混凝土防水劑

1、 外加劑事業(yè)部防水劑 概述1、防水劑概念： 混凝土防水劑是指摻入混凝土中，能夠減少混凝土內(nèi)部孔隙和堵塞毛細(xì)通道，從而降低混凝土在靜水壓作用下透水性的外加劑。2、我國(guó)20世紀(jì)50年代出防水混凝土集料級(jí)配要求：要求卵石級(jí)配依據(jù)德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN-1045碎石級(jí)配依據(jù)DIN-4163，沙律要求高達(dá)50%-60%并要求砂中含有相當(dāng)比例的粒徑小于0.15mm的細(xì)粉料概述3、20世紀(jì)60年代出我國(guó)提出了富砂漿防水混凝土技術(shù)，它將沙石混合連續(xù)級(jí)配簡(jiǎn)化為普通混凝土集料級(jí)配，而以控制水灰比、適當(dāng)增加沙律和水泥用量來(lái)提高混凝土密實(shí)性和抗?jié)B性。（1）水灰比0.6以下（2）水泥用量不小于300kg/m3（3）沙律為3

2、5%左右，灰砂比不小于1：2目 錄一、防水劑分類二、防水劑的作用機(jī)理三、防水劑對(duì)混凝土的性能影響四、防水劑的工程應(yīng)用特點(diǎn)一、防水劑分類1、引氣型防水劑2、減水型防水劑3、三乙醇胺密實(shí)型防水劑4氯化鐵類防水劑5有機(jī)硅憎水防水劑6微膨脹型防水劑7聚合物乳液型防水劑8滲透結(jié)晶型防水劑9復(fù)合型防水劑引氣型防水劑引氣型防水劑引氣型防水劑作用機(jī)理：引氣型防水劑作用機(jī)理：1、引氣型防水劑是國(guó)內(nèi)過(guò)去引用較普通的一種防水劑，主要組分是引氣劑。摻加引氣型防水劑可以在混凝土攪拌時(shí)引入大量微小封閉得氣泡，從而改善混凝土的和易性、抗?jié)B性、抗凍性和耐久性，且經(jīng)濟(jì)效益顯著。我國(guó)目前在防水劑中最常使用的引氣劑為松香熱聚物和松

3、香酸鈉引氣劑。引氣型防水劑引氣型防水劑2、摻引氣型防水劑能提高混凝土抗?jié)B性的原因如下：引氣劑是一種具有憎水作用的表面活性物質(zhì)，它可以降低混凝土拌合水的表面張力，攪拌時(shí)會(huì)在混凝土拌合物中產(chǎn)生大量微小、均勻的氣泡，使混凝土的和易性顯著改善，硬化混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也得到改善；由于氣泡的阻隔，混凝土拌合物中自由水的蒸發(fā)路線變的曲折、細(xì)小、分散，因而改變了毛細(xì)管的數(shù)量和特征，減少了混凝土的摻水通道；由于水泥保水能力的提高，泌水大為減少，混凝土內(nèi)部的摻水通道進(jìn)一步減少；引氣型防水劑引氣型防水劑另外，由于氣泡的阻隔作用，減少了由于沉降作用所引起的混凝土內(nèi)部的不均勻缺陷，也減少了集料周圍粘結(jié)不良的現(xiàn)象和沉降孔隙

4、。氣泡的上述作用，都有利于提高混凝土的抗?jié)B性。此外，引氣劑還使水泥顆粒憎水化，從而使混凝土中的毛細(xì)管壁憎水，阻礙了混凝土的吸水作用和憎水作用，這也有利于提高混凝土的抗?jié)B性能。減水型防水劑減水型防水劑減水型防水劑作用機(jī)理：減水型防水劑作用機(jī)理： 以以減水劑為主要組分的防水劑稱為減水劑防水劑。減水劑按有無(wú)引氣作用分為引氣型和非引氣型兩類。防水混凝土工程中通常使用的減水劑，如木鈣減水劑、AF和MF等均屬于引氣型減水劑，用它們配制的防水混凝土抗?jié)B性能較好。摻減水型防水劑混凝土的配制，可遵循普通防水混凝土的一般規(guī)則，只按工程需要調(diào)節(jié)水灰比即可。減水劑在防水混凝土中的常用摻量，于配制減水劑混凝土相當(dāng)。減水

