3.2.2防水混凝土的配置

2

讲解法

防水混凝土

具有高的抗渗性能，并达到防水要求的一种混凝土。

按配制方法主要可分为四种：

(1)改善级配法防水混凝土；

(2)加大水泥用量和使用超细粉填料的普通防水混凝土；

(3)掺外加剂的防水混凝土；

(4)采用特种水泥的防水混凝土。

防水混凝土抗渗标号是根据其最大作用水头与建筑物最小壁厚的比值来确定的。

它的施工要求浇注均匀、避免离析、振捣充分、加强潮湿养护，并且严格控制水灰比。

主要用于经常受压力水作用的工程和构筑物。

防水混凝土等级：P4、P6、P8、P10、P12五个级别

指南

防水混凝土也称结构自防水，可通过调整混凝土的配合比或掺加外加剂、钢纤维、合成纤维等，并配合严格的施工及施工管理，减少混凝土内部的空隙率或改变孔隙形态、分布特征，从而达到防水（防渗）的目的。在GB 50108-2008《地下工程防水技术规范》中规定：一、二、三级明挖法地下工程防水设防应包括一道防水混凝土。

防水混凝土为在0.6兆帕以上水压下不透水的混凝土。

防水混凝土分为：、

①普通防水混凝土。所用原材料与普通混凝土基本相同，但两者的配制原则不同。普通防水混凝土主要借助于采用较小的水灰比 (不大于0.6)，适当提高水泥用量（不小于320公斤/米3）、砂率(35～40％)及灰砂比(1:2～1:2.5),控制石子最大粒径，加强养护等方法，以抑制或减少混凝土孔隙率，改变孔隙特征，提高砂浆及其与粗骨料界面之间的密实性和抗渗性。普通防水混凝土一般抗渗压力可达0.6～2.5兆帕，施工简便，造价低廉，质量可靠，适用于地上和地下防水工程。

②外加剂防水混凝土。在混凝土拌合物中加入微量有机物（引气剂、减水剂、三乙醇胺）或无机盐（如氯化铁），以改善其和易性，提高混凝土的密实性和抗渗性,引气剂防水混凝土抗冻性好,能经受150～200次冻融循环，适用于抗水性、耐久性要求较高的防水工程。减水剂防水混凝土具有良好的和易性,可调节凝结时间,适用于泵送混凝土及薄壁防水结构。三乙醇胺防水混凝土早期强度高，抗渗性能好，适用于工期紧迫、要求早强及抗渗压力大于 2.5兆帕的防水工程。氯化铁防水混凝土具有较高的密实性和抗渗性，抗渗压力可达2.5～4.0兆帕，适用于水下、深层防水工程或修补堵漏工程。

③膨胀水泥防水混凝土。是利用膨胀水泥水化时产生的体积膨胀，使混凝土在约束条件下的抗裂性和抗渗性获得提高，主要用于地下防水工程和后灌缝。

高膨胀混凝土防水剂的防水原理

配制混凝土时，在水泥中掺入适量的高膨胀混凝土防水剂(以下简称HEA防水剂)，由于其含有较多的CA，水化反应后产生大量的水化硫铝酸钙，其固体体积较水化铝酸钙增加2倍多，使混凝土产生了膨胀。这种膨胀产生2个作用： (1)在有钢筋等因素约束下，使混凝凝土内部产生0.2～0.8 MPa的预应力，能有效地补偿混凝土的干缩并防止开裂。 (2)水化硫铝酸钙具有填充毛细孔缝作用，使混凝土中孔径下降，总孔隙减少，大大改善了混凝土中孔隙结构的分布，使混凝土更加密实，显著提高混凝土的抗裂防渗性能。HEA防水剂参与的水化反应如下： 3CA+3CaSO4·2H2O+32H2O→C3A·3CaSO4·32H2O +2(Al2O3·3H2O)

K2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3+13Ca(OH)2+5CaSO4+78H2O→3C3A·2CaSO4· 32H2O+2KOH

