混凝土高效无机无碱无氯防水防潮抗裂剂的应用研究

1 Cl-对混凝土内部钢筋的腐蚀
Cl-对混凝土内部钢筋的腐蚀作用是多方面的：(1)破坏钢筋表面钝化膜，造成钢筋坑蚀，水泥水化的高碱性，使钢筋表面产生一层致密的钝化膜，对钢筋有很强的保护能力。然而当pH值<11．5时，钝化膜就开始不稳定，当pH值<9．88时，钝化膜生成困难或已经生成的钝化膜逐渐破坏。C1-进入混凝土中，到达钢筋表面并吸附于局部钝化膜时，可使该处的pH值迅速降低到4以下，于是该处的钝化膜就被破坏。使这些部位露出了铁基体，与尚完好的钝化膜区域之间构成电位差，铁基体作为阳极而受腐蚀，作用的结果是钢筋表面产生点蚀(坑蚀)。由于大阴极(钝化膜区)对应小阳极(钝化膜破坏点)，坑蚀发展十分迅速。(2)C1-的去极化作用。C1-与Fe相遇生成FeCl2，从而加速阳极过程，通常把此过程称作阳极去极化作用：而FeCl2是可溶的，在向混凝土扩散时遇到OH-，立即生成Fe(OH)2沉淀，又进一步氧化成铁的氧化物(通常的铁锈)，而释放出的C1-可继续参与阳极去极化作用，从而周而复始地起破坏作用。(3) C1-的导电作用，电化学腐蚀的要素之一是要有离子通路。混凝土中CI-的存在，强化离子通路，降低了阴、阳极之间的电阻，提高了腐蚀电池的效率，从而加速了电化学腐蚀过程o
NaCI(或氯盐)在混凝土内反复潮解和结晶作用产生的体积膨胀，使混凝土不断产生微裂缝导致耐久性降低：NaCl(或氯盐)使钢筋锈蚀导致降低钢筋强度外，锈蚀后钢筋体积发生
膨胀还使混凝土开裂。在实际工程中，NaCl(或氯盐)尽管掺量不大，但在某些部位由于未充分溶解就用于拌制混凝土，也可能局部形成较高浓度而使钢筋锈蚀，导致混凝土膨胀开裂，而使混凝土耐久性降低。故在水利工程、大体积混凝土等相关工程严禁采用NaCI(或氯盐)作为防水抗裂剂、密实剂、早强剂等外加剂组份。
2 碱骨料反应的危害
所谓碱骨料反应就是水泥中的碱与混凝土骨料中活性SiO2发生化学反应，生成碱的硅酸凝胶而产生混凝土膨胀性的开裂破坏，从而使建筑物遭受不同程度的破坏。膨胀剂、速凝剂、防水剂、抗裂剂、减水剂、早强剂、抗冻剂等很多外加剂材料碱性很高，掺入水泥中后，加速碱骨料反应，一般来说分3种形式：(1)碱硅酸反应；(2)碱硅酸盐反应。这2种反应时间较长(达一二十年以上)。(3)碱碳酸盐反应，反应快，半年后可能出现膨胀开裂现象，裂缝形状一般为网状和顺筋裂缝。凡含有Ca2+、Na+、K+的强电解质盐(如NaCl、Na2SO4)，易导致碱骨料反应，尤其应用在电解车间、电气化运输设施中的混凝土，易发生电化腐蚀。因此，应严格控制混凝土中的总碱量，包括水泥、掺合料、水等，以及外加剂的含碱量。理想的外加剂应为无碱(无Ca2+、Na+、K+存在)，以增大混凝土安全系数。另外，盐类结晶侵蚀危害很大，其中以Na：S0：最为严重，在温度高于32．3℃时，混凝土孔隙中充满了无水Na2SO4(由于混凝土表面蒸发掉水分)，后来混凝土又在较低温度下被侵蚀，生成稳定的10H20结晶水化物，体积比无水时增大3倍，产生很大的膨胀压力，导致混凝土开裂破坏。因此，水库、大坝、拦洪坝、面板、公路等相关工程中，严禁采用含Na+、K+、Ca2+等盐作防水抗裂密实剂等相关外加剂。
因此，新型无机无碱无氯防水防潮抗裂剂是避免混凝土碱骨料反应、钢筋锈蚀、裂缝的重要技术手段，是保证混凝土优良耐久性的重要措施。与无机防水防潮剂、膨胀剂、微膨胀补偿收缩剂、防裂抗裂剂、早强剂、抗冻剂、耐候剂、抗硫酸盐侵蚀剂、抗镁盐侵蚀剂、抗生物侵蚀剂、抗碳化剂、抗C1-渗透剂、黏结剂、抗碱骨料反应剂、抗侵蚀气体剂、抗油类侵蚀剂、阻锈剂等进行组合应用，由本公司研制的JYQ796高效无机无碱无氯防水防潮抗裂剂具有良好的综合性能。
3 高效无机无碱无氯防水防潮抗裂剂的应用
3．1 微观机理