5、型防水劑減水型防水劑混凝土中摻入減水型防水劑能提高抗?jié)B的原因是：（1）混凝土中摻入這類防水劑后，由于減水劑分子對(duì)水泥顆粒的吸附-分散潤(rùn)滑和潤(rùn)濕作用，減少拌合水用量，提高新拌混凝土的保水性和抗離析性，尤其是當(dāng)摻入引氣型減水劑后，有如摻入引氣劑，在混凝土中產(chǎn)生分閉、均勻分散的小氣泡，增加和易性，降低泌水率，從而減少了混凝土中泌水通道的產(chǎn)生，防止內(nèi)分成現(xiàn)象的發(fā)生。減水型防水劑減水型防水劑（2）由于在保持相同和易性情況下，摻加減水劑能減少混凝土拌合用水量，使得混凝土中超過(guò)水泥水化所需的水量減少，這部分自由水蒸發(fā)后留下的毛細(xì)孔體積就相應(yīng)減少，提高了混凝土的密實(shí)性。（3）如果使用引氣型減水劑，可以在混凝土

6、中引入一定量獨(dú)立；分散的小氣泡，由于這種氣泡的阻隔作用，改變了毛細(xì)管的數(shù)量和特征。三乙醇胺密實(shí)型防水劑三乙醇胺密實(shí)型防水劑三乙醇胺密實(shí)型防水劑作用機(jī)理：三乙醇胺密實(shí)型防水劑作用機(jī)理：1、三乙醇本來(lái)一直用作早強(qiáng)劑，20世紀(jì)70年代開(kāi)始用來(lái)配制防水混凝土，用微量（占水泥質(zhì)量的0.05%）三乙醇配制的防水混凝土稱為三乙醇防水混凝土。三乙醇防水混凝土不僅具有良好的抗?jié)B性，而且具有早強(qiáng)和增強(qiáng)作用，適用于需要早強(qiáng)的防水工程。2、在混凝土中加入微量三乙醇能提高抗?jié)B性的基本原理為：三乙醇胺能加速水泥的水化作用，促使水泥水化早期就生成較多的含水結(jié)晶產(chǎn)物，相應(yīng)地減少了游離水，也就減少了由于游離水蒸發(fā)而遺留下來(lái)的毛

7、細(xì)孔，從而提高了混凝土的抗?jié)B性。三乙醇胺密實(shí)型防水劑三乙醇胺密實(shí)型防水劑3、工程上配制三乙醇胺密實(shí)型防水劑，還常常復(fù)合摻加氯化鈉和亞硝酸鈉，用這種發(fā)法配的的混凝土，其抗?jié)B性和抗壓強(qiáng)度都比三乙醇胺單摻的效果好。通常三種組分的摻量為：三乙醇胺0.05%，氯化鈉0.5%，亞硝酸鈉1%。當(dāng)三乙醇胺和氯化鈉、亞硝酸鈉復(fù)合摻加時(shí)，在水泥漿體中，三乙醇胺不但能促進(jìn)水泥本身的水化，而且還能促進(jìn)無(wú)機(jī)鹽與水泥成分的反應(yīng)，促使低硫型硫鋁酸鈣和六方板狀固溶體提前生成，并能增加生產(chǎn)量，由于氯化鈉和亞硝酸鈉等無(wú)機(jī)鹽在水泥水化過(guò)程中能分別生成氯鋁酸鹽和亞硝酸鋁酸鹽等絡(luò)合物，生成過(guò)程中發(fā)生體積膨脹，填充了混凝土內(nèi)部孔隙和堵塞

