刚性防水材料外加剂防水混凝土.ppt

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1、2.3 外加剂防水混凝土,防水混凝土外加剂 能提高混凝土抗收缩、抗渗等性能的外加材料。外加剂防水混凝土 在普通混凝上中加入少量改善混凝土抗渗性的有机或无机物，以适应工程防水需要的一系列混凝土。外加剂防水混凝土分类引气剂防水混凝土减水剂防水混凝土早强剂防水混凝土密实剂防水混凝土,2.3.1 引气剂防水混凝土,引气剂防水混凝土 掺入微量引气剂配制的防水混凝土。引气剂：是具有憎水作用的表面活性剂，可降低混凝土拌和水的表面张力，在新拌混凝土中能产生大量均匀分布、封闭、稳定的微小气泡（尺寸在0.05mm1.25mm）。,引气机理,搅拌水可产生气泡，但很快消失，为什么？水的表面张力是气泡不稳定！水中加入引

2、气剂后水的表面张力降低，在搅拌过程中将空气引入而产生许多气泡；通过吸附于气泡表面形成单分子膜，减小液气界面能(表面张力)，使气泡表面的液膜坚固不易破裂而稳定存在。,一、引气剂防水混凝土的防水原理,改善和易性，减少泌水和分层离析，弥补混凝土结构的缺陷，提高混凝土的密实性和抗渗性。混凝土保水性提高、泌水减少，混凝土内部的渗水通道进一步减少，混凝土微结构得到优化。气泡阻隔作用减少了因沉降作用引起的混凝土内部不均匀缺陷；切断了毛细孔的渗水通路，使毛细管变得细小、曲折、分散，提高混凝土的抗渗性。,二、引气剂防水混凝土特性,抗渗性好，耐久性好。静弹性模量稍有降低，抗裂性抗冲击性提高。含气量每增加1%，混凝

3、土静弹性模量约下降3%。静弹性模量降低提高了混凝土变形能力。抗冻性提高34倍。早期强度增长比较缓慢，7天后强度增长比较正常，其抗压强度随含气量的增加而降低。在含气量6%内，含气量每增加1%，混凝土28天强度降低35%。但混凝土和易性的改善，可在保持流动性不变情况下减少拌和用水，补偿部分混凝土强度损失。混凝土耐磨性降低。,引气剂防水混凝土的应用,适于：北方高寒地区、抗冻性要求高的防水工程。不适于：抗压强度20MPa、耐磨性要求较高的防水工程。,三、影响引气剂防水混凝土性能的因素,1.引气剂品种和掺量品种 我国常用的引气剂有松香热聚物、松香酸钠及烷 基磺酸钠等。掺量 引气剂适宜掺量应由试验确定。引

4、气剂防水混凝土的性能与含气量密切相关。对于特定品种的引气剂，混凝土的含气量与引气剂的掺量有关。,试验证明 当松香酸钠掺量约为0.010.03，松香热聚物约为0.01，混凝土含气量在36时，其全面性能优良，混凝土的表观密度降低6，强度降低幅度25，抗渗性能较佳。地下工程防水技术规范要求 混凝土中的含气量应控制在3%5%，强度损失不大于6%10%。表2.6 含气量对引气剂防水混凝土抗渗性的影响,2.水灰比,水灰比决定混凝土内 孔隙网络的连通程度 气泡的质量和数量水灰比较低 新拌混凝土稠度大，不利于气泡的形成水灰比较大 新拌混凝土稠度小，利于形成微小均匀的气泡水灰比一般控制在0.50.6(0.65)

5、水泥用量一般为250300kg/m3最小水泥用量250kg/m3,3.灰砂比水泥和砂的比例影响混凝土的粘滞性。水泥所占比例大，混凝土的粘滞性大，不利于气泡形成，含气量小。为获得一定的含气量就需加大引气剂掺量。砂子的粒径还影响气泡的大小。砂子越细，气泡尺寸越小；砂子越粗，气泡尺寸越大。但砂子粒径过细，会增加混凝土配合比中的水泥和水的用量，收缩将增大。工程中可因地制宜采用合适的中砂，砂率28 35。,4.施工及养护工艺,搅拌 含气量先随搅拌时间增加，搅拌23分钟时含气量达到最大值，继续搅拌则混凝土的含气量开始下降。宜控制在3 5分钟。振捣 振捣会降低混凝土的含气量。振捣时间越长，含气量下降越大。为

6、保证混凝土有一定的含气量，振捣时间不宜过长。插入式振动器比振动台和平板振动器对混凝土含气量影响更大。用插入式振动器20秒，振动台和平板振动器30秒。地下工程防水技术规范规定 防水混凝土必须采用高频机械振捣密实，振捣时间宜为1030S，以混凝土泛浆和不冒气泡为准，应避免漏振、欠振和超振。掺加引气剂或引气型减水剂时，应采用高频插入式振捣器振捣。,养护条件养护湿度越大，对提高引气剂防水混凝土的抗渗性越有利。在适宜温度的水中，可使引气剂防水混凝土获得最佳的抗渗性能。低温养护对引气剂防水混凝土的抗渗性不利，在冬季施工时应注意保温养护。,引气剂防水混凝土的技术要求,2.3.2 减水剂防水混凝土,减水剂防水

