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1、永凝液dps對混凝土耐久性的保護及其施工方案_施工方案 北京永寧安建建材有限責任公司摘 要:本文就混凝土耐久性的影響因素及解決方案進行了探討,同時就永凝液dps的作用機理及其對混凝土耐久性的保護作用進行了說明,同時介紹了永凝液dps的施工方法及注意事項等.關鍵詞:永凝液 dps 防水 耐久性 混凝土abstract: the article is mainly about concrete durability and discusses the factors which can strength the durability of concrete. according to the me2、chanism of dps, it strongly recommends using it for concrete durability. also it introduces the way of using it. key words evercrete dps waterproofing durability concrete前言國內現行規范對建筑設計提出的要求是適用,經濟,安全,美觀,但對經濟性的評估往往只是注重考慮建設成本,而對于后期的養護,維修及耐久等的長期綜合成本缺乏考慮.而結構在整個生命周期中最重要的卻恰恰是使用時的性能表現;重視結構的建造而不重視結構的維護,對于建筑物的3、壽命及后期的正常使用影響很大,這樣的例子在我國乃至世界各國屢見不鮮. 美國:據美國一項調查顯示,美國的混凝土基礎設施工程總價值約為萬億美元,每年所需維修費或重建費約為3千億美元.美國萬座公路橋梁中萬座已有損壞,平均每年有150-座橋梁部分或完全坍塌,壽命不足20年!英國:根據1988年資料,英國全部建筑和土木工程維修費為150億英鎊,其中混凝土工程維修費為5億英鎊,約相當于人民幣6070億.秘魯:據我國駐秘魯記者報道,許多海灣國家沿海地區大批城市建筑,橋梁等迅速破壞,原因是這些地區高溫,潮濕,晝夜溫差大和海風帶來的高含量硫酸鹽和氯化鈉等,導致混凝土耐久性降低,最終導致損壞.中國:我國區域遼闊,4、地跨溫熱二帶,根據南京水利科學研究院資料,華南,華東海港碼頭和浙東沿海水閘的鋼筋混凝土結構,由于鋼筋過早銹蝕,發生順筋開裂,剝落,問題相當嚴重,相當普遍.近年來對北京地區的集料的考查證實了北京地區集料具有堿活性,在北京立交橋和京秦線,兗石線等鐵路橋梁均遭受明顯破壞.當前不少科學家均主張力求延長混凝土工程壽命,gexwick主張主要的橋梁使用壽命應按100125年來設計,但實際情況卻遠遠低于這些要求.我國建設部于80年代的一項調查表明,國內大多數工業建筑物在使用2530年后即需大修,處于嚴酷環境下的建筑物使用壽命僅1520年.民用建筑和公共建筑的使用環境相對較好,一般可維持50年以上.橋梁,港口5、等基礎設施工程的耐久性問題則更為嚴重,由于混凝土保護層不均勻且密實性差,許多工程尤其是露天工程,建成后幾年就出現鋼筋銹蝕,混凝土開裂.因此做好混凝土耐久性的防護工作已刻不容緩.有專家估計,我國大干基礎設施工程建設的高潮還可延續20年,如果忽視耐久性,迎接我們的將是大修20年的高潮,其耗費將倍增于當初這些工程施工建設時的投資!