HEA防水剂的性能

如上所述，HEA防水剂在水化反应后产生大量的水化硫铝酸钙，因而使混凝土具有很好的膨胀性能。在掺量为6%～12%(等量取代水泥)时，14 d限制膨胀率一般在0.0 2%～0.04%。 HEA防水剂由于含有与自身相溶性良好的高效减水成分及其它功能外加剂，故能显著改善混凝土的流动性和施工、泵送性能。因此，HEA是一种多功能复合型防水剂。 HEA防水剂具有缓凝作用，能够延长混凝土凝结时间。普通混凝土初凝、终凝时间分别为6 h 25 min、9 h 10 min，而HEA混凝土分别为8 h、10 h 15 min。凝结时间可根据工程需要进行调整，这对商品混凝土及大体积混凝土非常有利。 HEA防水剂由于具有良好的减水效果，故可使混凝土水灰比大为减少，混凝土密实性提高；加之HEA有少量超高活性材料，对水泥水化起到了强烈激发作用，从而促使混凝土强度有较大幅度提高。早期强度及28 d强度较普通混凝

土提高10%以上，特别是早期强度的提高，对提高工程结构的安全性及防止混凝土早期膨胀能的损失都是十分有利的。

在配制适当膨胀的大体积混凝土时，利用HEA防水剂缓凝、减水、微膨胀功能，调整其强度、水化热及水泥用量，可达到以下目的：一是可以降低水泥用量，降低水泥水化反应的水化热而不影响强度；二是通过缓凝作用推迟水化热放热峰值和收缩起始时间，使混凝土水化热峰值出现时间由原来的2～3 d延长到6～7 d，并使放热峰值降低15～20 ℃；三是HEA混凝土产生适度膨胀，具有良好的温差补偿效应，这对于大体积混凝土温差裂缝的控制，无疑将是十分有效的技术措施。

5 掺HEA防水剂混凝土设计要点

(1)在结构设计上仍按现行规范，对混凝土导入的0.2～0.8 MPa预压应力，在设计计算中不予考虑。 (2)止水带的设计要离开混凝土底板或开孔250 mm 以上。 (3)对薄壁构件，配筋分布应尽量均匀，不能过分集中；开孔和角隅附近易出现裂缝，周边应加密结构钢筋。 (4)配合比设计时考虑HEA防水剂的高效减水作用，避免拌合水用量过多造成混凝土离析。 (5)掺HEA防水剂混凝土结构在50 m以内可不设伸缩缝，超过50 m可用掺HEA防水剂混凝土膨胀加强带代替伸缩缝，实现连续无缝施工。

6 HEA防水剂在实际工程中的应用

某地国税局大楼地下室底板尺寸为：103 m×48 m×0.7 m，混凝土设计强度为C40，抗渗标号S8，采用HEA混凝土膨胀加强带进行无缝施工，具体做法如下： (1)膨胀加强带的混凝土设计强度提高到C45，宽度为2 m，沿长度方向共设2条，带内增加10 %～15%水平温度钢筋，掺13%HEA防水剂。 (2)C40级非膨胀加强带混凝土内掺9%HEA防水剂。 (3)施工结果：C40非膨胀加强带混凝土28 d强度达48.4 MPa，抗渗大于S12；C45膨胀加强带混凝土28 d强度达54.8 MPa，抗渗大于S12。

2008年第13期《交通世界》 141 (7月上) 《交通世界》

地下混凝土构筑物，长期受地下水

的浸透作用和渗透作用，防水效

能直接影响结构的安全使用功能和整个

建筑物的耐久性，还有其它一些地下构

筑物如排水方渠、排水管线，若防水效

能不佳，它自身的渗漏将污染环境 ,直

接影响人民的生活。因此在进行具有防

水要求的混凝土构筑物施工时，必须设

法保证它的防水效能，本文仅就此问题

从配合比设计上谈一些看法。

一般情况下，设计时不要过多地

顾及防水混凝土的强度标号。因为在规

范中已规定了防水混凝土的最少水泥用

量不低于320kg/m3

，水泥标号不低于

425#，最大水灰比为 0.6，而防水混凝

土的设计标号一般为 20MPa，在这种

条件下是能够达到的。因而设计时应注

重采取各种措施，增加混凝土的密实

性，隔断渗水通道，尽可能提高混凝土

的抗渗性能。主要措施有以下几种：

严格控制水灰比

水灰比除了影响防水混凝土结构

的抗压强度及抗渗性能外，还影响混凝