7、混凝土：掺入适量减水剂提高抗渗能力的混凝土。减水剂表面活性剂，分子结构中含有亲水的离子基团和碳氢分子链。可溶于水，能显著降低水的表面张力；能吸附在固体表面，并在固体表面定向排列，形成表面吸附分子层，降低水固界面张力。,一、防水机理,减水剂有利于水泥颗粒的分散、润滑，可改善新拌混凝土的和易性，有利于混凝土的成型及形成均匀密实结构；在满足施工和易性的条件下，可大大降低拌合用水量，能大幅度降低泌水率;使硬化后的混凝土中孔径及总孔隙率均显著减少，毛细孔更加细小、分散和均匀，提高混凝土的密实性和抗渗性。在大体积防水混凝土中，减水剂可推迟水泥水化热峰值出现，减少或避免了在混凝土取得一定强度前因温度应力而开

8、裂，从而提高了混凝土的防水效果。,二、减水剂防水混凝土特性,减少拌合物的泌水、离析，改善拌合物的工作性。由于水泥颗粒被分散，增大了水泥颗粒的水化表面 而使其水化比较充分,混凝土强度、抗渗性和抗冻性 显著提高。减缓水泥水化热放热速度，延缓拌合物凝结时间。三、应用 一般防水工程。特别适合于对工艺有特殊要求的防水工程，如需要 大流动度的泵送混凝土工程、振捣困难的薄壁型防 水结构、需要延缓水泥水化放热过程的大体积防水 混凝土工程。,四、减水剂防水混凝土的配制,减水剂选用原则 应根据混凝土的施工工艺、工程结构和对混凝土的抗渗性、强度等性能的要求以及施工时的气温条件和减水剂的供货情况、价格等多方面因素考虑

9、。选用减水剂前，应对现场所用的水泥进行试配 后确定。水泥品种应选择泌水性小的水泥。抗冻性要求较高的防水混凝土，还可以与引气 剂复合使用或选用引气减水剂以获得较好的抗 渗、抗冻效果。,常用减水剂 木质素磺酸钙类、多环芳香族磺酸盐类及糖蜜类等。减水剂的掺量必须严格控制。减水剂防水混凝土的抗渗性见P57表2.8所示。表2.7 各类减水剂的合适掺量,表2.8 减水剂防水混凝土的抗渗性,减水剂防水混凝土的配制原则 遵循普通防水混凝土的一般规定，还应注意：根据工程需要调节水灰比。当工程需要混凝土塌落度80100mm时，可不减少或稍减少拌合用水量。当要求塌落度3050mm时，可大大减少拌合用水量。掺有减水剂

10、的防水混凝土，其最大施工塌落度以50100mm为宜。,2.3.3 三乙醇胺防水混凝土,三乙醇胺防水混凝土 用微量三乙醇胺配制的早强剂防水混凝土。在混凝土中加入三乙醇胺开始是用作早强剂，加速混凝土早期强度的发展。20世纪70年代开始用三乙醇胺来配制防水混凝土。三乙醇胺早强防水剂 三乙醇胺为无色或淡黄色透明油状液体，易溶于水，一般不单独使用。常用复合配方：三乙醇胺0.05%，亚硝酸钠1%，氯化钠0.5%。亚硝酸钠：主要对钢筋起阻锈作用。,一、防水机理,三乙醇胺的催化作用可加速水泥的水化进程，在水化早期就生成较多的水化产物，结合了混凝土内较多的游离水，相应地减少了混凝土水化过程中游离水的蒸发量，从而

11、减少了因游离水蒸发而留下的毛细孔，提高了混凝土的抗渗性。,三乙醇胺的防水机理,三乙醇胺能加速水泥的水化，还可促进氯化钠和亚硝酸钠参入水泥的水化，生成氯铝酸盐和亚硝酸铝酸盐等络合物。这些络合物结合有大量的结晶水。一方面可减少混凝土内游离水的蒸发，减少混凝土内毛细孔的含量；另一方面络合物的生成会产生较大的体积膨胀，可填充混凝土内部孔隙和堵塞毛细孔通道，增加了混凝土结构密实性;混凝土的抗渗性和强度提高,较单掺三乙醇胺的防水混凝土抗渗压力提高3倍以上。,小结：三乙醇胺的催化作用可加速水泥的水化进程，在 水化早期就生成较多的水化产物，结合了混凝土内较 多的游离水，相应地减少了混凝土水化过程中游离水 的蒸

12、发量，从而减少了因游离水蒸发而留下的毛细 孔；产生的水化产物体积膨胀，堵塞孔隙，提高混凝 土密实性，提高了混凝土的抗渗性。二、三乙醇胺防水混凝土特性 三乙醇胺防水混凝土的抗渗性见P58表2.9所示。三乙醇胺防水混凝土不仅具有良好的抗渗性，还具有早强和增强作用，特别适用于需要早强的防水工程，广泛用于水塔、水池、地下室、泵房、地沟、设备基础等。,三、三乙醇胺防水混凝土配制,三乙醇胺防水剂常用配方,1号：适于常温和夏季施工、靠近高压电源工程。2、3号：适于冬季施工。分子、分母分别为采用100%和5%纯度的三乙醇胺的用量。百分数为水泥质量的百分数。防水剂应和混凝土拌和用水掺和均匀使用。,表2.9 三乙

13、醇胺防水混凝土的抗渗性,2.3.4 密实剂防水混凝土,密实剂防水混凝土 指通过掺入能和水泥组分反应，且生成的水化产物具有堵塞孔隙作用的外加剂，从而达到抗渗防水作用的一类防水混凝土。密实剂防水混凝土主要包括:氯化铁防水混凝土和硅质密实剂防水混凝土。一、氯化铁防水混凝土 氯化铁防水混凝土是在混凝土拌合物中加入少量氯化铁防水剂配制而成的具有高抗渗性和密实度的防水混凝土。氯化铁防水剂组成：氯化铁+氯化亚铁+硫酸铝（微膨胀组分）+阻锈成分等。,防水机理 无机盐与水泥水化生成的Ca(OH)2反应，生成不溶性絮状凝胶（氢氧化铁、氢氧化亚铁和氢氧化铝等），填充混凝土内部孔隙网络，堵塞毛细孔渗水通道，使混凝土形