影響混凝土建筑物耐久性的因素造成混凝土結構耐久性的原因主要有以下幾個方面:混凝土的凍融破壞在負溫條件下,混凝土內部毛細孔中的水在結冰時就會產生左右的體積膨脹,在混凝土內部產生膨脹應力,當這種膨脹應力超過混凝土的抗拉強度時,就可能產生微細裂紋,導致水,潮氣滲入,并在反復凍融作6、用下,混凝土內部的微細裂縫逐漸增多和擴大,最終導致混凝土表面(待別是棱角處)產生酥松剝落,直至完全破壞.右圖為混凝土在凍融作用下,氣泡壁裂縫的電子顯微鏡下的圖片.混凝土碳化破壞混凝土碳化破壞是由于混凝土內水化產物ca(oh)2與空氣中的co2在一定濕度條件下發生化學反應,產生caco3和水的過程.碳化作用一方面使混凝土的收縮增大,導致混凝土表面產生拉應力而開裂,從而降低混凝土的抗拉強度和抗折強度.另一方面碳化作用使混凝土的堿度降低,失去混凝土強堿環境對鋼筋銹蝕的保護作用,導致鋼筋銹蝕膨脹,嚴重時, 使混凝土保護層沿鋼筋縱向開裂,進一步加速碳化和腐蝕,嚴重影響鋼筋混凝土結構的力學性能和耐久性能.7、右上圖為日本23國道上的hokutoh高架橋混凝土由于碳化所造成的明顯的裂縫,寬度為0到0mm,并且漏水.混凝土堿骨料反應破壞堿-骨料反應是指混凝土原材料中的水泥,外加劑,摻和料中所含的堿與骨料中的活性sio2發生化學反應,在骨料表面形成堿-硅酸凝膠,凝膠吸水后將產生3倍以上的體積膨脹,這種膨脹反應的發生是在混凝土澆筑成型后若干年(數年至數十年)才開始的,將導致混凝土膨脹開裂而破壞.而且堿骨料反應引起的破壞一旦發生后很難修復,有人形象地將其成為混凝土的癌癥.右圖就是一幅通化鐵路分局鴨園線五道江橋混凝土堿骨料反應破壞圖片.該橋始建于1985年,是一座鋼筋混凝土簡支橋,t型梁,主橋九孔,橋長為米;8、鋼筋混凝土t型梁均出現大量裂縫,裂縫的寬度為0mm左右.混凝土水泥石被侵蝕破壞硅酸鹽水泥硬化后,在某些侵蝕性液體或氣體介質中,水泥石結構會逐漸受到破壞,強度降低,甚至引起整個工程結構破壞,幾種常見的侵蝕作用有:(1)溶出性侵蝕(軟水侵蝕)(2)硫酸鹽侵蝕(3)鎂鹽侵蝕(4)碳酸侵蝕(5)除冰鹽的侵蝕等,這些侵蝕發生的主要原因都與混凝土當中的堿性物質和混凝土的孔隙率有關,因此長期處于這些介質當中的混凝土橋梁極易受到損壞.右上圖為混凝土路面由于冬季長期受除冰鹽或融雪劑的侵蝕出現剝蝕的后果.混凝土的磨損性破壞由于混凝土橋梁承受著繁重的交通樞紐任務,因此長期下來,混凝土路面表層的水泥砂漿層首先被磨損掉9、,進而砂石骨料暴露于環境之外,缺少了水泥層的保護,混凝土表層的開口孔隙增加,因此很容易被外界侵蝕性介質或冰雪凍融造成破壞.因此耐磨性是橋梁,路面混凝土的重要性能指標之一.作為高級路面的水泥混凝土,必須具有較高的耐磨性能.混凝土的變形裂縫裂縫對于混凝土耐久性的影響是最為嚴重的,但是作為一種非勻質性材料,除外界因素(如荷載)的作用外,其自身的構造特點和性能又不可避免地會出現裂縫,如我國著名的三峽大壩,也出現過裂縫.這是因為混凝土在凝結硬化過程和凝結硬化以后,均將產生一定量的體積變形,主要包括化學收縮,干濕變形,溫度變形等.這些變形特性使混凝土結構產生變形裂縫,進而影響混凝土的耐久性.右圖為混凝土路10、面的干縮裂縫.提高混凝土耐久性的技術途徑通過影響混凝土耐久性的分析,發現無論是混凝土凍融,碳化,侵蝕,堿骨料反應還是裂縫破壞等耐久性問題的發生,均與三個因素有著密切關系: 混凝土的孔隙率;混凝土中堿含量;有水介質的存在.