从SEM扫描电镜、X射线及红外光谱观察，以上组合物掺入混凝土后，与水泥反应生成Al(0H)3(铝胶)、C—S—H、大量钙钒石晶体等系列晶体、胶体物质。铝本身有抗紫外线功能，具有反射作用，按晶体掺杂效应同时掺入，起着无机复合作用，达到联动效应。晶体生长长大，向周围挤压，各向异性，阻止和抵消了水泥混凝土微裂缝的扩展，破坏了微裂缝，并通过胶体联结一体，胶体进入了毛细孔和微裂缝中，在水泥混凝土中形成永久坚固的防水结构。产品产生微膨胀后，水泥中大量细丝结构已经消失，微小松散颗粒已凝结成块，水化产物使集料的薄弱环节过渡带得到了根本改善，松散结构已成密实结构，补偿了水泥混凝土的收缩，堵塞了毛细孔，填充了微细孔隙，使水分子无法渗入通过。因而明显提高了混凝土的耐久性、抗渗性及抗冻性，从而大大提高水泥混凝土工程的使用寿命。
3．2 产品技术指标
依照JC474—99(92)《混凝土防水剂》，混凝土掺入该产品后(掺量0．8％)，28d的收缩率比为120％(标准要求一等品≤125％、合格品≤135％)，说明该产品具有优良的抗裂性能；泌水率比为28．1，具有优良保水性，不泌水，不离析，坍落度损失小，保坍性能好，改善泵送性能：透水压力比为400％(一等品为300％)，产品具有优良的抗渗性和耐老化性；3d、7d、28d的强度均超过一等品指标。
3．3 施工方法
(1)高性能混凝土、商品混凝土防水抗裂剂的掺量占水泥用量的0，5％-1％(以本公司8#原液为例)，每次使用8#原液前用力振荡包装捅1min，或用干净木棒搅拌1min，使沉淀物质充分搅拌均匀。混凝土配比为m(水)：m(水泥)：m(中砂)：m(石)=0．5：1：2：3，8#原液在水中搅拌均匀后(或与水一起倒入搅拌机)，掺入水泥、砂、石搅拌后即成防水抗渗抗裂混凝土。
(2)干屋面：基层如有油毡、沥青类有机物，须清除凿毛，预制板缝先凿毛，清洗干净，用水充分湿透，用本公司3#防水砂浆粉压实抹光。新建屋面预制板缝先用水湿透，清洗干净，混凝土须捣实，收光压实。严格按GB 50207—2002《屋面工程质量验收规范》，按m(8#原液)：m(自来水)=1：50配比，并在搅拌机中充分搅拌均匀，或按8#原液占水泥用量的0．8％-1％计量加水变成混合液代替水倒入搅拌机中拌匀，混凝土表面须作1cm厚1：3的水泥砂浆保护层，湿水养护14do
(3)大跨度混凝土现浇屋面和斜屋面现浇混凝土直接按8#液0．5％-1％掺量，加水拌匀后，倒入混凝土中搅拌，浇注10cm厚以上。也可在现浇屋面上再做1～1．5cm厚3#防水砂浆层和1cm厚水泥砂浆保护层，养护14d即可。
(4)防水抗裂砂浆按0．5％～1％掺量，或用m(8#原液)：m(水)=1：50配成混合液，须用搅拌机拌匀，砂浆层1～2cm厚。
3．4 防水混凝土应用注意事项
(1)不能用火山灰质水泥，水泥强度不低于32．5级；石子直径5～40mm，含泥量不得大于1％：砂用中砂，含泥量不大于3％。外加剂掺入搅拌机后，应比普通混凝土多搅拌30s。
(2)水泥用量不得少于300kg／m3，砂率宜为35％～45％，灰砂比为1：(2～2．5)，水灰比不大于0．55，反复捣实，以混凝土浆不冒气泡为止，以防漏振、欠振、超振。混凝土终凝前应采用机械或人工多次抹压。
(3)尽量不留或少留施工缝，必须留时注意接搓方式或用3#防水砂浆胶结。
(4)对于大体积混凝土和大面板混凝土，表面抹压后用塑料膜覆盖，混凝土硬化后，宜采用蓄水养护或用湿麻袋覆盖，保护混凝土表面湿润，养护时间不少于14d。
(5)对于墙体不易保水的结构，宜从顶部设水管喷淋，拆模时间不宜少于3d，拆模后宜用湿麻袋紧贴墙体覆盖，并浇水养护14d。
(6)冬季施工时，混凝土浇筑后应立即用塑料薄膜和保温材料覆盖，养护期不少于14d，对于墙体带模板养护不应少于7d。
(7)在计划浇筑区段内连续浇筑混凝土，不得中断，以阶梯式推进，浇筑间隔时间不得超过混凝土的初凝时间。
(8)经长距离运输后，如出现浮浆时，应再翻拌均匀。灌筑时宜用机械振捣，掌握好振动时间，避免出现蜂窝、麻面、浮水和离析现象，每层以20～30cm为宜。
(9)推荐级配：小石子5～40mm占50％，细石子5～25mm占30％、5～15mm占20％；中砂85％，细砂15％。