14、成密实微结构，增加混凝土的密实性。胶体产物的生成可降低混凝土的泌水，增加混凝土的密实性；氯盐与Ca(OH)2反应还生成了氯化钙，可加速水泥熟料矿物的水化，并能与水泥组分反应生成含有大量结晶水的氯铝酸钙等，进一步增加了混凝土密实性和不透水性；硫酸铝还可与水泥中的铝酸三钙反应生成水化硫铝酸钙（微膨胀），也能增加混凝土的密实性。,氯化铁防水剂中各组分对混凝土性能的影响,干缩 氯化铁、氯化亚铁 生成的胶体 收缩 硫酸铝 干缩 钢筋锈蚀 氯离子 钢筋锈蚀 氯化铁、氯化亚铁与氢氧化钙反应 钢筋锈蚀,钢筋阻锈剂,对重要结构为防不测，必要时宜检验氯化铁防水剂对钢筋的腐蚀性。如检验确认氯化铁防水剂对钢筋有腐蚀性

15、，可采用阻锈剂(如亚硝酸钠)予以抑制。亚硝酸钠为白色粉末，有毒，应妥善保管并注明标签，以防当食盐使用，造成中毒事故。亚硝酸钠的适宜掺量由试验确定。掺有阻锈剂的氯化铁防水混凝土：要充分搅拌均匀，应适当延长搅拌时间（延长1min）。严禁用于饮水工程及与食品接触的部位，也不得用于预应力混凝土工程、与镀锌钢材或铝铁相接触部位的钢筋混凝土结构。,氯化铁防水混凝土配制技术要求氯化铁防水剂配比 溶液型氯化铁防水剂中，氯化铁和氯化亚铁的质量比应在1:11:1.3，其有效含量400g/L；pH值为12；硫酸铝占氯化铁防水剂溶液质量5%。掺量 氯化铁防水剂掺量以水泥质量的2.53为宜。掺量过多对混凝土钢筋锈蚀、干

16、缩及凝结时间等产生不利影响，掺量过小防水效果不显著；若采用氯化铁砂浆抹面，掺量可增至3%5%。用法 当采用机械搅拌时，应先加入砂子、水泥和石子，搅拌均匀后再加入稀释的氯化铁水溶液和水，禁止将氯化铁防水剂直接倒入混凝土拌合物中，以免搅拌机遭受腐蚀。搅拌时间2min。,水灰比 0.55；水泥用量 310kg/m3，采用42.5的普通硅酸盐水泥；坍落度 3050mm；养护 对养护敏感性较大，应加强养护,终凝后养护时间不低于7天。养护不及时、干燥失水或养护时间、湿度不够等，都会严重影响混凝土的抗裂性和防水性。,氯化铁防水混凝土的特性抗渗性最好，可配制抗渗等级达P40的防水混凝土(氯化铁防水剂掺量5，水

17、泥用量300kgm3)；耐油性好，可配制P30耐油（汽油、柴油等）混凝土；增强、早强、抗腐蚀、耐久，可适于地下工程。,氯化铁防水混凝土的应用 氯化铁防水剂配制简单，原材料来源广泛，价格较低。宜用于地下、水中结构、无筋及少筋厚大混凝土工程、砂浆修补抹面工程及建造汽油、轻柴油等贮罐；可配制出抗渗等级高达S40的防水混凝土、抗渗等级达S30的抗油混凝土。禁止用于接触直流电源的工程及预应力钢筋混凝土工程。,二、硅质密实剂防水混凝土,硅质密实剂防水混凝土 掺入微量的硅质密实剂使混凝土硬化后具有一定的憎水、防水性能的混凝土。防水机理 采用有机硅与无机活性硅经聚合反应而制得的粉状材料(硅质密实剂)，掺入混凝

18、土后具有微膨胀、憎水及使混凝土致密化等作用。配制方法 与普通防水混凝土基本相同。掺入3%硅质密实剂可配制出抗渗等级为S15的防水混凝土。性能 硅质密实剂对混凝土具有增强、改善耐久性的作用，硅质密实剂防水混凝土可广泛应用于各类建筑防水工程，如水池、水塔、地下室、地铁、隧道等。,有机硅憎水剂 主要成分为甲基硅醇钠（钾）和高沸硅醇钠（钾）等，是一种小分子水溶性的聚合物，易被弱酸分解，形成甲基硅酸，然后很快聚合，形成不溶于水的有憎水性能的甲基硅醚防水膜。涂刷于砼、砂浆表面或掺入都会起憎水作用。,2.4 微膨胀防水混凝土,微膨胀防水混凝土 指采用膨胀水泥或掺加膨胀剂配制的防水混凝土。目前，我国主要采用膨

19、胀剂配制膨胀混凝土，已研制出多达十几个品种的膨胀剂，并制订GB 50119-2003混凝土外加剂应用技术规范和GB 50119-2009混凝土膨胀剂对膨胀剂的生产、应用进行规范。,普通混凝土水化硬化过程中会产生收缩，如干燥收缩、温度收缩、化学减缩等。收缩使混凝土内存在内应力，从而引发微裂缝，使抗渗性、强度、耐久性等性能下降。防水机理 微膨胀防水混凝土在凝结硬化过程中通过膨胀源产生一定的体积膨胀，补偿、抵消混凝土的收缩，抑制和减少收缩裂缝的产生，从而达到混凝土密实抗渗的目的。应用 膨胀混凝土在地下工程及超长结构的防水施工中应用比较广泛。,2.4.1 膨胀剂的类别及化学组成,膨胀剂按化学组成：硫酸