因此如何減少混凝土的孔隙率,堿含量以及做好混凝土的防水已經成為保證混凝土耐久性的關鍵問題,通常采取以下措施:加入亞納米材料;加入水溶性聚合物;加入有機纖維;采用高效減水劑,降低水灰比,提高混凝土的致密度;使用加氣劑提高抗凍性;使用特種水泥和混合材;對堿集料反應重點在于預防,采用低堿水泥和混合水泥等,控制混凝土中含堿量.采用先進的施工工藝,以及提高施工質量,在一定程度上可以提高了11、混凝土的耐久性,但是僅局限于混凝土配比設計方案階段,即這些措施適用于混凝土澆筑之前或正在澆筑的特定階段,對于已經澆筑的,固化成型后的混凝土則沒有涉及.如本文前面所描述的情況,對于目前已建成的橋梁混凝土構筑物耐久性的保護已成為刻不容緩的事情,但遺憾的是目前國內并沒有重視,并采取有效辦法加以解決.通常的做法是在混凝土出現嚴重破損時,用有機高分子材料進行加固修補.但這種方法不能從根本上(混凝土孔隙率,混凝土中堿含量,混凝土遇水時情況)徹底根除隱患.因為有機高分子材料只能對混凝土的表面加以保護,而對于影響混凝土耐久性的兩個關鍵因素,孔隙率和堿含量沒有絲毫改變.高分子材料另外一個致命缺陷在于其老化,一旦12、材料老化,就容易出現脆裂和粘結強度下降等問題,進而影響混凝土的保護效果,最終只能是新三年,舊三年,修修補補又三年的無奈局面.其維修費用之巨大,人力,物力之消耗是十分巨大的.因此如何解決混凝土(建筑物,橋梁,構筑物)的耐久性問題,是世界各國專家學者們潛心研究的問題,近些年來也被國內材料界的專家廣泛研究討論.如美國廣泛采用滲透結晶型混凝土保護液dps(deep penetrating sealer)諸如金字塔牌永凝液等,已從根本上解決了混凝土耐久性問題,并在大量的工程實踐中得到應用推廣.混凝土永凝液dps簡介金字塔牌永凝液是由美國evercrete國際公司專門研制生產,始于1918年.迄今已在全世13、界500多個地區與城市廣泛應用.例如美國海洋公園,俄亥俄州公共游泳池,奧林匹克村速滑場,日本東京迪士尼樂園等.混凝土永凝液dps于1995年進入亞洲地區.香港特區的國際展覽中心,上海的東方大廈及海底隧道,中國人民銀行云南分行大樓的地下室,清華大學綜合體育館等,均為應用永凝液防水工程的成功典例.在北京地區應用永凝液的建筑有國家電力總公司電力調度中心大樓,總后醫學研究院蓄水池,西三旗新康小區,國家大劇院,安園綜合服務樓,前門釣魚臺賓館,腫瘤醫院,中關村科貿大廈等數十個國家重點防水工程的保護使用中,防滲效果十分理想,經歷了近年來北京地區特大暴雨的考驗,防屋建筑均無任何滲漏現象.dps的反應機理以及對14、混凝土耐久性的保護作用永凝液dps為堿激活的化學滲透液,屬無機材料.根據美國檢測報告,混凝土內部所含的堿量至少是表面區域的361倍,永凝液dps能夠滲入到混凝土內部并與堿在有水條件下發生化學反應生成硅凝膠,覆蓋毛隙孔道.這層硅凝膠經水化變成堅固,透氣,玻璃針狀結構的物質充滿混凝土表面下的所有毛細孔隙,其生成物成為混凝土永遠的一部分而不僅僅是表面的涂層.因此只要有水和堿存在的條件下,該過程就會不斷重復,直到混凝土完全被密封.因此它可以永久防水防潮,抗凍,抗滲,并緩解混凝土堿骨料反應,密封過的混凝土仍然能夠呼吸.從永凝液dps的反應機理中發現,它解決了一直困擾混凝土耐久性的三個主要問題:混凝土中的15、孔隙率,混凝土當中的堿含量以及混凝土在有水條件下的耐久性問題.