活性水泥基防水材料在潮湿环境混凝土裂缝处理中的应用

1 工程概况

开滦某热电分公司2000m2冷却塔是一座新建淋水面积为2000m2的逆流式双曲线型自然通风冷却塔, 塔高70m, 壳体最大厚度400mm, 最小厚度120mm, 进风口高度4.0m, 冷却塔底部最大直径约56m, 出口直径约31.5m。下部结构采用现浇钢筋混凝土到T型基础和40对圆形现浇混凝土人字支柱, 支柱直径为400mm、斜长约4.5m。

2 施工中的质量问题及危害

(1) 由于斜人字柱在施工过程中难度较大, 施工管理经验不足, 造成斜人字柱上表面混凝土产生大小不一的裂缝, 裂缝深度一般在10mm~15mm以内, 个别深达35mm, 裂缝长度为50mm~300mm不等;由于人字支柱采用现浇混凝土及分段支模浇灌混凝土的施工方法, 在人字支柱模板接缝处还伴有漏浆现象发生。

(2) 经现场监测表明, 这些混凝土缺陷 (裂纹、裂缝、漏浆) 虽属表面或浅层缺陷, 经强度复核验算不会影响冷却塔的结构安全, 但是由于人字支柱长期处于干湿交替的状态下运行 (这种干湿交替的状态随自然风向的变化而变化) 再加之北方地区在冬季比较寒冷, 易结冰, 会加速表层混凝土的冻涨破坏及受力钢筋的锈蚀, 将会导致混凝土的抗冻、抗渗、抗侵蚀性能的降低, 从而影响结构的耐久性。

3 原因分析

(1) 混凝土内骨料的不均匀下沉引起裂缝。柱子裂缝多分布于人字柱上表面, 因人字柱倾斜角度大 (复合倾角60.8℃) , 混凝土在浇筑振捣过程中因骨料比重不同, 造成石子下部偏多, 上表面砂浆偏多的现象。混凝土在固结硬化过程中, 受水化热的作用, 引起不均匀收缩, 造成砂浆收缩形成裂缝。

(2) 混凝土在初凝过程中自身沉陷受到箍筋的束缚而形成裂缝。由于柱子倾斜, 柱子上表面混凝土在自重作用下, 向下沉降, 而螺旋箍筋束缚这种沉降, 使箍筋上部混凝土不能自由沉陷, 在箍筋位置形成裂缝。

(3) 个别人字柱局部由于箍筋保护层薄而形成裂缝。施工单位对浇筑倾斜圆柱混凝土施工经验少, 施工重点放在模板位置、支架刚度、振捣密实等几个方面, 忽略了混凝土保护层厚度不够也可能导致裂缝的产生这一因素。

(4) 施工中抢工期, 造成工序交接检查不到位, 使混凝土出现漏浆、保护层厚度不均匀等质量缺陷。

4 处理方案

4.1 防水材料的选用

在选用防水材料时, 首先选用的是环氧树脂浆液, 这种材料的优点是:防水材料比较常见, 容易买到;施工单位使用环氧树脂经验比较丰富, 一般在混凝土裂缝处理时经常使用;这种材料与混凝土有良好的粘结力, 经试验表明粘结力高达60MPa。缺点是:施工条件有局限性, 基层必须干燥, 所以拖延工期;裂缝处理不彻底, 对短粗或小于0.2mm的裂缝不能用灌浆法处理, 造成水和空气在混凝土内部裂隙处聚结, 形成隐患;树脂浆液与混凝土有着很高的粘结力, 所以在灌完浆后人字柱表面清理的难度很大, 在不同程度上留有痕迹, 严重影响建筑物的外表美观, 等等。通过专家推荐和市场调查以及对防水材料性能的反复比对, 最后选用了含有活性成分的水泥基渗透结晶型防水材料 (以下简称HSF) 。

4.2 HSF防水材料性能

活性水泥基渗透结晶型防水材料 (HSF) 是以硅酸盐水泥、石英砂为基料, 含有特殊活性化学物质的一种青灰色干粉状混合物。它包括两部分不同作用的材料HSF-A和HSF-B, 使用时应视工程质量的不同情况而定, 下面对这两种材料分别作以介绍。

4.2.1 H S F-A

HSF-A是一种含有活性化合物的水泥基粉状防水材料。其中的活性化合物是混凝土防水处理的关键。在有水存在的条件下, 活性化合物向混凝土内部渗透, 在孔隙和裂缝中形成大量不溶于水的长链状结晶体, 填充和封堵渗水的孔隙和裂缝。保持混凝土处于饱和状态将有助于晶体向混凝土内部生长。HSF-A是用于需要永久防水的各种混凝土的内外表面的防水与修补。它具有以下优点。