20、铝酸钙类、氧化钙类、氧化镁类等。、一、硫铝酸钙类膨胀剂分类U-1型膨胀剂U-2型膨胀剂U型高效膨胀剂铝酸钙膨胀剂明矾石膨胀剂等（明矾石KAl3(OH)6(SO4)2）组成 硫铝酸钙类膨胀剂是以硫铝酸盐熟料、硅铝酸盐熟料或铝土熟料与石膏配制磨细而成的，其主要膨胀源为水化硫铝酸钙。掺量：810%,表2.10 各类硫铝酸钙类膨胀剂组成、含碱量及参考掺量,表2.11 掺硫铝酸钙类膨胀剂水泥的物理性能,二、氧化钙类膨胀剂,分类 主要有石灰脂膜膨胀剂和CEA膨胀剂。掺量 35%组成及特性石灰脂膜膨胀剂 以氧化钙为膨胀源，由普通石灰和硬脂酸按一定比例混磨而成的。硬脂酸一方面在研磨过程中起助磨作用，另一方面又

21、粘附在石灰的表面，对石灰起憎水隔离作用，延缓石灰的水化，以控制其膨胀速率。石灰脂膜膨胀剂保质期短，其膨胀速率受温度、湿度影响较大，难以控制很难用于混凝土的补偿收缩，主要用于设备基础灌浆以减少混凝土的收缩。,硬脂酸,产品别名：十八碳烷酸;十八烷酸 分子式：CH3(CH2)16COOH 毒性防护：无毒 物化性质：纯品为带有光泽的白色柔软小片。熔点69.6。沸点376.1(分解）。在90100下慢慢挥发。微溶于冷水，溶于酒精、丙酮，易溶于苯、氯仿、乙醚、四氯化碳、二硫化碳、醋酸戊酯和甲苯等。工业品 呈白色或微黄色颗粒或块，为硬脂酸与软脂酸的混合物，并含有少量油酸，略带脂肪气味。产品用途：主要用作助剂

22、的原料及日用化工原料。,表2.12 CEA膨胀剂的化学组成/%,CEA膨胀剂CEA膨胀剂膨胀源以氧化钙为主、钙矾石为次。是以石灰石、铝土质材料、铁质原料、明矾石等为原料，经14001500煅烧、研磨而成。CEA膨胀剂化学成分,氧化钙类膨胀剂的残余膨胀问题 氧化钙类膨胀剂的后期膨胀可能导致已硬化的混凝土结构的开裂、强度降低，工程中已出现此类事例的报道（日本已禁用）。北京市建委要求 氧化钙类膨胀剂使用前需按产品掺量测定水泥净浆安定性。混凝土外加剂应用技术规范条规定：氧化钙类膨胀剂配制的混凝土（砂浆）不得用于海水或有侵蚀性水的工程。,三、氧化镁类膨胀剂,氧化镁类膨胀剂 在800900煅烧菱镁矿，经磨

23、细而制得。防水机理氧化镁水化生成氢氧化镁结晶（水镁石），摩尔体积增加一倍多，可引起混凝土的膨胀。氧化镁膨胀剂的延迟膨胀性能对混凝土有较好的补偿收缩作用。氧化镁在常温下膨胀缓慢，在水工大体积混凝土内温度较高，加速了氧化镁的化学反应，其水化3天后开始膨胀，1年内趋于稳定。水泥的水化热主要发生在3天内，氧化镁膨胀恰好发生在降温收缩阶段，对混凝土有较好的补偿收缩作用。掺量 氧化镁膨胀剂的掺量为水泥质量59%。氧化镁膨胀剂混凝土的膨胀率见表2.14所示。,2.4.2 微膨胀防水混凝土的防水机理,掺有膨胀剂的微膨胀防水混凝土在水化过程中：氧化钙、氧化镁类膨胀剂水 氢氧化钙、氢氧化镁 膨胀性结晶 硫铝酸钙类

24、膨胀剂氢氧化钙 钙矾石。结晶产物体积较水化前增长1倍左右，在混凝土内产生一定的膨胀能，使混凝土产生体积膨胀，补偿或抵消混凝土因干燥等原因引起的收缩，减少微裂缝的产生；在约束条件下，这些膨胀性产物填充、堵塞毛细孔，可改善孔结构，使混凝土孔隙率减少，孔隙直径减小，从而提高混凝土的抗渗性；膨胀性产物改善了混凝土内的应力状态，使混凝土处于受压状态，可提高混凝土的抗裂性能，改善其渗透性。,2.4.3 微膨胀防水混凝土的物理力学性能及耐久性,注意：自由膨胀情况下，膨胀对混凝土的物理力学性能及耐久性起着不利的作用。当自由膨胀率超过一定值(约0.1%)时，混凝土各种力学性能及耐久性会明显劣化。存在适当限制的微

25、膨胀防水混凝土的强度一般均能超过20MPa。实际工程中，混凝土材料均存在一定的约束条件，如配筋、限制部位等，微膨胀防水混凝土的物理力学性能及耐久性一般略优于普通混凝土。随膨胀剂掺量的增加，混凝土的自由膨胀率随之增加，混凝土强度和其它一些物理力学性能随之有一定弱化。,微膨胀防水混凝土一般具有较好粘聚性，泌水率较低。相同用水量时，微膨胀防水混凝土拌合物流动性普通混凝土，坍落度损失普通混凝土（膨胀剂的需水性一般高于普通水泥，且早期水化反应速度较快）。钙矾石80左右会发生脱水分解，产生体积收缩。凡是掺有以钙矾石为膨胀源的膨胀剂的微膨胀防水混凝土，在高温环境中会出现孔隙率增大、强度下降、抗渗性降低。,2