8、了毛細(xì)管通道，因而增加了混凝土的密實(shí)型，提高了強(qiáng)度和抗?jié)B性，早強(qiáng)效果也非常明顯。三乙醇胺密實(shí)型防水劑三乙醇胺密實(shí)型防水劑4、由于摻三乙醇胺密實(shí)性防水劑的混凝土具有早強(qiáng)和增強(qiáng)效果，有利于加速模版周轉(zhuǎn)速度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。氯化鐵類防水劑氯化鐵類防水劑氯化鐵類防水劑作用機(jī)理：氯化鐵類防水劑作用機(jī)理：氯化鐵類防水劑一直是一種常用的防水劑，在混凝土中加入少量氯化鐵防水劑配制成的具有高抗?jié)B性、高密實(shí)的混凝土。氯化鐵類防水劑的作用機(jī)理如下:(1) 氯化鐵類防水劑的主要成分氯化鐵、氯化亞鐵、硫酸鋁等，它們能與水泥石中C3S和C2S水化釋放出的Ca（OH）2(注：氫氧化鈣)發(fā)生反應(yīng)，生成氫

9、氧化鐵、氫氧化亞鐵和氫氧化鋁等不溶于水的膠體，反應(yīng)式如下：氯化鐵類防水劑氯化鐵類防水劑2Fecl3 + 3Ca(OH)2 2Fe(OH)3 + 3CaCl2 FeCl2 + Ca(OH)2 Fe(OH)2 + CaCl2Al2(SO4) + 3Ca(OH)2 + mH2O 2Al(OH)3 +CaSO4 . mH2O這些膠體填充了混凝土內(nèi)的孔隙，堵塞毛細(xì)管滲水通道，增加了混凝土的密實(shí)性。 （2）降低了泌水率。混凝土中摻加氯化鐵類防水劑后，由于漿體中生成了氫氧化鐵、氫氧化亞鐵和氫氧化鋁等膠狀物，混凝土的泌水率降低了，減少了因此而引起的缺陷。（3）氯化鐵類防水劑與Ca(OH)2作用生成氯化鈣，不但

10、能起填充作用，而且這種新生態(tài)的氯化鈣能激發(fā)水泥熟料礦物，加水其水化速度，并與硅酸二鈣、鋁酸三鈣和水反應(yīng)生成氯硅酸鈣和氯鋁酸鈣晶體，提高了混凝土的密實(shí)性，因而抗?jié)B性提高。氯化鐵類防水劑作用機(jī)理氯化鐵類防水劑作用機(jī)理微膨脹型防水劑微膨脹型防水劑微膨脹型防水劑作用機(jī)理：微膨脹型防水劑作用機(jī)理： 在有約束的防水混凝土工程中，采用膨脹混凝土澆筑，由于膨脹混凝土的膨脹和補(bǔ)償收縮作用，可以減少裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)增強(qiáng)混凝土的密實(shí)性，水泥漿體中膨脹產(chǎn)物還能能夠隔斷毛細(xì)孔滲水通道，因而提高混凝土抗?jié)B性能，并且這種防水工程的伸縮縫間距也可以增大，在修補(bǔ)防水工程中，碰上混凝土更是具有獨(dú)特的功效。微膨脹型防水劑微膨脹型防

11、水劑1、摻加膨脹型防水劑（主要成分微膨脹劑）的混凝土，在凝結(jié)硬化過(guò)程中產(chǎn)生一定的體積膨脹，補(bǔ)償由于干燥失水和溫度梯度等原因引起的體積收縮，防止或減少收縮裂縫的產(chǎn)生，增強(qiáng)密實(shí)性，從而滿足防水工程需要的混凝土。2、混凝土表面和內(nèi)部的裂縫對(duì)其抗?jié)B性具有很大的危害性。消除混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，最主要的技術(shù)路線就是設(shè)法減少混凝土的體積的變形。對(duì)于普通混凝土就是要減少收縮變形。工程實(shí)踐表面，在配制混凝土?xí)r，摻入一定量的膨脹劑，能使混凝土在硬化過(guò)程中產(chǎn)生適量膨脹，補(bǔ)償后期的收縮，減少裂縫的產(chǎn)生，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能。微膨脹型防水劑微膨脹型防水劑3目前我國(guó)已研制出包括UEA、EA、EA-L、FN-M和脂膜

