水泥基渗透结晶型防水材料对混凝土吸水性能的影响.pdf

2 0 1 5年 第 1 2期 (总 第 3 1 4 期 ) Nu mb 1 2 i n 2 0 1 5 ( T o t a l No 3 1 4 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 MATERI AL AND ADM I NI CL E d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 1 2 0 1 7 水泥基渗透结 晶型 防水材料对混凝土 吸水性 能的影响 何原野， 刘清， 王克新。 廖文兵 ( 新疆大学 建筑工程学院， 乌鲁木齐 8 3 0 0 4 7 ) 摘要： 混凝土吸水性是影响混凝土耐久性能的重要因素。 采用相同配合比配制 C 3 0 混凝土， 对不 同养护龄期、 不同防水材料涂 量混凝土进行吸水试验 ， 研究水泥基渗透结 晶型防水材料对 C 3 0 混凝土吸水性能 的影响。 试验结果表 明： 防水材料涂量对吸水 性能的影响要大于养护龄期； 养护龄期对吸水性能略有影响 ， 龄期越长混凝土吸水性越差 ； 试验中混凝土吸水 g h内， 混凝土吸 水量与测试时间的平方根成线性 ： 关系， 超过 8 h 后 ， 混凝土吸水量增大 ， 慢慢趋于稳定 ； 随着防水材料涂量的增加， 混凝土吸水量 明显减小 ， 建议最佳涂量为2 5 0 m L m 。 关键词： 水泥基渗透结晶型防水材料 ； 混凝土； 吸水性能 中图分类号： T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 1 2 0 0 6 3 0 4 I n f l u e n c e o f c e me n t i t i o u s c a p i l l a r y c r y s t a l l i n e wa t e r p r oo f i n g ma t e r i a l s o n wa t e r a b s or b i n g p r o p e r t i e s o f c o n c r e t e HE Y u a n y e， L I U Q i n g， WANG Ke x i n， L I AO We n b i n g ( C o l l e g e o f A r c h i t e c t u r a l a n d C i v i l E n g i n e e ri n g ， X i a n g U n i v e r s i t y ， U r u m q i 8 3 0 0 4 7 ， C h i n a ) Abs t r ac t ： W a t e r a b s o r p t i o n p r o pe r t i e s o f c o n c r e t e i s a n i mpo r t a nt f a c t o r a f f e c tin g t h e d u r a b i l i t y o f c o nc r e t e I n o r d e r t o s t u d y the i n flu - e n c e o f t h e c e me n t i t i o us c a pi l l a r y c r y s t a l l i n e wa t e r p r o o fin g ma t e ria l s o n wa t e r a b s o r p tio n p r o p e rti e s o f C3 0 c o n c r e m， c o n f e c ti ng( 2 3 0 c o n c r e t e b y u s i ng the s a me mi x， d u r i n g t h e d i f f e r e n t c u rin g a g e wi t h d i f f e r e n t wa t e r p r o o f ma t e r i a l s c o a md a mou n t ， the i r wa mr a b s o rpt i o n p r o p e rti e s we r e the n e va l ua t e d Ex p e r i me n t r e s u l t s h o ws t h a t e f f e c t o f wa t e rpr o o f ma t e ria l c o a t i n g a mo u n t o