26、.4.4 微膨胀防水混凝土的应用技术要点,配合比设计及原材料选择 符合普通防水混凝土的技术要求，水泥用量不能太低，严格控制水灰比，适当提高砂率并采用较小粒径的骨料。限制自由膨胀 只有在限制条件下，膨胀才能产生各种所需的功能，起到有利的作用。一般的限制措施为配制钢筋、掺加纤维、邻位限制等。强化搅拌 应采用机械搅拌，搅拌时间3min，应比普通混凝土延长30s以上。必须搅拌均匀，以免产生局部过度膨胀。,调控凝结时间 施工温度30、混凝土运输或停放时间较长，应采取缓凝措施；冬季施工时，最好复合一些早强剂，如三乙醇胺等，以避免温度对混凝土性能的影响。施工温度及应用环境 浇筑温度应在535。当施工温度5时

27、，应采取保温措施。以钙矾石为膨胀源的微膨胀防水混凝土不能长期处于80以上的工程，否则会因钙矾石的脱水分解而导致抗渗性、强度降低。加强养护 对微膨胀防水混凝土工程应加强养护，一般需保湿养护14d。,防水混凝土的外加剂为什么有等级要求？,外加剂防水混凝土是依靠掺入少量的有机或无机外加剂来改善混凝土的和易性、提高密实性和抗渗性、以适应工程需要的防水混凝土。外加剂对提高防水混凝土的防水质量极有好处，但目前工程中应用的外加剂种类很多且质量标准不一致，规范要求使用的外加剂的技术性能应符合国家或行业标准一等品及以上的质量要求。杜绝使用达不到防水要求的低质量外加剂，保证防水混凝土的工程质量。,防水混凝土为什么

28、不能在高于80环境采用？当防水混凝土用于具有一定温度的工作环境时，其抗渗能力随着温度的提高而降低，温度越高则降低得越显著，当温度超过250时，混凝土几乎失去抗渗能力，参见下表。规范规定：防水混凝土的施工和使用环境温度不得高于80。如果环境温度超过80，应采用耐高温混凝土来满足使用要求。,环境温度与混凝土抗渗压力关系,2.5 聚合物水泥防水混凝土,单纯的水泥制品存在容易龟裂和耐水性、耐冲击力、耐酸性差的缺点，在一定程度上影响了水泥的实用效果。从20世纪20年代起，人们就致力于对水泥的改性研究。聚合物水泥防水混凝土定义 采用有机无机复合手段，在混凝土拌合过程中，加入一定量的高分子聚合物，利用聚合物

29、对普通混凝土进行改性的一种防水混凝土。,聚合物分类 聚合物乳液：改性效果最好（如VAE乳液）水溶性聚合物：如VAE可分散乳胶粉 液体树脂,聚合物乳液的主要组成,聚合物颗粒：尺寸0.11m，固相成分含量40%70%乳化剂稳定剂分散剂消泡剂 聚合物颗粒通过乳化剂作用均匀分散在水溶液中，形成乳液，并在分散剂和稳定剂的作用下使乳液能保持较长时间内而不离析絮凝，为避免乳液带入的气泡影响混凝土的质量，一般在聚合物乳液内还加入一定的消泡剂。,对聚合物的质量要求,不影响水泥水化或对水化产物有不良作用聚合物本身不会被水解或破坏聚合物对钢筋无锈蚀作用,聚丙烯酸酯水泥混凝土参考配比,聚合物水泥,双组分聚合物水泥 液

30、体部分：为高分子乳液、增塑剂、助剂。常用乳液：氯丁胶乳、丁苯胶乳、聚醋酸乙烯乳液、乙烯-醋酸乙烯乳液、丙烯酸酯乳液及其混合物；固体部分：为粉料，常用的是42.5硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰、填料及助剂。单组分聚合物水泥 常用聚合物：水溶性树脂，如聚乙烯醇、聚丙烯酸酯。单组分聚合物水泥减少了大量水分的运输，节省资源。但单组分聚合物水泥在现场使用时仍需加水搅拌，操作并不比双组分方便，加上此类产品对聚合物选择的局限，价格不菲，故发展迟缓。,2.5.1 聚合物水泥防水混凝土的微观结构与防水机理,一、聚合物水泥防水混凝土的微观结构 聚合物水泥防水混凝土胶结材料由水泥和聚合物组成。聚合物的掺入导致混凝土结构变

31、化，影响到混凝土的性能。聚合物在混凝土中形成的聚合物网络结构与硬化水泥浆体形成的连续结构相互交织，使混凝土的结构得到加强。当聚合物乳液在混凝土搅拌过程中掺入混凝土后，乳液中的聚合物颗粒均匀分散在水泥混凝土体系中。随着水泥颗粒的水化，聚合物悬浮液中的水分被转移，聚合物颗粒在水化产物和未水化颗粒表面、毛细孔中絮凝，拌合物中较大的空隙被絮凝的聚合物所填充。,聚合物水泥防水混凝土的微观结构,随着水泥水化的进行，聚合物之间的水分逐渐被水泥水化所结合，絮凝的聚合物逐渐交叉搭接在一起。随着水泥水化进一步深化，聚合物几乎全部聚集在水泥浆体孔隙中，聚合物中的水分被水泥水化吸收后，聚合物颗粒相互靠近聚合成一个整体