12、石灰膨脹劑等在內(nèi)十幾個(gè)膨脹劑品種。UEA是由硫鋁酸鈣熟料（C4A3S）、天然明礬石KAL3(SO4)2(OH)6和石膏按一定比例混合共同磨細(xì)而成。摻有UEA的普通水泥漿體，在水化工程中，由于水泥成分中的C3S和C2S水化釋放出Ca(OH)2,C4A3S在有充足Ca(OH)2存在的條件下，按下列方程反應(yīng)：C4A3S + 6Ca(OH)2 + 8CaSO4 + 90H2O 3(C3A . 3CaSO4 . 32H2O) 微膨脹型防水劑微膨脹型防水劑明礬石在堿和硫酸鹽激發(fā)下，按下式反應(yīng)： KAL3(SO4)2(OH) 6 + 13Ca(OH)2+5CaSO4 + 78H2O 3(C3A . 3CaS

13、O4 . 32H2O) +2KOH 由于C4A 3S活性高，主要在早期形成Aft，而水化較慢的明礬石多在水化中期7-28d形成Aft，這樣，形成Aft的過(guò)程與C 3S、C2S水化過(guò)程互相制約、相互促進(jìn)、使得水泥石強(qiáng)度和膨脹發(fā)展比較協(xié)調(diào)。微膨脹型防水劑微膨脹型防水劑摻有UEA的水泥石中大量形成Aft，構(gòu)成膨脹源，能使混凝土產(chǎn)生體積膨脹，而且Aft具有填充、堵塞毛細(xì)孔的作用，使水泥石的孔隙率降低，孔結(jié)構(gòu)得到改善。 隨UEA摻量的增加，混凝土膨脹率逐漸增大，當(dāng)摻量為8%-14%時(shí)，限制膨脹率為0.02%-0.06%，相應(yīng)建立的自應(yīng)值為0.2-0.8Map。多功能復(fù)合型防水劑多功能復(fù)合型防水劑多功能復(fù)

14、合型防水劑作用機(jī)理：（1）改善混凝土結(jié)構(gòu)：混凝土加水拌合前其膠凝材料具有良好的連續(xù)級(jí)配，孔隙率大為降低，水化硬化后打的毛細(xì)孔減少，這是因?yàn)樗^(guò)程中不同粒徑的膠凝材料顆?；ハ嗵畛洌瑴p少了顆粒間的空隙，從而進(jìn)一步減少了復(fù)合膠凝材料體系凝結(jié)硬化后的總孔隙率，有利于大幅度降低混凝土的滲透性。（2）減水效應(yīng)：主要是減少用水量增加混凝土結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，由于水分蒸發(fā)引起的毛細(xì)孔將大大減少，這對(duì)減少水分的滲透性非常有效。此外可以大幅改善混凝土的保水性和抗離析性，減少泌水通道，提高混凝土表面質(zhì)量，也減少了混凝土表面的毛細(xì)管從而降低了混凝土的吸水率。多功能復(fù)合型防水劑多功能復(fù)合型防水劑（3）自膨脹補(bǔ)償后期收縮作用