n wa t e r a b s o rpt i o n p r o p e r t i e s i s b i ge r t h a n c u r i n g a g e Cu rin g a g e h a s s l i g h t l y i n flu e nc e o n wa t e r a b s o rpti on， wi th t h e a g e g r o wt h， the c o n c r e t e a b s o r b r e d u c e A l i n e a r f un c tio n o f s q u a r e r o o t o f time c o nl d d e s c r i b e we l l t h e wa t e r a b s o rptio n f o r c o n c r e t e wi t h i n 8 h o f t h e t e s t ， a fte r 8 h c o n c r e t e wa t e r a b s o rpt i o n i n c r e a s e s ， the n g r a d u a l l y t e n d s t o b e s t a b l e W i th the i n c r e a s e o f wa t e r p r o o f ma t e ria l c o a ti ng am o u n t ， c o n c r e m wa t e r q ua n t i t y d e c r e a s e s， the b e s t c o a t i n g we i g h t o f c a pi l l a r y c ry s t a l l i n e wa t e rp r o o fin g m a t e ria l s i s 2 5 0 mL m Ke y wor ds： c e me n t i t i o u s c a pi l l a j c rys t a l l i n e wa t e r p r o o f i n g ma t e ria l s； c o n c r e t e； wa t e r a b s o r pti o n p r o p e r t i e s 0 引言 混凝土材料 自身是一种多孔材料 ， 在水化硬化过程 中 会产 生化学收缩 、 冷缩 和干缩等现象 ， 易产生局 部开裂 而 形成微裂缝和孔 隙 ， 而其使用环境 中往往 有水分 ， 微 裂 缝和空隙的存在 使得水和 以水为 载体 的各种侵蚀性介 质 能够渗透进入混 凝土 ， 从 而 出现如钢筋 锈蚀破坏 、 冻融循 环破坏 、 混凝土碳化 、 碱骨料反应 、 硫 酸盐侵蚀等混凝 土性 能严 重退化现象 ， 即不可 避免地 存在耐久性 问题。 混 凝土的耐久性与渗透性有着密切的联 系， 渗透性是衡量混 凝土抵抗各种介质入侵的能力 。 混凝土 的吸水性能可 以很好的表 征混 凝土 的渗 透性 。 ， 因此 ， 研究 混凝 土的 吸水性能 ， 对深入 了解混凝 土材 料的劣化机理 ， 认识混 凝 土结构的耐 久性失 效过程 ， 以及如何 提高 混凝 土防水 性 能 ， 从而进一步提高混凝土的耐久性具有重要意义。 水泥基 渗透 结 晶型防水 材料 ( C e m e n t i t i o u s C a p i l l a r y C r y s t a l l i n e Wa t e r p r o o fi n gC C C W ) 作 为一种 能够 有效 提 高混凝土结构渗透性的材料， 逐渐受到大家的重视。 既往 研究已经证 明， 采用水泥基渗透结 晶型防水材料作 为混凝 土表面涂层 ， 能较好地起 到防水作用 。 但是 当前利用 国产辅料生产的 C C C W ， 其 产品众多 ， 且 由于地 区材料差 异造成的混凝土 自身不同 ， 制约了水性渗透型无机防水剂 的发展和工程应用 。 本试验用 的 C C C W， 即佳固士硅酸盐类 渗透结晶型液 态喷涂材料是 由清华大学研制 的一种新 型无机渗透结 晶 型防水材料 。 它采用纳米技术 ， 研制 出了“ 纳米硅酸盐 ” ， 因而具有渗透速度 快 、 渗透 深度 大和生成 晶体 量大等优 点。 它不仅能对混凝土表面能起到 防水 防护作用 ， 还 能显 著提高混凝土的抗盐害性能。 本试验采用佳 固士混凝土表面防水 防护材料 ， 对喷涂 的 C 3 0混凝土进行吸水性能试验 ， 测量不 同龄期、 不 同涂 量混凝土的吸水质量和吸水系数 ， 得到防水材料对混凝土 吸水性能的影响规律。 