无机快速堵漏砂浆的应用研究

   日期:2022-03-18     浏览:241    
核心提示:无机快速堵漏砂浆的应用研究李英丁1,2,张铬1,2(1.广东龙湖科技有限公司,广东汕头505041;2.广东龙湖科技有限公司-西南科技
无机快速堵漏砂浆的应用研究

李英丁1,2,张铬1,2
(1.广东龙湖科技有限公司,广东汕头505041;2.广东龙湖科技有限公司-西南科技大学联合技术中心,四川绵阳621010)

目前建筑大多采用水泥、混凝土为结构材料修建,水泥混凝土结构常因自身水化收缩、温差变形、密实度不够、抗渗不达标、地基沉降、设计缺陷或施工等原因产生裂缝, 形成渗漏点。建筑渗漏不但影响正常使用,而且影响混凝土建筑的使用寿命,进行防水堵漏处理是有效的解决方法。已有的研究表明,利用硫铝酸盐水泥与普硅水泥复配凝结速度快的特点,可以配制快速堵漏砂浆[1],但快硬硫铝酸盐水泥与普硅水泥化学成分的差异导致凝结时间存在波动。本文以快硬硫铝酸盐水泥为胶凝材料,掺入石膏、外加剂等配制快速堵漏砂浆,并研究了石膏、外加剂对快速堵漏砂浆性能的影响。

1 原材料及试验方法
1.1 原材料
硬石膏:南京产;半水石膏:山东产;防水剂B:一种膨润土改性的防水剂;促凝剂L;硫铝酸盐水泥。
1.2 试验方法
参照GB 23440—2009《无机防水堵漏材料》要求分别对凝结时间、抗折和抗压强度、抗渗压力等指标进行测试。参照JGJ/T 70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》要求对膨胀率进行测试。

2 结果与讨论
2.1 促凝剂L 对快速堵漏砂浆性能的影响
硫铝酸盐水泥初凝时间通常大于25 min,因此采用硫铝酸盐水泥配制的快速堵漏砂浆初凝时间无法满足小于5 min的要求,需要添加促凝剂以达到快凝的目的。促凝剂L 对快速堵漏砂浆初凝时间的影响见图1。

由图1 可见,促凝剂L 的加入显著缩短了快速堵漏砂浆的初凝时间,且随着掺量增大初凝时间缩短。促凝剂L 对快速堵漏砂浆不同龄期强度的影响见表1。

由表1 可见,未掺促凝剂L 的快速堵漏砂浆因凝结时间较长,导致1 h 无强度,7 d 抗压强度达到大值,28 d 出现强度严重倒缩现象。横向比较发现,相同掺量的促凝剂L,随着龄期增加快速堵漏砂浆的抗压强度呈提高趋势,且早期提高明显,3 d后相对较缓。纵向比较发现,相同龄期的快速堵漏砂浆强度随着促凝剂L 掺量增大呈现降低趋势,且掺量越大,强度下降越明显。
综合初凝时间和强度分析发现,促凝剂L 在快速堵漏砂浆中的掺入量以0.2%为佳,此时初凝时间满足要求,对抗压强度的改善作用为明显。
2.2 石膏对快速堵漏砂浆性能的影响
快速堵漏砂浆是解决混凝土渗漏的有效材料,抗渗压力是衡量快速堵漏砂浆性能的重要指标,而膨胀率是间接反映抗渗压力的指标之一。笔者采用石膏作为膨胀剂以提高快速堵漏砂浆的抗渗压力,取得了理想的效果。图2为硬石膏掺量对快速堵漏砂浆不同龄期膨胀率的影响。

从图2可以看出,采用硫铝酸盐水泥配制的快速堵漏砂浆有一定的微膨胀性能,膨胀率在0.025%左右。随着硬石膏掺量的增加,快速堵漏砂浆的膨胀率显著提高,掺量为2.5%时膨胀率达到0.05%,掺量为5.0%时膨胀率接近0.10%,掺量为7.5%时膨胀率提高到0.20%。且膨胀集中在前3 d,后期的膨胀相对缓慢,7 d后趋于稳定。图3为半水石膏掺量对不同龄期的快速堵漏砂浆膨胀率的影响。