15、： 混凝土在潮濕養(yǎng)護(hù)條件下早期產(chǎn)生一定膨脹（0.01%-0.02%）補(bǔ)償后期由于失水干燥引起的部分收縮，從而提高結(jié)構(gòu)物抗裂性、體積穩(wěn)定性和耐久性。（4）憎水作用： 一般來(lái)說(shuō)，水泥石是親水的，也即水泥石與水的接觸角小于90o,當(dāng)混凝土接觸水后，即使沒(méi)有外界壓力作用情況下，水也將沿著水泥石毛細(xì)管壁上升，這種作用將增加混凝土的吸水性和滲透性。憎水組分被吸附在毛細(xì)孔壁上，使得水泥石毛細(xì)孔壁具有一定疏水性，這樣有助于減小混凝土的吸水性和提高混凝土的抗?jié)B性。防水劑對(duì)混凝土性能的影響防水劑對(duì)混凝土性能的影響1各種防水劑對(duì)混凝土性能的影響：各種防水劑對(duì)混凝土性能的影響：（1）防水劑品種多，組分復(fù)雜，所以對(duì)混凝

16、土性能的改善是多方面的。摻加引氣型防水劑的混凝土，可以改善新拌混凝土的和易性，提高混凝土抗?jié)B性、抗凍融循環(huán)能力，但卻對(duì)混凝土強(qiáng)度有一定程度的不利影響。為了彌補(bǔ)引氣對(duì)混凝土強(qiáng)度的負(fù)面影響，通常將引氣組分與減水組分復(fù)合來(lái)配制混凝土防水劑。（2）微膨脹劑組分雖然可以使混凝土具有微膨脹和抗裂防水效果，但不具備減水效應(yīng)，所以通常也與減水組分復(fù)配使用，以取得更好的增強(qiáng)和抗?jié)B效果。 防水劑對(duì)混凝土性能的影響防水劑對(duì)混凝土性能的影響 下圖是萘系高效減水劑SN-（取常用摻量0.75%），膨脹劑EA（摻量分別取2%、4%、6%、8%、10%和12%），憎水型OS（摻量分別取0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和

17、0.5%）時(shí)，對(duì)砂漿抗?jié)B性能和吸水量的影響。防水劑對(duì)混凝土性能的影響防水劑對(duì)混凝土性能的影響防水劑對(duì)混凝土性能的影響防水劑對(duì)混凝土性能的影響防水劑對(duì)混凝土性能的影響防水劑對(duì)混凝土性能的影響摻與不摻復(fù)合外加劑的混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B性、摻與不摻復(fù)合外加劑的混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B性、和吸水量比：和吸水量比：防水劑對(duì)混凝土性能的影響防水劑對(duì)混凝土性能的影響摻入不同外加劑的混凝土的耐久性性能指標(biāo)：摻入不同外加劑的混凝土的耐久性性能指標(biāo)：防水劑的工程應(yīng)用要點(diǎn)防水劑的工程應(yīng)用要點(diǎn)一、引氣型防水劑的使用要點(diǎn)：（1）摻量：引氣型防水劑的摻量應(yīng)以3%-5%的含氣量為宜。（松香酸鈉的摻量約為水泥用量的0.01%-

18、0.03%，松香熱聚合物的摻量約為0.01%）。（2）水灰比:引氣組分的極限摻量為：水灰比為0.50時(shí)，引氣劑為0.01%-0.05%；水灰比為0.55時(shí)，摻量為0.005%-0.03%；水灰比為0.60時(shí)，摻量為0005%-0.01%防水劑的工程應(yīng)用要點(diǎn)防水劑的工程應(yīng)用要點(diǎn)（3）水泥和砂：水泥和砂的比例影響混凝土的粘滯性。水泥占的比例越大，混凝土的粘滯性越大，含氣量越小，要獲得一定的含氣量就得增加引氣劑摻量，反之減少引氣劑用量。砂子的粒徑主要影響氣泡的大小，砂子越細(xì)氣泡尺寸越小，砂子越粗氣泡尺寸越大。若采用細(xì)沙，要增加混凝土配比中的水泥用量和用水量，收縮比將增大。因此工程中可因地制宜， 采用