32、，在混凝土空间内形成连续的网状结构的聚合物膜。聚合物膜网络同水泥水化产物网络相互交织缠绕在一起，形成一种互穿网络结构，并把混凝土骨料包裹入其中。,二、聚合物水泥防水混凝土的防水机理,聚合物与水泥水化产物间发生相互作用，改善了水泥浆体及混凝土的微结构。聚合物与水泥水化产物间可通过氢键、范德华引力而相互作用，对水泥浆体及混凝土的微结构起一定的改善作用。当聚合物水泥混凝土加水拌合后，一些聚合物分子中的活性基团可能与水泥水化产物中的Ca2+，Al3+等产生交联反应，形成特殊的桥键作用，可改善水泥硬化浆体微结构，缓解内应力，减少微裂纹的产生，增加混凝土致密性。,水化产物与聚合物膜的互穿网络结构使混凝土的

33、抗拉强度、断裂韧性改善，密实性提高，具有较强的抗裂防渗能力。绝大部分聚合物对新拌混凝土有一定的减水作用,可降低水灰比，改善混凝土工作性，降低孔隙率，改善孔结构，达到增强抗渗防水功能效果。,小结,防水机理 掺入的聚合物能在混凝土凝结硬化过程中脱水聚合并形成一定的聚合物网络结构，形成的聚合物网络可在一定程度上堵塞水泥石孔隙，提高混凝土抗裂性能及密实性，从而达到混凝土防水抗渗的目的。,2.5.2 聚合物水泥防水混凝土的性能,一、新拌混凝土流动性好、泌水少减水 聚合物本身及加入到乳液中以减少聚合物悬浮颗粒聚沉的表面活性剂具有减水剂效果，可减少混凝土用水量。润滑 分散的聚合物颗粒具有滚珠效应，能提高新拌

34、混凝土的流动性。引气 加入聚合物乳液中表面活性剂及稳定剂在新拌聚合物水泥防水混凝土中引入许多气泡，改善了颗粒堆积状态，提高了聚合物水泥防水混凝土中水泥颗粒的分散效果，从而使泌水和离析现象减少。,二、抗拉、抗弯、抗压与断裂韧性提高 抗压强度提高 聚合物水泥防水混凝土需水量的减少 抗拉抗弯强度提高 聚合物与水泥浆体间互穿网络的形成 断裂韧性、变形性能提高 工作性和分散性的改善，使水化水泥浆体的均质性提高三、与其它材料的粘接强度高 试验表明：添加少量聚合物就可使粘接强度提高30%，当聚灰比达0.2时粘接强度可提高10倍。,聚合物水泥防水混凝土的性能,聚合物水泥防水混凝土的性能,四、抗渗性、耐久性及抗

35、冻能力好硬化后水泥水化产物与聚合物网络相互贯穿，形成了与骨料牢固结合的整体，使混凝土有合理的孔结构和较低孔隙率；弹性模量较普通混凝土低，变形协调性有利；抗拉强度提高，延伸性能改善，可减少混凝土内裂缝的形成；气泡可改善硬化混凝土的抗冻能力，但太多的气泡会使强度降低。通常加入消泡剂，以控制引入的气泡量。五、良好的抗碳化能力和抗化学侵蚀性能。良好的抗氯盐渗透能力对于海工结构混凝土具有重要意义。,六、耐火性较普通混凝土差 混凝土内聚合物网络在高温条件下的不稳 定性，除了随温度升高强度降低外，温度上 升到一定程度会对聚合物网络形成破坏，导 致混凝土抗渗性、耐久性大幅度下降。随温度升高强度降低外，PCM（

36、丙烯酸酯多元共聚乳液）中聚合物含量高时可能有轻微的可燃性。通常PCM的使用温度限制在150以下。,2.5.3 常用聚合物水泥防水混凝土,一、丙烯酸类聚合物水泥防水混凝土丙烯酸乳液配制 丙烯酸乳液由丙烯酸类单体（包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯等）通过乳液共聚而制得。特性 粘结性、耐水性、耐碱性及耐候性等性较好。丙烯酸类聚合物可能是多种单体的共聚物，如果不说明聚合物的组成和性能，丙烯酸树脂 丙烯酸树脂 这个总称不足以描述某种具体聚合物的性质。,丙烯酸树脂,丙烯酸树脂 由丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类及其它烯属单体共聚制成的树脂。选用不同的树脂结构、不同的配方、生产工艺及溶剂组成，可合成不同类型、不同性能和

37、不同应用场合的丙烯酸树脂。据结构和成膜机理的差异分热塑性丙烯酸树脂热固性丙烯酸树脂特性 具有良好的保光保色性、耐水耐化学性、干燥快、施工方便，易于施工重涂和返工，在建筑防水等领域应用广泛。,丙烯酸乳液,按产品用途分：内墙用乳液、外墙用乳液、弹性乳液、防水乳液、封闭乳液等。按产品的组成分：纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液等。乳白(微蓝)乳状液,水性丙烯酸乳液,高光泽、分散性好，优异的成膜、耐水耐磨擦性，干燥速度快、透明度好及良好的抗粘连性。,丙烯酸类聚合物的典型特征 固含量较高，一般在40%50%，成膜温度低于室温。,防水机理 丙烯酸配制的聚合物水泥防水混凝土，除在混凝土内部聚合形成聚合物