从图3 可以看出,随着半水石膏掺量的增加,快速堵漏砂浆的膨胀率显著提高,掺量2.5%时膨胀率达到0.10%,掺量5.0%时膨胀率提高到0.80%,且快速堵漏砂浆的膨胀集中在前1 d,后期趋于稳定。比较发现,相同掺量的硬石膏和半水石膏,掺半水石膏的膨胀率明显高于硬石膏。这是因为硫铝酸盐水泥熟料的主要矿物成分为C4A3S,在石膏存在的情况下发生如下反应:
CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O 或
CaSO4·0.5H2O+1.5H2O→CaSO4·2H2O
C4A3S+2CaSO4·2H2O+34H2O→C3A3CaSO4·32H2O+2Al2O3·3H2O
半水石膏的溶解速度、活性高于硬石膏,与水反应生成二水石膏的速率高于硬石膏,二水石膏与硫铝酸盐水泥反应生产钙矾石而产生膨胀。因此,在相同掺量下,掺半水石膏的膨胀率明显高于掺硬石膏。
强度是快速堵漏砂浆的重要指标,图4 表明,硬石膏掺入能提高快速堵漏砂浆的抗压强度,掺量小于5.0%时,随着掺量增大强度呈升高趋势。这是因为硬石膏是具有一定活性的胶凝材料,掺入快速堵漏砂浆中后与硫铝酸盐水泥发生化学反应生成钙矾石,达到提高强度的效果,硫铝酸盐水泥作为一种快硬水泥,配制的快速堵漏砂浆的早期强度较高,3 d 抗压强度即能达到较高的水平,以满足工程需要。

石膏对快速堵漏砂浆抗渗强度的提高具有显著的作用(见表2)。

注:①石膏掺量过大时,快速堵漏砂浆抗渗试件浸水后膨胀率过大而胀裂,无法进行测试。
表2 表明,硬石膏与半水石膏均能显著提高快速堵漏砂浆的抗渗压力,半水石膏的效果较硬石膏明显,达到相同抗渗压力时掺量约为硬石膏的1/2。石膏的掺量存在佳掺量,掺量过低抗渗强度达不到标准要求,掺量过高膨胀率过大,试件涨裂。快速堵漏砂浆的抗渗压力与膨胀率对应,表现为膨胀率越大,抗渗强度越高。这是因为石膏与硫铝酸盐水泥熟料反应生成钙矾石,钙矾石的膨胀作用堵塞了砂浆的微小气孔和通路,快速堵漏砂浆的密实度提高,抗渗能力增强。
2.3 防水剂B 对快速堵漏砂浆性能的影响
防水剂B 是一种膨润土改性的防水剂,对快速堵漏砂浆的抗渗性有明显的提高作用(见图5、图6)。

由图5 可见,随着防水剂B 掺量的增加,快速堵漏砂浆的抗渗压力提高,在掺量为0.15%时抗渗压力提高了350%,掺量为0.6%抗渗压力提高了550%。提高抗渗压力的同时,防水剂B对快速堵漏砂浆不同龄期抗压强度有一定的影响。由图6 可见,防水剂B 的掺入对快速堵漏砂浆1 h 抗压强度有所降低,但降低幅度不大,掺量0.6%时抗压强度降低了15%。其后随着龄期的增长,防水剂B 对抗压强度的影响规律相同,快速堵漏砂浆抗压强度降幅在5%~20%。
图7防水剂B的X衍射图谱表明,防水剂B的主要矿物成分为钙基蒙脱石和钠基蒙脱石,是一种经过改性的膨润土。膨润土具有强烈的吸水性、膨胀性、结合水的能力强等特性,与水接触24 h 开始水化,膨胀4~5 倍,48 h 水化完成,变成原颗粒体积的10~15 倍,甚至达30 倍的凝胶体,像一堵防水墙,能防止其它水分渗入[2-3]。防水剂B 的这种遇水膨胀特性,可堵塞快速堵漏砂浆的毛细孔和微小气孔,达到提高抗渗性的作用。

3 结语
(1)以硫铝酸盐水泥为胶凝材料的快速堵漏砂浆凝结时间通常无法满足施工要求,需要添加促凝剂以缩短快速堵漏砂浆的凝结时间。促凝剂L 的掺入能显著缩短快速堵漏砂浆的初凝时间,其佳掺量为0.2%。
(2)快速堵漏砂浆通常应用在混凝土结构的背水面,抗渗透性能是衡量快速堵漏砂浆质量的重要指标,石膏与硫铝酸盐水泥熟料反应生成具有膨胀性能的钙矾石,能有效提高快速堵漏砂浆的抗渗性,且对快速堵漏砂浆的抗压强度有提高作用。
(3)防水剂B 具有遇水膨胀的特性,遇水后堵塞快速堵漏砂浆的微小气孔和毛细管,对压力水起到阻断的作用,提高了快速堵漏砂浆的抗渗性。
 









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