具有十分重要的使用價值.右圖為永凝液dps固化后的結晶物,下表為永凝液dps的物理性能表.混凝土永凝液dps物理性能(滲透型)序號項目單位dbj01-54-2000標準值dps指標1抗壓強度比%1001002滲透深度mm22348h吸水量比%65654抗透水壓力比%2002005抗凍性20-20,次,表面無粉化,裂紋6耐熱性80,72h表面無粉化,裂紋7耐堿性飽和氫氧化鈣浸泡168h,表面無粉化,裂紋8耐酸性鹽酸溶液浸泡168h,表面無粉化,裂紋永凝液dps的性能特點混凝土永凝液dps為無色透明液體,無味,無毒,不燃燒,貯存時期不限16、,易于運輸,無保存環境溫度限制.它先后通過了美國匹斯堡(pittsburgh)檢測中心及瑞典,加拿大研究室等檢驗,由美國農業部和內政部批準60年起,永凝液dps可以使用在全聯邦(美)內的食品加工區域.產品進入北京地區后已通過建筑材料監督檢驗站的檢驗和認可.(1)水為永凝液dps反應的重要載體永凝液dps可以在潮濕基層進行施工,而普通防護材料都要求混凝土界面干燥.這一特性不僅降低了施工難度,而且混凝土的含水反而會為其耐久性的提高帶來一定程度的好處.(2)環保性永凝液dps屬環保產品,對人體及環境無害,因而使用范圍很廣,永凝液對環境無害,因而施工現場不受限制.可以在最小或無通風條件下的室內安全使用17、,沒有任何污染,該產品的美國永凝液公司總裁馬亞士在人民大會堂多功能廳進行產品演示時,當眾喝過永凝液dps!(3)施工便捷,簡化工序溶液不必稀釋,無需配料.原液可直接使用刷,滾,涂,噴等任何一種方法施于新,舊混凝土或水泥砂漿面層,即可一次完成.特別適用于部位構造復雜的情況.并且不受潮濕基層影響,迎水面,背水面均可施用.而且不改變原建筑外觀及顏色.施用永凝液dps的混凝土表面,還可以為油漆或其它裝飾層提供優良的結合條件,可以大大延長使用壽命.(4)質量可靠,防水壽命長混凝土永凝液dps有極良好的滲透性.據美國匹斯堡檢測中心于檢測,2280psi(合2mpa)的混凝土長方體,平均滲透深度5英寸(合c18、m).于1992年10月10日檢測,直徑為3長度為6的柱形體,壓強為3630psi(合04mpa)的滲透性達到完全通過柱體.永凝液dps還能起到養護混凝土的作用,防止養護混凝土過程中出現裂縫.對于已固化后的混凝土裂縫,亦能起到修補作用.另外,該防水層形成后不易受損,表面無需特殊保護.(5)優良混凝土保護劑混凝土永凝液dps的滲入能減少混凝土中的含堿量,減緩水泥中的堿和集料中的堿活性礦物成份發生化學反應,并在滲透過程中擠出混凝土中的多余水和其他雜質,防止外來的有害物的侵入.因而緩解混凝土的碳化過程,減輕了混凝土的鹽堿破壞和腐蝕,因此說,永凝液dps是混凝土的優良保護劑,其應用領域遠不限于防水工程19、范圍.尤其在混凝土路面,橋梁等工程中使用dps后可,顯著增強混凝土的抗污染能力,易于容易清除冰雪,可以解決寒冷地區,處理橋面積雪噴灑大量鹽水等問題. 永凝液dps的使用范圍永凝液dps產品適用于工業,民用新,舊建筑等各類混凝土墻體,地下室,廁浴間的防水及游泳池,運動場,道路,橋梁,機場,水壩等防水,修補滲漏等工程項目,以及混凝土保護,混凝土構件養護等. 永凝液dps使用工具小型或精細作業工程,可用手持型壓縮式噴霧器.較大作業面的混凝土地面,臺座,墻體等可采用背負式噴霧器.