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 3 0 7 基金 项 目 ： 国家 自然科学基金项 目( 5 1 3 6 ：g 0 5 7 ) ； 国家 自然科学基 金项 目( 5 1 2 6 8 0 5 4 ) 6 3 1 试验原材料及混凝土配合 比 1 1 原材料 物理参数见表 1 。 ( 2 ) 细骨料 。 采用乌鲁木 齐地 区附 近砂 场生产 的砂 ， 技术指标见表 2 。 ( 1 ) 水泥。 选取天 山水泥厂生产 的 P O 4 2 5级水泥 ， ( 3 ) 粗骨料。 采用 4 7 5 2 5 m m连续级配卵石。 表 1 水泥的物理参数 表 2 砂的技术指标 ( 4 ) 水 。 采用乌鲁木齐地区自来水 。 ( 5 ) 防水材料。 渗透结 晶型混凝土表面防水防护材 料， 硅酸盐类液态喷涂材料。 1 2 配合 比 试验 昆 凝土设计强度为 C 3 0 ， 其配合 比见表 3 。 表 3 混 凝土 配合 比 2试 验 方 法 本 试验 主要研究不 同龄期 、 不同涂量对 C 3 0混凝 土吸 水性能 的影响。 试件尺寸为 1 0 0 mm x 1 0 0 mm x 1 0 0 mr n ， 每组试件 3块 ， 2 4 h 成型脱模 ， 不使用脱模剂 。 脱模后在浇 筑面正对面 ( 吸水面 ) 喷涂防水材料佳 固士 ， 涂 量分别 为 0 、 2 0 0 、 2 5 0 、 3 0 0 m L m 。 将其放入养 护室 内( ( 2 0 3 ) ， R H 9 5 ) 养护至龄期前 2 4 h 。 在 龄期 为 3 、 7 、 1 4 、 2 8 d时 进行 吸水试 验。 吸水试 验前将试 件在 1 0 5 的温度下烘 2 4 h ， 待在烘箱 中冷却 至室温后 ， 用石蜡对 吸水面垂直 的 四个侧面进行 密封 ， 然后将 吸水 面朝下放入容器 ， 试件 底 部用垫块垫起 ， 向容器 内加水 ， 直 至水液 面高出试件地 面 ( 5 1 ) m m， 在不 同的吸水时问 t 称 量试件 的质量变化 ， 得 到 t 时刻 的吸水 量 。 称量 时 间： 吸 水试 验 的前 4 h ， 每 隔 3 0 rai n 称量 ， 之后每隔 1 h 称量。 试验过程图片见 图 1 。 ( a ) 防水材料 喷涂 ( b ) 称重 图 1 混凝 土吸水试 验 3 试验 结果及分析 3 1 养护龄期对混凝土吸水质量的影响 图2是涂量为 0 ( 未涂 防水材料) 、 2 0 0 、 2 5 0 、 3 0 0 m L m 时? 昆 凝土的吸水质量随测试时间的变化规律 ， 从 图 2中可 以看 出： ( 1 ) 不 同涂量 、 不 同龄期 的混凝土吸水质量随时 问的 变化规律基本相 同， 曲线斜率第 1 h大 于第 2 8 h ， 在第 8 9 h时 曲线 斜率突然 增大 ， 超 过 1 1 h后 ， 曲线 趋于平 坦。 表 明吸水初期 1 h ， 吸水质量增加迅速 ； 在试验 第 2 6 4 8 h 吸水质量增加相对 缓慢 ； 在第 8 9 h时 吸水质量 突然 增大 ， 原因可能与混凝土 内部孔 隙分 布有 关 ， 此段 时间某 些毛细 管连通 造成吸水量突然增大 ； 超 过 1 1 h后增 势缓 慢。 ( 2 ) 龄期对吸水质量 的影响如 图2 ( a ) 所示 ， 随着龄期 的增加 ， 混凝土的吸水质 量减小 ， 3 d吸水质量 最大 ， 2 8 d 最小 ， 图2 ( b ) ( d ) 与图 2 ( a ) 规律相同； ( 3 ) 对 比图 2 ( a d ) 吸水 质量的极值与分布 ， 可以看 出龄期对初始吸水量 的影 响不 大， 且 随着 涂量 的增加 ， 龄 期对吸水质量 的影 响越 小 ， 如 图 2 ( d ) 涂量 为 3 0 0 m L m 时 ， 龄期对混凝土吸水量基本没有影响。 3 2 防水材料涂量对混凝土吸水质量的影响 图 3 是龄期为 3 、 7 、 1 4 、 2 8 d时混凝土的吸水质量随测 试 时间的变化规律 ， 从图 3中可以看 出： ( 1 ) 不 同龄期 、 不同涂量的混凝土吸水质量随 时间的 变化规律的趋势与养护龄期对混凝 土吸水质量 的影 响基 本相同， 曲线斜率第 1 h大于第 2 8 h ， 在第 8 9 h时曲 线斜率突然增大 ， 超过 1 1 h后 ， 曲线 趋于平坦 。 表 明吸水 初期 1 h ， 吸水质量增加迅速 ； 在试验第 2 8 h吸水质量增 加相对缓慢； 在第 8 9 h时吸水质量突然增大； 超过 I l h 后增势缓慢 。 ( 2 ) 龄期对 吸水质量的影响如图 3 ( a ) 所示 ， 随着涂量 的增加 ， 混凝土的吸水质量减小 ， 0 m L m 吸水质 量最大， 3 0 0 m L m 最小 ， 图 3 ( b ) ( d ) 与图 3 ( a ) 规律相同； ( 3 ) 对比图 3 ( a ) ( d ) 吸水质量 的极 值与分布 ， 可 以 看出涂量对初始吸水量的影响较大 ， 且 随着龄期 的增加 ， 对吸水质量 的影 响依 然较 大 ； 同时对 比图 3 ( b ) ( d ) ， 在 7 、 l 4 、 2 8 d 龄期时 ， 涂量 2 5 0 、 3 0 0 m L m 的吸水质 量变化 较接近 ， 说明两种涂量的防水效果较接近 。 3 3 防水材料 对吸水 系数 的影响 已有文献 1 1 1 2 分析结果表明， 吸水 系数与时间的 平方根 成正比， 根据本试验 的试验数据 ， 对前 8 h数据用 式( 1 ) 线性 函数进行拟合 ， 表 4为针对不同涂量时， 不同龄 1 2 0 1 0O 8 0 6 0 4 0 2 0 O 血I 面 * 螫 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 时 间 h ( a ) 0 r n L m 涂量 ( 未涂 防水材料 ) 时间， h ( b ) 2 0 0 mL m 涂 量 时间， h ( c ) 2 5 0 m L r r 【 涂量 时 间 h ( d ) 3 0 0 mL m 涂量 图 2 不同涂量混凝土吸水量 期试验值拟合 曲线的系数 A和 C 值 ， 如表 4所示 ， 方差 越接近 1 ， 拟合 曲线越好。 AW =A +C ( 1 ) 式中： w 混凝土的单位面积吸水 量 ， g m ； A吸水系数 ， g ( m h ) ； f 吸水 时间 ， h 。 1 2 0 1O O 8 0 60 4 O 2 0 0 1 2O 1 0 O 80 6 0 4 O 2 0 0 1 2 0 1 O O 8 0 6 0 4 0 2 0 0 1 20 1 0 O 8 0 6 0 40 2 0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 时间， h ( a ) 3 d 龄期 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 时 间， h (b ) 7 d 龄期 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 时 间 h ( c ) 1 4 d 龄期 0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 时间， h ( d ) 2 8 d 龄期 图 3 不同龄期混凝土吸水量 图4是根据测试前 8 h 数据画出 ， 可以发现 ： ( 1 ) 结合 图2 、 3看出 ， 试验中混凝土 吸水 8 h内， 混凝 土吸水量与测试时间的平方根成线性关 系， 混凝土单位面 积吸水质量随时间平方根 的变化趋 势相似 ， 呈线性关 系， 与文献 1 2 规律相似 ， 但时间不同 ； 超过 8 h后 ， 混凝土吸 水量增大 ， 慢慢趋于稳定。 表 4系数 A、 c及 只 2值 65 苣 睫 鲁 * 喧 ：班 L 吕 面 旧 ：狃 L 吕 * 嚏 I口= 22 56 bo mm LL ，mm ： I I ： l v = 2 2 7 9 5 x + 7 1 9 8 3 R = O 9 7 4 3 y = ： l o 9 9 3 9 468 x 3 - ： ：j ： t ! ； 。 一 - 2 4 ： 赫 zzs ss 0 0 5 1 1 5 2 2 5 3 h 。 f a ) 3 d 龄期 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 l y肚=2 01s3 6x+855TZ 。 二 一 。 ? -镌巍 ：磊耪y=72421x+ 三 职 -46 0 0 5 1 1 5 2 2 5 3 h 。 ( b ) 7 d 龄期 6 0 0 0 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 000 6 000 5 0 0 0 000 0 0 0 0 00 0 0 0 y = l 8 98 8 6 7 0 6 x ， r _ 73840 x+214 18 三 菘 =0 9 6 1 5 1 5 2 25 3 h 。 