水泥基渗透结晶型防水材料在蒸压PHC管桩混凝土中应用的试验研究.pdf
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1、2 0 1 4 年 第 1 1期 (总 第 3 0 1期 ) Numb e r 1 1 i n 2 01 4 ( To t a l No_3 01 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 混凝土制品 CONCRETE P R0DUCTS 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 唐孟雄 ,胡贺松 ,杨医博 扭 一 。艾立涛 a ,郭文瑛 纽 ,王恒 昌2 a ( 1 广州市建筑科学研究院有限公司 ,广东 广州 5 1 0 4 4 0 ; 2 华 南理 T 二 大学 a 土木与交通学院;b 亚热带建筑科学曰家重点实验室,广东 广州 5 1 0 6 4 0 )
2、 摘要 : 蒸压 P H C管桩是广泛应用 的一种桩基材料 , 然而在生产和施工 中桩身容易产生微裂纹 。 鉴于水泥基渗透结晶型防水 材料具有 良好的裂缝修复能力, 选用掺人型和涂刷型两种水泥基渗透结晶防水材料 , 通过对管桩混凝土试件施加不同应力水平 的模拟裂纹 分别存卒气 、 自来水 、 盐水等_二种方式下养护 , 对比研究其对管桩混凝土裂缝的修复能力 。 研究结果显示 , 掺人型防 水材料对管桩混凝土裂缝基本无修复能力, 不适用于管桩混凝土, 而涂刷型防水材料对管桩混凝土裂缝可能有一定修复能力。 关键词: 蒸压 P H C管桩 ;混凝土 ;水泥基渗透结晶型防水材料 ;抗氯离子性能 中图分
3、类号: T U5 2 8 7 9 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 1 1 0 1 4 0 0 3 E x p e r i m e n t o f t h e c e me n t i t i ou s c a p i l l a r y c r y s t a l l i n e w a t e r pr o o f i n g m a t e r i a l o n a u t o c l a v e d P HC p i l e c o n c r e t e T ANGM e n g xi o n g , HU He s o n
4、g , YANG Yi b o , AI Li t a o 2 a GUO We n yi n g , WANGHe n gc h a n g ( 1 Gu a n g z h o uBu i l d i n gS c i e n c e I n s t i t u t eC o L t d , Gu a n g z h o u 5 1 0 4 4 0 , C h i n a ; 2 a S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n ga n dT r a n s p o r t a t i o n; b T h e S t a t e Ke y
5、L a b o r a t o r y o f S u b t r o p i c a l Ar c h i t e c tur e S c i e n c e , S o u t h Ch i n a Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , Gu a n g z h o u 5 1 0 6 4 0 , Ch i n a ) Ab s t r a c t : T h e a u t o c l a v e d P HC p i l e i s wi d e l y u s e d i n t h e p r o j e c t , h o we
6、 v e r the p i l e wi l l e a s i l y h a v e t i n y c r a c k i n the p r o c e s s o f p r o d u c t i o n a n d c o ns t ruc t i o n Ba s e d O n t h e g oo d c r a c k r e pa i r i n g f un c t i o n of t h e 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 fin g m
