新型防水混凝土

1 纤维抗裂防水混凝土

纤维抗裂防水混凝土是在防水混凝土中掺入一定量的纤维而组成的刚性复合材料。

纤维对混凝土的改性可分为低掺量和高掺量两种。

低掺量是指纤维掺量在0.05%~0.1%左右，可使混凝土在原有力学性能的情况下，减少其早期收缩裂缝50%~100%，从而有效地提高混凝土的抗裂性。

高掺量是指纤维掺量在0.5%以上，可以显著提高混凝土的各项力学性能。

纤维抗裂防水混凝土的防水机理：脆性大、抗拉强度低是混凝土材性所决定的，即使密实度高的混凝土也因干缩、温差、徐变等因素而产生微细裂缝，这些微裂缝存在于砂、石、水泥三相之间，以及微小的水泥颗粒之间。这些微裂缝是在混凝土硬化过程中产生和发展的，而且是从小到大向最薄弱的部位定向发展。因此，混凝土内部生成裂缝是不可避免的，这些裂缝交连，即便是微细裂缝的连通也会造成混凝土内部的渗水通道，形成渗漏隐患。因此，在提高防水混凝土密实性的同时，也提高其抗裂性就至关重要了。在研究和实践的基础上，人们发现，在混凝土中加入纤维可以有效地提高混凝土的抗裂性和其他机械力学性能。由于纤维均匀地分布在混凝土拌合物中，与水泥砂浆紧密结合，可以改变微裂缝发展的方向、阻止微细裂缝的连通。从宏观上讲，纤维分散了混凝土定向收缩的拉应力，从而达到抗裂效果。

1．钢纤维抗裂防水混凝土

钢纤维抗裂防水混凝土是在防水混凝土拌合物中掺入钢纤维组合而成的复合材料。

钢纤维可分为铣屑型、剪切型及冷拔钢丝等几种类型。其中铣屑型钢纤维以其特殊的几何外形，使其与水泥砂浆的粘结强度成倍提高，因此，铣屑型钢纤维抗裂防水混凝土的抗裂性能最好。

钢纤维抗裂混凝土的技术性能随钢纤维掺量的多少而变化，其提高的范围如下：

抗压强度5%~20%；

抗弯强度20%~50%；

抗拉强度20%~40%；

耐磨性40%~60%；

抗冲击性300%~400%；

弯拉疲劳强度150%~250%；

抗裂性50%~300%。

（1）常用配合比见下表。

（2）施工要点

1）在采用普通防水混凝土或外加剂防水混凝土的基础上，须经试配确定混凝土配合比和钢纤维适宜掺量，以满足工程设计要求。

2）按选定的施工配合比，准确称量所用的原材料。

3）采用强制式机械搅拌，最好使用水平双轴强制式搅拌机。

投料顺序和搅拌方法与钢纤维形状、长径比、体积率有关，施工时应经现场试拌确定。通常方法有二：

一是先将砂、水泥、钢纤维干拌均匀，再加入石子继续干拌均匀，然后加入拌合水（及外加剂溶液）湿拌均匀。

二是在混凝土拌合物中，边加入钢纤维（分散投入）边搅拌均匀。

搅拌时间应比防水混凝土时间长，无论是否加外加剂，均应通过试拌确定搅拌时间。通常不小于180s。

为保证混凝土质量，必须做到充分搅拌均匀，防止出现纤维结团、纤维弯曲或折断、搅拌机超载停拌、出料口堵塞。一次搅拌量不宜超过搅拌机额定容量的80%。

4）尽可能缩短混凝土拌合物的运输时间。

5）浇筑前应检查混凝土是否离析，并测定和控制坍落度。若产生离析或出现坍落度损失，不能满足施工要求时，应加入原水灰比的水泥浆或二次掺入减水剂，进行二次搅拌，严禁直接加水搅拌。

浇筑施工应不间断地连续进行。浇筑时间，据实践经验规定混凝土拌合物从搅拌机出料到浇筑完毕所需时间不宜超过30min。

浇筑时如需留置施工缝，应按现行防水技术规范的规定处理。

6）必须采用机械振捣。采用何种机械和方法均应保证钢纤维分布均匀和混凝土密实，以混凝土泛浆和不冒气泡为准。应避免漏振、欠振和超振。振捣后，混凝土表面不得有钢纤维露出。

