水泥基渗透结晶性防水材料自愈性能研究

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1、水泥基渗透结晶性防水材料自愈性能研究水泥基渗透结晶性防水材料自愈性能研究李鹏辉，陈凤岐（清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室（筹），北京100084）中文摘要：混凝土的开裂渗漏问题始终都是混凝土结构的重大疾患。水泥基渗透结晶型防水材料（简称CCCW）中活性物质与水作用后可形成不溶于水的结晶体，堵塞渗漏通道，从而起到堵漏防水作用。本文针对XYPEX掺合剂防水材料，通过和基准试件的抗渗性能试验对比分析，表明XYPEX掺合剂能够提高混凝土的自愈性能，增强防渗效果，对提高混凝土抗裂和长期耐久性有显著意义。关键词：水泥基渗透结晶型防水材料自愈性能一、引言众所周知，混凝土结构的最大

2、缺陷就是由于外部荷载和内部体积变形（如温度、湿度变化、受化学侵蚀等）而引起开裂，对于水利工程和一些地下工程，混凝土开裂必然引起渗漏，影响结构的安全运行。尽管目前已采取各种各样的措施减少混凝土的开裂或开裂后进行修补（如灌浆堵漏）弥补混凝土裂缝渗漏造成的影响，但混凝土的开裂渗漏问题始终都是混凝土结构的重大疾患。水泥基渗透结晶性防水材料(CCCW，即CementitiousCalillaryCrystallineWaterproofingMaterial)是以硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、石英砂等为基材，掺入活性化学物质混配而成的粉末状防水材料，属于刚性防水材料。CCCW是德国化学家路

3、易斯.杰逊（LauritzJensen）1942年发明的，用于治理水泥船的渗漏[1-2]。20世纪80年代开始引进国内，目前已广泛用于工业与民用建筑的地下工程、地铁工程、污水处理厂、电站、水利工程等，尤其在近些年，随着我国水利资源（如长江上游雅砻江、金沙江流域等）的大力开发，CCCW已经或正在广泛应用于大坝等水工结构中，以达到减小上游抗渗混凝土分区厚度，提高混凝土抗渗性能的目的。关于CCCW的防水作用机理主要有结晶沉淀和渗透结晶两种理论，但普遍被接受的是渗透结晶理论[3]，该理论认为CCCW与水作用后，材料中含有的活性化学物质经过载体向混凝土内部渗透，在混凝土中形成不溶于水的结

4、晶体，填塞毛细孔道，从而使混凝土致密、防水[4]。XYPEX防水材料是加拿大XYPEX公司开发的水泥基渗透结晶性防水材料，上世纪九十年代引进国内，先后在中国银行大厦、中华世纪坛、上海地铁2号线、福建溪柄碾压混凝土薄拱坝、新疆石门子碾压混凝土拱坝、云南大朝山水电站等基金项目：国家自然科学基金委员会、二滩水电开发有限责任公司雅砻江水电开发联合研究基金项目（项目批准号50539020）作者简介：李鹏辉，1970年生，男，博士，副教授//.paper.edu工程中得到应用。本文以XYPEX掺合剂为研究对象，通过和基准试件（即不掺XYPEX掺合剂同等配合比的混凝土试件）的对比抗渗试验，试

5、验研究了XYPEX掺合剂材料的自愈性能，试验结果表明XYPEX掺合剂能够利用水泥水化中水分的迁移而形成晶体，堵塞混凝土中受损而产生的渗透通道从而提高混凝土的自愈能力。二、试验研究通过六组不同龄期（7d、14d、28d）的混凝土承受高压水头重复击穿的抗渗试验，考察XYPEX掺合剂材料在混凝土中的自愈性能。1、原材料及配合比原材料：XYPEX掺合剂（按水泥用量的1.5％掺入）、42.5基准水泥、中砂（FM＝2.3～2.8），卵石（5-20mm）。水灰比为0.92。(原材料及混凝土配合比由北京城荣防水材料有限公司提供)混凝土配合比见表1。表1混凝土配合比材料水水泥中砂小石（卵石）(5

6、-20mm)XYPEX掺合剂（％）各种材料用量（kg/m3）23025080011051.5％2、试验方法试验按照《DL/T5150-2001水工混凝土试验规程》中第3.1“混凝土拌和物室内拌和方法”和第4.1“混凝土试件的成型与养护方法”进行试件的制作和养护（7天、14天、28天龄期）。按照第4.21“混凝土抗渗性试验”采用水泥加黄油方法进行密封（水泥：黄油＝3：1）。混凝土是孔径各异（10??～500μm）的多孔介质，当其周围介质存在压力差（或浓度差、电位差、温度差、湿度差等），就会形成质迁移，即渗透。本试验每组试件达到龄期后通过给混凝土试件逐级（每级0.1MPa）增加水头

7、，使压力水穿透混凝土内部的毛细孔道，直至每组六个试件全部透水后，记录每个试件透水时的渗透压力，将第三个试件透水时的渗透压力作为最大抗渗压力，将试件不脱模从试验机上拆下，置入养护室继续标准养护一个周期(即7d、14d、28d龄期试验完毕后不脱模，继续养护7d、14d、28d)，进行第二次试验，如此类推，反1//.paper.edu复试验，通过和基准试件（即不掺XYPEX掺合剂同等配合比的混凝土试件）的抗渗性能相比，来评价XYPEX掺合剂材料在混凝土中的自愈性能。三、试验结果及分析试验结果见表2