7、a t e r i a l , r c s e a r c h e d t h e i n f l u e n c e o f mi xe d a n d b r us h e d c e me nt i t i o us c a p i l l a r y c r ys t a l l i ne wa t e r p r o ofi ng ma t e r i a l on t h e pi l e Th e c r a c k i mi t a t e d b y a p p l y d i f f e r e n t l e v e l s of s t r e s s i n t h
8、e p i l e c o nc r e t e, a n d p u t t h e c o n c r e t e i n t o the a i r , t a p wa t e r a n d s a l i n e wa t e r c u r i ng e n v i r on me n t f o r 7 a n d 28 d a y The r e s u l t s s ho we d t h a t mi x e d c e me n t i t i o us c a p i l l a ry c rys t a l l i n e wa t e r p r o ofin
9、g ma t e r i a l c a n no t r e pa i r the c r a c k of p i l e c o nc r e t e, b r u s h e d c e me n t i t i o u s c a p i l l a ry c rys t a l l i n e wa t e rpr o o fin g ma t e r i a l ma y b e r e pa i r t h e c r a c k o f pi l e c o n c r e t e Ke y w or ds: a u t o c l a ve d PHC p i l e; c
10、 o n c r e t e; c e me nt i t i o u s c a p i l l a r y c rys t a l l i ne wa t e r p r o o fing ma t e r i a l ; r e s i s t a nc e t o c hl o r i d e i o n 0 引言 蒸J P H C管桩( 以下简称管桩 ) 是丁程 中重要 的桩基 材料, 具有 业化生产 、 单位承载力高 、 造价低 、 施T快捷 等诸 多优点 , 口前 已广泛应用于工业与 民用建筑 、 港 口码 头等T程 I l 管桩采 J 初次蒸汽养护和二次蒸压养护方式进行生 产
11、, 其制 品强 度达 到 C 8 0 。 由于采用 高温 高压条件进行生 产 , 管桩混凝土巾胶凝材料反应较为完全 , 且 晶体较多。 管 桩在生产和施 I 过程巾不可避免 的会产生微裂纹 。 当管桩在沿海地区使用时, 由于氯离子会沿裂纹进入 管桩 内部 , 导致钢筋锈蚀 和混凝土保护层开裂破坏 、 剥落 , 环境 中有 害介质的存 在将进一 步加速混凝 土中钢筋的锈 蚀川 。 对于管桩而言 , 由于其使用的是预应 力钢棒 , 而预应 力钢材 在预应 力作用下 腐蚀速度 大大快于普 通钢筋 。 因 此 , 为 了尽量避免裂纹可能 引起 的管桩耐久性 问题 , 宜对 管桩采取防腐蚀措施 。 水
12、泥基渗透结晶型防水材料( 以下简称防水材料 ) 是 一 种重要的表面防护涂层 , 可以有效地阻止外界环境侵蚀 , 提高混凝土的耐腐蚀性能。 其主要作用机理是材料 巾的活 性化学物质通过水 的溶解 , 逐步渗透到混凝土结构 内部 的 孔缝 中 , 在孔缝 中产 生一种 不溶于水的纤 维状结晶物 , 使 混凝 土结构孔缝致 密 , 同时也能使 结构 中的微小缝隙 ( 小 于 0 4 mm) 得到 自 愈 , 从而阻断了结构 内部的渗水通道 , 达 到了防水 、 防潮 的 目的口 。 由于其具有抗 渗性高 、 施丁便 捷 、 不污染水源等诸多优点 , 近年来在混凝土 防水T 程中 应用已十分广泛 ,