38、网络外，丙烯酸还可与水泥水化产生的Ca2+作用下发生皂化反应，生成的钙盐不溶于水，能堵塞混凝土内毛细孔，增加混凝土的密实性，增强混凝土的抗渗防水能力。,二、乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）水泥防水混凝土,乙烯醋酸乙烯共聚物乳液 乙烯醋酸乙烯共聚物乳液是乙烯与醋酸乙烯乳液聚合而得的共聚物水分散体系。乙烯-醋酸乙烯共聚物 也称为乙烯-乙酸乙烯共聚物（EVA），是由乙烯（E）和乙酸乙烯（VA）共聚而制得。根据醋酸乙烯含量的不同，我国将乙烯与醋酸乙烯共聚物分为：EVA树脂、EVA橡胶和VAE乳液。EVA树脂：醋酸乙烯含量小于40；EVA橡胶：醋酸乙烯含量4070，很柔韧，富有弹性特征；VAE乳液：醋酸乙烯

39、含量在7095，通常呈乳液状态，外观呈乳白色或微黄色。,乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA聚合方法,高压本体（塑料用）溶液（PVC加工助剂）乳液（粘合剂）、悬浮聚合。乙酸乙烯含量高于30%的采用乳液聚合，乙酸乙烯含量低的就用高压本体聚合。,健康危害：对眼睛和皮肤有刺激作用。皮肤接触：脱去污染的衣着，用流动清水冲洗。眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。吸入：脱离现场至空气新鲜处。就医。食入：饮足量温水，催吐。就医。燃爆危险：本品可燃，具刺激性。,EVA特性,耐水性：密闭泡孔结构、不吸水、防潮、耐水性能良好。耐腐蚀性：耐海水、油脂、酸、碱等化学品腐蚀，抗菌、无毒、无味、无污染。加工性：无接

40、头，且易于进行热压、剪裁、涂胶、贴合等加工。防震动：回弹性和抗张力高，韧性高，具有良好的防震/缓冲性能。保温性：隔热，保温防寒及低温性能优异，可耐严寒和曝晒。隔音性：密闭泡孔，隔音效果好。,EVA树脂特点 具有良好的柔软性，橡胶般的弹性，在-50下仍能够具有较好的可挠性，透明性和表面光泽性好，化学稳定性良好，抗老化和耐臭氧强度好，无毒性。与填料的掺混性好，着色和成型加工性好。用途据乙酸乙烯含量不同其产品形式有薄膜、电线电缆、LDPE改性剂、热熔粘合剂、涂层制品、薄膜（包括农用薄膜）和片材，注塑、模塑制品，发泡制品等。如：食品包装薄膜、电力电线绝缘皮包、家用电器配件、窗密封材料玩具、泡沫塑料拖鞋

41、、凉鞋、建筑材料等,EVA薄膜,EVA薄膜,EVA发泡鞋材,EVA制品,VAE乳液 的特性,VAE乳液是以醋酸乙烯和乙烯单体为基本原料，与其它辅料通过乳液聚合方法共聚而成的高分子乳液。通常呈乳液状态，外观呈乳白色或微黄色粘稠液体，醋酸乙烯含量在7095。VAE乳液主要用于胶粘剂、涂料、水泥改性剂和纸加工，具有许多优良的性能。永久的柔韧性，无毒无味，绿色环保；较好的耐（弱）酸碱性；良好的耐紫外线老化、耐候性和耐水性；良好的混容性、成膜性（5）、粘接性（纤维、木材、纸、塑料、油漆、铝箔、水泥、陶瓷、玻璃、砖、混凝土等）。,EVA水泥防水混凝土的特性,良好的力学性能和较好的抗裂性能 与相同配合比的普

42、通水泥混凝土比，EVA聚合物水泥防水混凝土抗压强度提高，抗拉强度及抗折强度提高1.5倍左右。良好的防水抗渗性能 EVA聚合物分子链上的极性基团对水有一定的吸附作用，在水的作用下，适度交联的聚合物仍有一定的遇水溶胀作用使水泥石孔隙中的聚合物发生体积膨胀，阻止水进一步的渗透，使混凝土具有良好的防水抗渗性能。良好的湿态粘结性 聚合物分子链上的极性基团与水泥无机相产生化学吸附作用，可提高两相的粘结力。这在已发生渗漏和潮湿的工作面上施工具有特殊的意义。,应用 EVA水泥防水混凝土既可用作一般防水工程的防水抗渗处理，也可用作潮湿工作面及有一定慢渗水压的已渗漏防水工程的防水、防渗维修。,三、环氧聚合物乳液水

43、泥防水混凝土,环氧聚合物乳液 环氧聚合物乳液是将环氧树脂单体在水中进行乳液聚合而获得的，乳液中聚合物粒子很小，是低分子化合物。通常环氧聚合物是双组分的，一个组分含环氧树脂，另一个组分含固化剂。两个组分一般都配制成乳液；也可配制时加入一定的乳化剂，当它们与水混合时才形成乳液从而分散在水泥浆体中。最常用的环氧树脂是双酚A环氧树脂 双酚A环氧树脂，当环氧树脂与固化剂配比（一般按官能团的摩尔比进行配比）适当，固化得到的环氧树脂的强度及耐久性比较好。,双酚A环氧树脂,环氧树脂：o 分子中含有两个或两个以上环氧基团(CC),而相对分子质量较低的有机高分子化合物。双酚A环氧树脂是二酚基丙烷型环氧树脂的简称，

