提高混凝土抗?jié)B性能因素的分析
1 透水通道
混凝土受壓力水作用時，水從其中的孔隙或組成材料本身中通過，若水流孔隙是連續(xù)的，則造成混凝土的滲漏。因此，防水混凝土的骨料——石子和砂子應質(zhì)地堅實、致密，形狀整齊，吸水小，本身要有很高的抗?jié)B性能。混凝土中的骨料一般能滿足上述要求，所以要提高混凝土的抗?jié)B性能，主要應提高水泥石本身及水泥石與骨料接觸面的抗?jié)B性能，為此，應減小因水泥砂漿硬化造成的體積變化。因為水泥石收縮會使其與砂、石的接觸面產(chǎn)生透水通道，在水泥石收縮時，骨料起了阻止作用，混凝土的收縮率一般只為水泥石收縮率的1/10左右。水泥石包裹著骨料，水泥石的收縮對骨料產(chǎn)生了一定的壓力，這種壓力有助于提高水泥石與骨料接觸面的抗?jié)B能力。水泥砂漿除滿足填充和黏結(jié)作用外，還應在石子周圍形成一定數(shù)量和質(zhì)量良好的包裹層。包裹層一方面阻止水在水泥石內(nèi)部的滲透，另一方面與石子和砂子牢固黏結(jié)，阻止水沿水泥石骨料接觸面滲透。
2 骨料級配
一般認為砂石空隙率愈小，則配制的混凝土密度愈大，混凝土的抗?jié)B能力也愈好，因此，把骨料的孔隙作為影響混凝土抗?jié)B能力的唯一重要因素。要獲得抗?jié)B性能良好的混凝土，就必須提高混凝土中骨料的密度以減小骨料的空隙，用最大量的固體顆粒擠滿混凝土拌和物中的空隙，獲得抗?jié)B性能良好的混凝土。
實踐證明，容重大、空隙小、級配良好的骨料所配制的混凝土抗?jié)B能力不一定好。相反，骨料空隙大、容重小的混凝土抗?jié)B性能更好，即砂石級配的優(yōu)劣對混凝土抗?jié)B性能影響不大。不論是連續(xù)級配還是間斷級配，所得到的密實度很高的混凝土只能使砂石增加到一定程度后減少水沿骨料之間空隙滲透的可能性，增加了有效阻水截面。但混凝土透水的主要原因是水泥石本身的毛細孔隙和水泥石骨料接觸面產(chǎn)生了裂縫，因此不論混凝土骨料級配好或壞、骨料空隙和容重大或小、骨料本身抗?jié)B能力強或弱，只要水泥石本身以及水泥石骨料接觸面的孔隙透水，混凝土的抗?jié)B性能仍會很差。
相反，如混凝土中的水泥石與骨料接觸面防水性能很好，水泥石骨料之間黏結(jié)牢固，阻水性能良好，混凝土的抗?jié)B性能也會很好。因此，要使混凝土有良好的抗?jié)B性能，主要應控制混凝土中砂漿的數(shù)量和質(zhì)量，控制混凝土結(jié)構的形成，改善混凝土結(jié)構的內(nèi)部構造。
提高混凝土滲水性能的措施
1 降低水灰比控制坍落度
混凝土拌和物的水灰比對硬化后混凝土孔隙率的大小、數(shù)量起決定作用，直接影響混凝土的密實性。從理論上說，在滿足水泥完全水化及潤濕砂石所需水量的前提下，水灰比越小，混凝土密實性越好，混凝土強度和抗?jié)B性能越好。若水灰比超過水泥保水限度，則會出現(xiàn)泌水，混凝土的抗?jié)B性能會明顯降低。在水泥水化過程中，隨著混凝土中游離水的蒸發(fā)，會在混凝土內(nèi)部留下大量孔隙，這些孔隙互相貫通形成開放性毛細管泌水通道，使混凝土結(jié)構抗?jié)B性能降低，透水性增高。因此，水灰比是影響混凝土抗?jié)B性能的主要因素。試驗表明，當水灰比大于0.65后，混凝土的抗?jié)B性能急劇下降。《地下防水工程質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50208)規(guī)定水灰比不大于0.55，坍落度不大于50mm，泵送時，入泵坍落度宜為100～140mm。
2 選擇最佳砂率
砂率取值與許多因素有關：骨料的級配、空隙率、顆粒形狀、最大粒徑，土的含量，砂的細度模數(shù)，水泥用量等。因砂的粒徑比石子的粒徑小得多，所以砂率的變化會使骨料的總面積有很大變化，同時使混凝土拌和物的和易性也有很大改變。在水泥漿一定的情況下，當砂率過大時，骨料總表面積大，空隙率增大，混凝土拌和物流動性小；當砂率過小時，因砂量不足，不能在粗骨料周圍形成足夠的能起潤滑作用的砂漿層，水泥用量和用水量相對而言增多，混凝土易出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，混凝土拌和物的流動性減小，粗骨料離析，水泥漿流失，甚至出現(xiàn)潰散。為使防水混凝土具有良好的和易性、黏聚性和保水性，使骨料之間的水泥砂漿層保持一定厚度，石子周圍有足夠厚度的水泥砂漿包裹層阻止水的滲透，砂率要比普通混凝土大些。《地下防水工程質(zhì)量驗收規(guī)范》規(guī)定砂率以35%～45%為宜，這樣的混凝土防水性能良好，石子之間和砂粒之間保持一定距離，其中的水泥砂漿或水泥石除能保證阻止一定壓力水的滲透和避免產(chǎn)生水泥石的裂縫外，還能保證施工時混凝土的和易性，使石子之間和砂粒之間的間隙不致過厚或過薄。