19、中砂。防水劑的工程應(yīng)用要點(diǎn)防水劑的工程應(yīng)用要點(diǎn)（4）攪拌時(shí)間：一般含氣量是攪拌時(shí)間的增加而增加攪拌2-3min是含氣量達(dá)到最大值，如繼續(xù)攪拌含氣量開(kāi)始下降。原因是氫氧化鈣不斷與引氣劑鈉皂反應(yīng)生成難溶的鈣皂，使繼續(xù)形成氣泡變得困難。同時(shí)隨著含氣量的增加混凝土變得更加粘稠，生成氣泡也越加困難，而最初形成的氣泡在繼續(xù)攪拌時(shí)不斷被破壞，消失的氣泡多于增加的氣泡，因而含氣量降低。防水劑的工程應(yīng)用要點(diǎn)防水劑的工程應(yīng)用要點(diǎn)（5）振搗密實(shí)：各種振搗皆會(huì)降低含氣量，用震動(dòng)平臺(tái)和平板振搗器振搗比用插入式振動(dòng)器含氣量下降幅度小。所以振搗時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，用插入式振動(dòng)氣時(shí)一般不宜超過(guò)20s。（6）養(yǎng)護(hù)：防水劑的工程應(yīng)用要

20、點(diǎn)防水劑的工程應(yīng)用要點(diǎn)二、減水型防水劑的使用要點(diǎn)：二、減水型防水劑的使用要點(diǎn)： 使用減水型防水劑配制防水混凝土，最重要的是選擇減水劑的品種和確定合適的摻量，堅(jiān)決避免混凝土出現(xiàn)離析、泌水現(xiàn)象。有條件的話可以采用粉煤灰、礦渣粉和硅灰等活性摻和料替代部分水泥、以達(dá)到最佳的防水效果。防水劑的工程應(yīng)用要點(diǎn)防水劑的工程應(yīng)用要點(diǎn)防水劑的工程應(yīng)用要點(diǎn)防水劑的工程應(yīng)用要點(diǎn)三、氯化鐵類防水劑的使用要點(diǎn)：三、氯化鐵類防水劑的使用要點(diǎn)：（1）選用質(zhì)量合乎標(biāo)準(zhǔn)的氯化鐵類防水劑，不能直接使用市場(chǎng)上出售的氯化鐵化學(xué)試劑。（2）氯化鐵類防水劑要先稀釋才能使用。（3）氯化鐵摻量3%為宜，少了起不到防水效果；太多則會(huì)加速鋼筋銹蝕

21、，并且使干縮增大。（4）配料要求準(zhǔn)確，機(jī)械攪拌大于2min方可出料。（5）加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，自然養(yǎng)護(hù)7-14d要充分潤(rùn)濕。防水劑的工程應(yīng)用要點(diǎn)防水劑的工程應(yīng)用要點(diǎn) 四、微膨脹劑型防水劑要點(diǎn)：四、微膨脹劑型防水劑要點(diǎn)：我國(guó)自20世紀(jì)70年代以來(lái)，微膨脹劑在防水和混凝土工程中發(fā)揮了重要作用下面簡(jiǎn)要舉幾個(gè)例子：（1）1997年，江蘇省建科把礬土水泥與二水石膏粉按比例混合成膨脹劑，以內(nèi)摻15%-20%的用量加入到普通水泥中，在現(xiàn)場(chǎng)制成微膨脹混凝土，用這種混凝土制作剛性防水屋面在江蘇已推廣近200萬(wàn)m2，效果良好。（2）1979年，在安徽嘉山、合肥等地用明礬膨脹劑（摻量15%-20%）作防水屋面，共約1萬(wàn)m2，不滲不漏，取得較好的防水效果。防水劑的工程應(yīng)用要點(diǎn)防水劑的工程應(yīng)用要點(diǎn) （3）中建一局四公司單身宿舍上人屋面設(shè)計(jì)用鋼纖維素補(bǔ)償收縮混凝土剛性防水，總防水面積240m2?；炷猎O(shè)計(jì)強(qiáng)度為C33，水灰比0.50鋼纖維用量80kg/m3，UEA用量為51kg/m3,