了混凝土的收縮裂縫尤其是連通裂縫的產生,因而減少了滲水通道,提高了混凝土的抗?jié)B性能。聚丙烯纖維混凝土和素混凝土抗?jié)B性能試驗結果表明;纖維含量為0.5、0.7、1.0㎏/m3的聚丙烯纖維混凝土抗?jié)B能力分別比普通混凝土提高64%、73%和75%。

  由于以上分析可知,聚丙烯纖維可以大提高混凝土抗裂、抗?jié)B能力,作為混凝土本體剛性自防水的效果顯著。聚丙烯纖維加高效減水劑的防水方案,目前已為國內外眾多防水專家所肯定,可廣泛應用于地下室、屋面、蓄水池、污水池等工程。

  三、聚丙烯纖維混凝土的施工要點及注意事項

  聚丙烯纖維摻入混凝土中,除不適宜采用人工攪拌外,對攪拌及施工工藝無特殊要求,只要適當保證攪拌時間即可,一般為3~5min.攪拌可先將砂、石、水泥與水在攪拌機內均勻拌合后再加入纖維,亦可先將纖維與砂、石、水泥干拌后再加水濕拌,整個攪拌時間較拌制普通混凝土適當延長1~2min.為改善拌合物的和易性,可摻加適量的引氣劑、減水劑或高效減水劑,也可摻入不超過10%的粉煤灰。拌合好的纖維混凝土由攪拌站運至工地,時間不應超過30min;否則應在混凝土運到工地后再加入聚丙烯纖維。

  四、聚丙烯纖維混凝土在防水工程中的應用實例

 ?。ㄒ唬┥虾H鸢矎V場地下室外墻工程

  上海瑞安廣場2層地下室面積為1100㎡,基礎埋深-0.8m。因受地鐵影響,地下室分兩期施工,第1期外墻總長約250延m,采用普通防水混凝土C50,數(shù)月后發(fā)現(xiàn)有數(shù)10條垂直細裂縫,滲入嚴重。第2期外墻總長約70延m,混凝土設計強度等級C50。采用寧國42.5R普通硅酸鹽水泥、中砂、5~25㎜連續(xù)級配碎石,摻加一定量的Ⅱ級粉煤灰和聚丙烯纖維及混凝土外加劑。實踐證明,纖維混凝土對防止墻體細裂縫的出現(xiàn)是有效的。后來又在污水池、水箱等結構中應用,至今,這批纖維混凝土構筑物均未發(fā)現(xiàn)因干縮而引起的微細裂縫,無滲漏現(xiàn)象。

 ?。ǘV州萬景臺地下室工程1998年8月廣州市距珠江邊僅20m在萬景臺工程3層地下室基坑支護采用噴錨網工藝,考慮基坑臨江面抗裂抗?jié)B要求高,僅在該面的噴射混凝土中加入0.07%體積摻量的聚丙烯纖維(不臨江的另外三面未摻入纖維)。工程完工后,盡管該面水壓較高,但未發(fā)現(xiàn)裂紋,僅在兩邊錨頭有輕微滲水;而其他三面均發(fā)現(xiàn)了不同程度的裂縫,多處錨點滲漏嚴重,說明聚丙烯纖維對控制和防止混凝土的塑性收縮裂縫、提高抗?jié)B性有顯著功效。

  五、結語

  在混凝土(砂漿)中添加適量聚丙烯纖維是克服其開裂的有效途徑,纖維在混凝土(砂漿)中形成的亂向支撐體系,會產生一種有效的二級加強效果,能較大幅度提高混凝土的抗?jié)B性和抗裂性。

發(fā)布:2007-07-25 11:28    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關閉]
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