3 適當提高水泥用量
因防水混凝土的砂率比普通混凝土大，如果不增加水泥用量，則水泥漿不足以包裹砂子表面，造成混凝土不密實，既降低了混凝土的抗壓強度和拌和料間的黏結(jié)力，又因砂粒之間起阻水作用的水泥石厚度過薄，導致抗?jié)B能力降低；反之，如果過多增加水泥用量，不但混凝土造價增加，而且混凝土拌和物流動性太大，石子下沉不均勻，導致硬化后的混凝土勻質(zhì)性差、收縮大，也使混凝土的抗?jié)B性能下降。要使砂粒之間的水泥石厚度適宜，既不致由于收縮產(chǎn)生裂縫，又能阻止水的滲透，必須控制水泥和砂子的比例(灰砂比)。
4 石子的選擇及其最大粒徑的控制
防水混凝土粗骨料可用碎石或卵石。由于碎石表面粗糙、多棱角，與水泥石黏著比卵石好，故碎石混凝土的強度和抗?jié)B性能好。混凝土沉降縫隙是在其結(jié)構形成時，因骨料與水泥的密度、顆粒大小不同而造成的沉降程度不同所引起的。水泥的泌水性越大，粗骨料粒徑越大，混凝土拌和物的保水性越差，相對沉降也越大。混凝土澆筑后粗骨料沉降較快，并較早固定下來，水泥砂漿則在粗骨料間繼續(xù)下沉，一部分水析出至表面，而一部分水泌出時被混凝土中的粗骨料或鋼筋阻擋而積存于粗骨料與水泥石接觸的粗骨料下部，形成積水層，這些游離水蒸發(fā)后形成樹根狀連通的孔隙，當水泥石中的毛細孔隙不能被“凝膠”所堵塞時，則在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生透水通道。
混凝土硬化過程中，石子不收縮，周圍的水泥砂漿產(chǎn)生收縮，但其變形不同，石子越大，收縮差越大，致使砂漿與石子表面產(chǎn)生裂縫。為了減少分層離析，增加對壓力水的滲透阻力和減少砂漿與石子裂縫，防水混凝土的石子粒徑不宜過大，但也不宜過小，料徑宜為5～40mm。
5 合理選擇水泥品種
防水混凝土廣泛采用普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥。由于礦渣硅酸鹽水泥的礦渣摻料中含有較多玻璃體，造成混凝土泌水大，水從混凝土中析出時，留下孔道，不利于混凝土的抗?jié)B。因此，應優(yōu)先選擇普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥，有硫酸鹽侵蝕的防水工程可采用前兩種水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。
6 合理選擇外加劑
使用外加劑的目的首先是從防水材料上抑制和減少混凝土內(nèi)孔隙的生成，其次是改變孔隙的特征以堵塞和切斷透水通道。
水泥完全水化所需的結(jié)合水約為水泥重量的20%～25%，而施工用水遠遠超過水化用水，多余水的蒸發(fā)形成毛細孔滲水通道，使混凝土抗?jié)B性能降低，為此應使用減水劑。減水劑對水泥具有強烈的分散作用，可減少拌和用水，從而減小混凝土的孔隙率，增加混凝土的密實性和抗?jié)B性。同時，摻加減水劑的混凝土具有良好的和易性。
松香酸鈉和松香油屬于引氣型外加劑，加入混凝土后會使混凝土中增加密閉的氣泡，減少透水通道，改善混凝土的抗?jié)B性和耐久性。但使用時必須嚴格控制摻量，否則將顯著降低混凝土強度。
氯化鐵防水劑摻入混凝土后可生成不溶于水的膠體，堵塞混凝土孔隙，降低泌水率。
三乙醇胺可提高混凝土的抗?jié)B性，并且有早強和增強作用，所以是一種早強防水劑，特別適用于需早強的工程。它能使水泥水化速度加快，水化生成物數(shù)量增多，水泥石結(jié)晶變細，結(jié)構密實。
7 改善養(yǎng)護條件和方法
養(yǎng)護對防水混凝土極為重要，尤其是早期更為重要，同時也是混凝土獲得良好抗?jié)B性能和強度的必要條件。新澆混凝土在潮濕環(huán)境中硬化，水化作用完全，生成的晶態(tài)及膠態(tài)水化物可阻塞毛細管孔道，不但骨料的孔隙率降低，且孔徑變小，使混凝土抗?jié)B能力提高，因此經(jīng)長時間養(yǎng)護的混凝土抗?jié)B性能很好。防水混凝土凝結(jié)后應立即進行養(yǎng)護，并充分保護濕潤，養(yǎng)護時間不得少于14晝夜。如果混凝土過早暴露在大氣中，因游離水迅速蒸發(fā)形成彼此相連通的毛細管孔道，會使混凝土抗?jié)B性能下降。