機動噴霧器適用于寬大作業現場,如隧道,運動場,道路,機場等.其他輔助工具有開刀,釬子,鋼絲刷,錘子,抹布,掃把等. 永凝液d20、ps施工要點基層處理:基層應清除干凈,去除污跡,油漬,灰皮,浮渣等.混凝土基層應堅實,平整.若有蜂窩,麻面,開裂,酥松等缺陷,則應事先修補好.修補前剔鑿清洗干凈后,先局部噴涂永凝液dps,然后用rmo濃縮液涂抹配比料或等強度的水泥砂漿修補抹平再涂一遍混凝土永凝液dps.梁柱上的螺栓,應按防水混凝土細部構造要求處理.永凝液dps施用于混凝土表面,對于正常使用情況下的混凝土表面或新筑的混凝土,應先用水沖刷或潤濕;對于臟的混凝土表面或在炎熱,干燥的氣候條件下,使用永凝液dps前必須要用水沖刷濕潤,但表面不應有明水.永凝液 dps用量永凝液dps可以廣泛應用于混凝土表面或水泥涂抹層.一般情況只需處理一21、次,對存在特殊問題的地方,可以根據情況加噴.其用量視混凝土或水泥砂漿表面的粗糙程度和微孔數量多少而不同,平均每平米使用量約為0kg左右.永凝液dps溶液噴涂施工新筑混凝土強度達到mpa可上人時即可進行dps噴涂.在垂直的混凝土表面,應在外模拆除并經表面清潔后即行噴涂.噴涂墻面時應由下而上,左右均勻噴涂,平面噴涂時,應先消除表面上的小水坑.對于平面與立面或立面之間的交接處,加噴涂150mm的搭接層.在水平面上,每次噴涂應覆蓋前一噴霧圈的一半.噴涂墻面時,從底部開始,在垂直表面上,如果溶液往下流淌,應加快噴嘴的運動速度,使整個區域蓋滿,再以同樣的工藝重復一次.為使噴涂面完全飽和,要在噴涂后15至222、0分鐘后檢查該區域.如發現某些區域干得較快,則待檢查完畢后,在該區域再重新加以噴涂.如若表面殘留有未能滲入的多余粘狀物,則可用水沖掉或刮掉.dps的滲入會使混凝土內的雜質如油脂,酸,過多的堿,鹽等浮至表面,可用水沖刷直至雜質被洗掉為止.噴涂過dps的新澆混凝土一般情況下不需清水養護,涂刷后正常的滲透時間為1-2小時.但若天氣干燥時,可在噴刷溶液后1小時在混凝土表面輕噴清水,以使溶液更好地滲入分鐘后,便可允許輕度觸碰.處理后3小時或表面干燥時,多數情況下地面便 可行走.在處理12小時后,斜坡下面的基礎部分可以用土回填.噴涂24小時后,清洗干凈表面的浮出物后便可進行其它裝飾作業(必要時,可使用鼓風23、機或風扇吹施工面,以加速其晶體化過程).結束語由于永凝液dps有滲透結晶的特性,為混凝土耐久性的保護和剛性防水提供了一條新的途徑,它從根本上解決了影響混凝土耐久性的諸多不利因素,對延長鋼筋混凝土結構的壽命,起到了重要作用,具有顯著的經濟效益和社會效果,尤其是其簡便易行的施工方法,不但便于操作,易于保證質量,而且可以降低施工成本,對環境不造成污染,是一種真正綠色建材.如此具有諸多卓越性能的建材產品,相信在今后的工程使用中勢必會發揮更大的作用.參考文獻預防混凝土工程堿集料反應技術管理規定(試行) 9水泥基復合材料科學與技術 閻培渝 姚燕 中國建材工業出版社10混凝土材料科學概論 徐定華 徐敏 中國標準出版社 200建筑材料 霍洪媛 等 中央廣播電視大學出版社2005建筑材料 錢曉倩 詹樹林 金南國 浙江科學技術出版社 2006evercrete 永凝液 王澤溶 梁龍 第八屆防水技術專業委員會學術年會論文集20047混凝土永凝液(evercrete)防水工程技術規程 北京永寧安建建材有限責任公司 200裂縫