13、 我国上海地铁工程 、 三峡大坝 、 地铁污水 处理厂等均有相关运用嘲 。 匡亚川等嘲 通过试验研究了 X Y P E X掺合剂的掺量对 混凝土性能 的影响 , 结果表明在混凝土 中掺人 防水材料能 收稿 日期 :2 0 1 4 0 5 2 4 基 金 项 目 :广东省教育部产学研结合项 日( 2 O 1 O B 0 9 0 4 0 0 4 9 O ) ; 省部产学研结合科技创新平台( 2 0 1 2 B O 9 0 6 【 ) ( 】 O 4 6 ) ; 广州市科技计划项 目( 2 0 1 3 J 2 2 0 0 0 7 6 ) 1 4 0 够增加混凝土的密实度 ; 混凝土开裂后 , 在一定
14、养 护条件 下 , 其性能得到较好 的恢复 。 刘行等 通过研究发现掺人防 水 材料的混凝土试件在水或潮湿条件下具有 裂缝 自修复 功能 ,并 在裂缝处生成 了较多水化硅酸钙及碳酸钙 结晶 体, 有效地改善了混凝土的渗透性。 王丹等同 利用扫描电子 显微镜 、 X R D对掺有防水 材料 的水泥净浆样 品进行观察 , 结果显示掺防水材料的水泥净浆中水化凝胶晶体更多, 水 泥水化程度加大, 提高了混凝土的抗渗透性能 。 从现有发表的文献来看 , 对水泥基渗透结晶防水材料 在普通混凝土中的研究较多 , 尚未见到其在管桩 中研究应 用 的报道 , 对 于其 能否有效修 复管桩混凝 土的细微裂缝 ,
15、仍有待深入研究。 针对这一问题 , 选用掺人型和涂刷型两种水 泥基渗透 结晶防水材料 , 通过对管桩混凝土试件施加不同应力水平 的模拟裂纹 , 并将其分别在空气 、 自来水 、 盐水等三种方式 下养护 , 对 比研究其对管桩混凝 土裂缝 的修复能力 , 探讨 其在管桩 中应用的可行性 。 2 原材料 与试验方 法 2 1 原材料 与配合 比 ( 1 ) 水泥 : 贵港华润牌 P - I I 4 2 5 R级水泥 , 比表 面积为 3 6 2 m2 k g ,标准 稠度用水量为 2 4 6 , 3 d和 2 8 d抗折强 度 分别为 6 2 、 8 8 MP a , 3 d和 2 8 d 抗 压
16、强度分 别为 3 5 0 、 5 7_2M P a 。 ( 2 ) 磨细砂: 罗洪水泥厂产磨细砂 , 比表面积为 4 3 8 m 2 k g , 二氧化硅含量 9 2 5 。 ( 3 ) 减水 剂 : 上海花王产迈 地一 1 5 0 萘 系高 效减水剂 , 密度为 1 2 g c m , 固含量为 3 9 9 , 净浆流动度 2 3 9 m m, 砂 浆减水率 2 0 3 。 ( 4 ) 河砂 : I I 区中砂 , 含泥量 0 5 , 氯离子含量0 0 0 2 ; 细度模数 2 5 。 ( 5 ) 碎石 : 大泽砂石 厂产花 岗岩碎 石 , 分 为 5 - 1 0 m m 碎石和 1 0 2
17、 0IT I 1 T I 碎石 , 含泥量 0 2 。 ( 6 ) 防水材料 : 赛柏斯( X Y P E X) 公 司生产 的两种 防水 材料产 品 , 一种是赛柏斯 掺合剂( 掺入型 防水材料 ) , 另一 种是赛柏斯浓缩 剂( 涂刷型防水材料 ) 。 试验用混凝土配合 比见表 1 。 表 1 混凝土配合 比 k g m3 2 2试 验 方 法 2 2 1 试件制作方法 采用 1 0 0 mm标 准立 方体模 具成 型混凝 土试 件 , 带 模 在室 内静停 2 4 h , 然后置于生产 车间与管桩 进行 同条 件养护 , 初次蒸汽养护工艺 为 : 静 停 2 0 mi n ; 升温 1
18、5 h至 8 0 8 5 ; 恒温 4 h , 自然降温 1 0 ra i n 。 从蒸养池 中取 出试模 , 拆模后将试件放入蒸压釜 中进 行 l 0 5 h的二次蒸 压养 护 , 工艺为 : 升压 2 h至 0 8 8 MP a ; 恒温恒压 5 h ( O 8 8 0 9 0 MP a ) ; 降压 3 5 h 至常压状态 。 2 2 2 裂纹模拟方法 在混凝 土试 件上下两侧分别放 置厚度为 5 m m 的钢 板 , 并在钢板 和试件 之间涂 抹机油 , 随后用压力机分别施 加 6 0 、 8 0 的最大应力 。 具体试 验步骤如下 : ( 1 ) 采用 3 0 0 t 压力机对一组
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