7）加强养护。要特别注意混凝土早期的保温保湿养护不得少于14d。

2．聚丙烯纤维抗裂防水混凝土

聚丙烯纤维抗裂防水混凝土是在普通防水混凝土拌合物中掺入一定量的短切聚丙烯纤维配制成的一种复合材料。它具有施工简便、可泵性好，且大幅度提高混凝土抗裂性和抗冲击性等优点。掺入高效减水剂可试配成最佳抗裂防水混凝土，抗渗性大为提高。

（1）特性

1）抗裂性与纤维的品种、表面处理，以及掺量有关。例如对异形纤维进行碱表面处理，掺量为0.05%~0.15%时，抗裂性可提高2%~10%。

2）力学性能

聚丙烯纤维掺量为0.5%~1.5%时，混凝土抗压强度略有增高；而抗折强度可提高10%左右，抗冲击强度可提高78%~143%。

3）耐久性

聚丙烯纤维掺量为0.5%时，混凝土抗冻性可提高5倍，达F300。

（2）配合比

1）材料

水泥：32.5强度等级普通硅酸盐水泥；

砂：中砂；

石子：5~25mm碎石；

纤维：聚丙烯纤维；

外加剂：减水剂；

水：可饮用的洁净水。

2）配合比见下表。

2 自密实高性能防水混凝土

自密实高性能防水混凝土属高性能混凝土的一部分，它具备高强度、高耐久性、和高工作性等性能。其特点是具有很高的流动性，在不振捣或少振捣的情况下，可以自动流满模型，且不离析、不泌水。从工程实例来看，它可以避免因振捣不足而造成的孔洞、蜂窝、麻面等质量缺陷，且体积收缩小、抗渗性能高，适用于浇筑量大、体积大、密筋、形状复杂或浇筑困难的地下防水工程。

1．原材料选用

（1）水泥 可选用强度等级32.5以上的普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥，或42.5级以上的硅酸盐水泥。大体积混凝土可选用中热或低热水泥。所选水泥应与所选的高效减水剂具有相容性。

（2）细掺料 细掺料的掺入，可以改善混凝土的工作性、提高耐久性、降低温升。应选用具有低需水量、高活性的细掺料，通常选用矿渣、粉煤灰，当混凝土强度等级不高时，还可用石灰石粉、石英砂粉做填充细掺料，来提高混凝土流动度。

（3）砂 选用中粗砂，且应符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》的规定。

（4）石子 选用卵石，其最大粒径不超过25mm；选用碎石，其最大粒径不超过20mm；稠密钢筋及预埋件部位，石子粒径宜小于15mm。

石子吸水率不应大于1.5%；不得使用碱活性骨料。此外，尚需符合《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》的规定。

（5）外加剂 选用蔡系高效减水剂。

（6）水 应符合《混凝土拌合用水标准》的规定。

2．配合比

自密实混凝土须在满足高工作性的前提下达到高机械力学性和高耐久性的要求。因此配合比各项参数不同于普通防水混凝土，浆骨比较大，胶浆材料（包括矿物细掺料）多大于500kg/m3，粗骨料用量小，砂率可高达50%左右，细掺料总量占胶凝材料总量的30%以上，水胶比不大于0.4。

3．施工

（1）自密实混凝土的施工须有较高的施工管理水平和高素质的工程技术人员。要有严格的施工操作规程和周密的技术交底。

（2）要有专人负责原材料检测；专人掌握施工配合比，监督原材料称量准确；检查、控制混凝土坍落度等各道工序。

（3）混凝土搅拌采用强制式搅拌机，先搅拌砂浆，再投入粗骨料。搅拌时间长于普通混凝土1~2倍，要充分搅拌均匀。

（4）混凝土浇筑，采用泵送；如因条件所限需用吊斗浇筑时，应尽可能缩短出料口与入模口的距离，必要时可用串筒或溜槽，防止混凝土产生离析。需要说明的是，尽管是“自密实”、“自流平”、“免振”，但对狭窄部位或钢筋稠密处仍须稍加振捣，以排除可能截留的空气，确保混凝土密实。

（5）加强混凝土养护。养护方法同一般混凝土。