(1) 深层结晶防水, 防止钢筋生锈。HSF-A防水材料渗透进混凝土内部后, 在混凝土内部结晶, 填充混凝土内部的孔隙和裂缝, 阻止水分在混凝土内部的迁移。

(2) 防水时间久。防水材料渗透到混凝土内部, 与混凝土有机的结合成为一个整体, 防水有效时间与混凝土同寿命;可深入内层, 即使涂层受损也不影响防水效果。

(3) 不影响混凝土强度。当水浸透处理过的混凝土时可以承受很大的静水压力, 对混凝土的抗压强度没有影响。

(4) 符合环保要求。施工时无明火作业, 无毒, 无刺激性气味。

(5) 防紫外线, 抗冻蚀, 耐高温、低温等特点。

4.2.2 H S F-B

HSF-B是一种含活性化合物的快速封堵材料, 与水混合后, 成为一种快速固化的油灰状胶泥。该产品采用专利配方, 内含活性化合物, 能深入到混凝土的内部, 使表层在受潮时不至于脱落。HSF-B有超凡的粘合特性, 粘在基层上, 具有永久性, 能迅速修补混凝土表面缺陷。

5 施工措施

5.1 基层处理

HSF防水材料在施工环境温度不小于5℃, 风力小于3级时, 可直接涂刷在混凝土的表面, 温度低于5℃、雨雪和大风天气禁止施工。涂刷前对基层应作如下处理。

(1) 对于漏浆、蜂窝、麻面、孔洞和较大裂缝处 (裂缝宽度大于0.4mm) , 应凿成深38mm, 宽25mm左右的“U”型槽, 用拌好的HSF-B防水材料 (粉∶水为4∶1调成油灰状的胶泥) 填充, 并压实;如有露筋、蜂窝或混凝土松动的, 应将松动的石子剔凿掉并用水冲洗干净后, 用拌好的HSF-B防水材料填充封堵。

(2) 清理基层的油污、返碱、薄膜、油漆、及其他表面涂层, 并用水清洗干净。

(3) 把光滑的表面用钢丝刷或手砂轮打磨成毛面, 以保证防水材料顺利渗透到混凝土内部结晶。

(4) 洒水湿润基层表面, 使混凝土基面处于饱和水状态但不能有积水现象。

5.2 拌合材料

为了保证防水涂层的均匀及材料用料能控制在要求范围内, 应采用“总量控制法”进行施工, 即在固定的施工面积上给定所需材料, 充分搅拌均匀。严禁向已经混合好的材料中另外加水。

HSF-A加水混合时应严格按照使用说明所规定的粉、水用量, 一次加足, 充分混合。粉∶水=5∶2 (体积比) , 在搅拌器中搅拌约3~5分钟, 使之均匀。HSF-B加水混合时应严格按照使用说明所规定的 (粉∶水为4∶1) 比例混合并调成油灰状的胶泥, 一次加足。

5.3 刷防水材料

用半硬性毛刷把混合好的材料在25分钟内均匀地刷在要处理的部位, 并在此期间内, 不断搅动混合料, 直至用完。涂刷要均匀、厚薄一致、不得有透底、漏刷现象。防水材料用量控制在0.8kg/m2~1.0kg/m2。活性水泥基渗透结晶型防水材料一般要求涂刷两道, 在第一道初步固化后, 浇水湿润, 再涂刷第二道防水材料。

5.4 养护

养护以喷洒水为主, 当涂层固化到不会被洒水损坏时就开始养护, 可采用喷淋水和覆盖湿麻布的方法。养护时间不得小于70小时, 严禁采用不透气材料 (如:塑料薄膜等) 直接附于涂层上。禁止用污水养护已施工完的成品。

5.5 施工后出现的现象

在防水材料结晶过程中, 会在局部出现结粉现象。这是因为混凝土的密实程度不同, 在密实的地方, 防水材料不能完全渗透到混凝土内部去, 从而在混凝土表面结晶。它不影响防水效果。

6 处理结果

采用这种方法处理的热电公司2000m2人字支柱已经使用八年, 经过这八年的观察, 未发现任何其它不利因素发生, 初步肯定处理效果良好。它不仅满足设计结构要求, 而且不改变混凝土结构的外形尺寸, 有着与混凝土相同的颜色, 保持了混凝土人字支柱的原貌, 达到了设计美观要求。

7 结语

对于混凝土裂缝, 我们要持冷静分析其产生的原因及处理措施, 对不同的问题要用不同的方法处理。同时严把科学施工关, 最大程度的减少质量缺陷的发生, 这是保证工程质量的重要一环。含有活化成分的水泥基渗透结晶型防水材料通过渗透到混凝土构件内部, 在内部结晶以达到防水效果的防水处理方法, 克服了其他防水材料寿命短、施工操作复杂、施工中有污染等缺点、延长了防水寿命, 为我们提供了潮湿环境下混凝土裂缝处理的先进的施工方法。

摘要：混凝土裂缝是建筑工程中最常见的质量通病之一, 不同部位、不同程度的裂缝对工程质量都有不同的影响。对超出规范允许的裂缝, 一旦处理不及时或处理方法不当, 都会给建筑构件造成质量事故隐患。开滦某热电公司2000m2冷却塔人字支柱裂缝处理, 采用了含有活性成分的水泥基渗透结晶防水材料, 不仅使所有的裂缝得到了有效的解决, 而且与混凝土有机的结合成为一个整体, 满足了设计要求和美观要求。

关键词：混凝土裂缝,建筑防水,处理方法