f c 1 1 4 d 龄期 0 05 1 1 5 2 2 5 3 h 。 f d ) 2 8 d 龄期 图4不同龄期混凝土的吸水系数 ( 2 ) 从表 4中可 以看出， 方差 大部分在 0 9 7 0 9 9 之间 ， 说明式 ( 1 ) 能够较好 的描述混凝 土吸水 系数 随时问 平方根 的变化规律。 ( 3 ) 从表4中涂量 2 5 0 、 3 0 0 m L m 不 同龄期 的吸水系 数 A值可 以看出， 两种涂量的防水效果非常接 近， 综合考 虑 ， 建议涂量为 2 5 0 m L m 。 4结 论 采用佳固士混凝 土表面防水 防护材料 ， 对喷涂 的 C 3 0 混凝土进行吸水性能试验 ， 结果表 明佳固士水泥基渗透结 晶型防水材料具有较好 的防水效果。 对不 同龄 期 、 不 同涂 量混凝土 的吸水质量和吸水系数的研究可得到如下结论 ： ( 1 ) 试验中混凝 土吸水 8 h内， 混凝 土吸水量与测试 66 时 间的平方根成线性关 系， 超 过 8 h后 ， 混凝土 吸水 量增 大 ， 慢慢趋于稳定 ； 混凝 土单 位面积吸水质量 随时问平方 根 的变化趋势相似 ， 呈线性关系。 ( 2 ) 防水材料涂量对 吸水性 能 的影 响要 大于养 护龄 期 。 龄期对初始吸水量 的影响不大 ， 且随着涂量的增加 ， 龄 期对吸水质量的影 响越小 ， 当涂 量为 3 0 0 m L m 时 ， 龄期 对混凝土吸水量基本没有影响。 ( 3 ) 涂量对初始吸水量 的影响较大 ， 且随着龄期 的增 加 ， 对吸水质量的影响依然 较大 ； 在 7 、 1 4 、 2 8 d龄期 时 ， 涂 量 2 5 0 、 3 0 0 m L m 的防水效果较为接近， 建议涂量为 2 5 0 mL m 参考文献 ： 1 刘杰胜， 余俊， 张宗旺 ， 等 水泥渗透结晶型防水材料研究 J 武汉工业学院学报 ， 2 0 1 2 ( 3 ) ： 7 2 7 4 1- 2 李艳东， 叶英华 ， 张健 ， 等 ； 昆 合侵蚀与冻融交替作用下 混凝土 性能劣化试验 J 工业建筑， 2 0 1 1 ( 6 ) ： 1 2 01 2 3 3 邓会江， 田正宏， 刘代鸿 冻融一碳化交替作用下混凝土耐久 性试验分析r J 水电能源科学 ， 2 0 1 2 ( 1 1 ) ： 1 0 8 1 1 0 4 万小梅 ， 张芳如 ， 赵铁军 混凝土的传质过程及其理论I- J 海岸 工程， 2 0 0 1 ( 2 ) ： 7 3 7 8 5 赵铁军 ， 朱金铨 ， 冯乃谦 高性能混凝土的强度与渗透性的关 系 J 工业建筑， 1 9 9 7 ( 5 ) ： 1 5 1 8 + 2 4 1- 6 李雁， 吕恒林 ， 殷惠光， 等 冻融循环对 C 6 0高强混凝土吸水性 能影响的试验研究r J 混凝土， 2 0 1 4 ( 9 ) ： 1 5 1 8 r 7 3董必钦 ， 徐建芝0 昆 凝土渗透性试验方法进展研究i- J 混凝土 ， 2 0 0 8 ( 1 ) ： 4 0 4 4 8 梁晓烨 水性渗透型无机防水剂对混凝土耐久性的影响 D 长沙： 长沙理工大学， 2 0 0 9 9 张巍 ， 王贵全， 王旭 水泥基渗透结晶防水施工应用 J 吉林建 筑工程学院学报 ， 2 0 1 3 ( 2 ) ： 1 9 2 2 1 0 3 唐孟雄 ， 胡贺松 ， 杨医博 ， 等 水泥基渗 透结晶型防水材料在蒸 压 P H C管桩 混凝 土中 应用 的试 验 研究 J 混 凝土 ， 2 0 1 4 ( 1 1 ) ： 1 4 01 4 2+ 1 4 7 1 1 H A L L C B a r r i e r p e r f o r ma n c e o f c o n c r e t e -A r e v i e w o f fl u i d t r a n s p o r t t h e o r y J Ma t e r i a l s a n d S t r u c t u r e s ， 1 9 9 4 ， 2 7( 5 ) ： 2 91 2 3 0 6 1 2 张鹏 ， 戴建国 ， 赵铁军 ， WI T T MA N N F H 金祖权 带裂缝混凝 土的吸水性 能及防水处理 的影响 J 建筑材料 学报 ， 2 0 1 0 ( 1 )： 7 O一7 4 第一 作者 联 系地址 联 系电话 何原野( 1 9 8 7一 ) ， 男 ， 讲师， 从事土木工程材料与结构 方面的研究工作。 新疆乌鲁木齐市天山区延安路 1 2 3 0号 新疆大学南校 区建筑工程学院土木工程系( 8 3 0 0 4 7 ) 1 5 8 9 91 7 0 3 36 0 O O O 0 O 0 O