44、属于缩水甘油醚类环氧树脂，由二酚基丙烷与环氧氯丙烷缩聚而成。大多数的分子是含有两个环氧基端的线型结构。少数分子可能支化，极少数分子终止的基团是氯醇基团而不是环氧基。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。,双酚A环氧树脂的特性,平均相对分子质量：3007000。外观 近乎无色或淡黄色透明粘稠液体或片状脆性固体。热塑性线型聚合物，但具有热固性，受热时液体树脂粘度变低，固体树脂软化或熔融。能与多种固化剂、催化剂及添加剂形成多种性能优异的固化物，在土木建筑上它可作为涂料、胶粘剂等。固化后的环氧树脂具有良好的物理化学性能，优异

45、的强度和粘接强度，介电性能良好，成型性好，硬度高，柔韧性较好；对碱及大部分溶剂稳定，耐腐蚀；但耐湿热性和耐候性差。,防水机理 配制防水混凝土时，各组分材料混合以后，在水泥水化的同时，小分子环氧树脂发生聚合反应生成交联的体形大分子。聚合形成的三维网状结构穿插水泥硬化浆体中，与水泥形成互穿网络结构，增强了防水混凝土的强度及抗渗性。特性 环氧聚合物乳液防水混凝土的抗折、抗拉强度比普通混凝土提高近1倍，收缩率为普通混凝土的40%左右；混凝土的抗渗性有较大的提高。环氧聚合物乳液防水混凝土的聚灰比为0.100.20。,2.6 其它类型防水混凝土高性能混凝土,高性能混凝土 20世纪80年代末90年代初才出现

46、的，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上，以耐久性作为设计主要指标，采用现代混凝土技术制作的混凝土。配制特点 低水胶比，选用优质原材料，并除水泥、水、集料外，必须掺加足够数量的优质矿物掺合料和高效减水剂。高性能混凝土因其很低的水胶比和相对较好的匀质性使得其渗透性非常小，具有较好的防水功能。,一、高性能混凝土的微观结构与抗渗机理,改善孔结构，提高抗渗性水灰比很低的高性能混凝土中，水泥石的孔隙率很低，水的渗透通道较少，因而混凝土的抗渗性得到了较大的提高；矿物掺合料一般较水泥颗粒细，这样，矿物掺合料的掺入有利于胶凝材料体系紧密堆积的形成；随着水化龄期的发展，在后期矿物掺合料将同Ca(OH)2发生二次

47、水化反应，反应产物及未反应的细颗粒可填充水泥石的毛细孔，使混凝土毛细孔径更小，有害大孔大为减少，无害或少害的小孔或微孔增多，孔结构得到改善，有利于混凝土抗渗性能的提高。,界面过渡区得到改善和加强，具有较好抗渗性,低水灰比提高了水泥石的强度和弹性模量，使水泥石和集料间弹性模量差距减少，因而使界面处水膜层厚度减少，晶体生长的自由空间减少；掺入的矿物掺合料和Ca(OH)2反应，会增加C-S-H凝胶和钙矾石，减少Ca(OH)2含量，并且干扰水化产物的结晶，因此水化产物颗粒尺寸变小，富集程度和取向程度下降，硬化后的界面过渡层孔隙率也下降；粒径小于1m的矿物掺合料颗粒对界面过渡区孔隙的填充作用使过渡区更加

48、密实。在普通混凝土中，界面过渡区相互连通，成为混凝土渗水的主要通道。,二、高性能混凝土的物理力学性能及耐久性,优异的耐久性 任何强度等级的混凝土都可以做成高性能混凝土。高性能混凝土在新拌状态时，应具有良好的工作性；在水化硬化早期，其沉降收缩和水化收缩小、温升低，硬化过程中干缩小，以达到混凝土内不产生初始裂缝；硬化后体积稳定、渗透性低，以保证高性能混凝土的耐久性。有很高的抗渗性 降低水灰比可减少混凝土内的渗水通道，从而提高混凝土的抗渗性。高性能混凝土用抗水渗实验测定其抗渗性时，在很大水压下渗水都很小甚至不渗水。,三、高性能混凝土应用技术要点,严格控制高性能混凝土的原材料质量。必须采用强制搅拌，并

49、适当延长搅拌时间。因流动性很高，易于流平和密实，不需要强 力振捣。早期强度并不比同强度普通混凝土低（因水胶比低，虽掺入较多的矿物掺合料）。要尽早保水养护，否则影响混凝土强度，还会开裂，影响耐久性能。,2.6.2 纤维混凝土,纤维混凝土 以普通混凝土为基材，外掺各种短纤维材料增强而制成的一种新型混凝土材料。常用纤维 聚丙烯纤维、钢纤维、杜拉纤维等。纤维混凝土发展 美国上世纪90年代初研制出微纤维混凝土，后迅速发展，其中应用最多的是聚丙烯纤维混凝土。如今美国新建地下室和屋面混凝土中大多采用聚丙烯纤维混凝土，国内亦开始在防水工程中得到成功应用。,聚丙烯纤维混凝土 是把一定量的聚丙烯纤维聚丙烯纤维加入

50、到混凝土的原材料中，经过充分搅拌，纤维受到水泥、砂石和水的冲击混合，均匀分布在混凝土中形成的一种高性能混凝土。聚丙烯纤维混凝土(Polypropylene Fiber Concrete,简称PPFC)是近年来迅速发展起来的一种优良且应用广泛的新型复合材料,广泛应用于水利、交通、城市建设等工程中。,聚丙烯纤维,聚丙烯纤维是一种新型的混凝土增强纤维,被称为混凝土的“次要增强筋”。经改性处理掺入混凝土中,可明显改善其韧性,有时还能改善强度指标,增强抗渗能力。特性 乳白色、无味、无毒,耐酸碱,表面疏水,化学稳定性好;主要缺点是分散性能差、与基体间的粘结力差。,美国杜拉纤维(Durafiber),美国希