混凝土抗渗性能试验成果

(一)防水混凝土种类

防水混凝土是以水泥、砂、石子为原料或掺入外加剂、高分子聚合物等,以调整配合比,减小孔隙率,增加各原材料界面之间的密实性或使混凝土产生补偿收缩作用,从而使水泥砂浆或混凝土具有一定抗裂、防渗能力,使其满足抗渗等级大于0.6MPa的不透水性混凝土,也就是自身抗渗性能高于0.6MPa的混凝土。

防水混凝土一般可分为普通水泥防水混凝土、外加剂防水混凝土和膨胀水泥防水混凝土。

隧道工程常用防水混凝土的种类及其特性见表4.4-1。

表4.4-1　隧道工程常用防水混凝土的种类及其特性

(二)隧道工程防水混凝土的一般要求

(1)隧道模筑混凝土衬砌应满足抗渗要求,混凝土的抗渗等级一般不小于P8。

(2)当衬砌处于侵蚀性地下水环境中,混凝土的耐侵蚀系数不应小于0.8。混凝土的耐侵蚀系数按式(4.4-1)计算:

式中 Ns——混凝土的耐侵蚀系数;

Rws——在侵蚀性水中养护6个月的混凝土试块抗折强度;

Rwy——在饮用水中养护6个月的混凝土试块抗折强度。

(3)当受冻融作用时,不宜采用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。

(4)隧道工程防水混凝土的水泥用量不得少于320kg/m3,水泥强度等级不低于42.5,水胶比不大于0.50。当掺入活性细粉时,不得少于280kg/m3。

(5)防水混凝土结构应满足以下要求:

①裂缝宽度应不大于0.2mm,且不贯通。

②迎水面主钢筋保护层厚度不应小于50mm。

③衬砌厚度不应小于30cm。

(6)试件的抗渗等级应比设计要求提高0.2MPa。

(7)当采用防水混凝土时,应对衬砌的各种缝隙采取有效的防水措施,以使衬砌获得整体防水效果。

(8)防水混凝土的实际坍落度与要求坍落度之间的偏差一般不得超过要求值的30%。

(三)混凝土抗渗性试验

1.目的和适用范围

主要用于检测混凝土硬化后的防水性能,以测定其抗渗等级。防水混凝土的抗渗等级可分为以下三种:

(1)设计抗渗等级。它是根据地下工程的埋深及水力梯度(最大作用水头与建筑物最小壁厚之比)综合考虑而确定的,由勘测设计确定。

(2)试验抗渗等级。用于确定防水混凝土施工配合比时测定的抗渗等级。最终的抗渗等级以在设计抗渗等级的基础上提高0.2MPa来确定。(www.xing528.com)

(3)检验抗渗等级。它是对防水混凝土抗渗试块进行抗渗试验所测定的抗渗等级。检验抗渗等级不得低于设计抗渗等级。

混凝土抗渗性试验应遵照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T 50082—2009)执行,试验方法有渗水高度法与逐级加压法两种,下面以逐级加压法为例进行介绍。

2.试件制备

(1)试件每组6个,试件试作时,混凝土拌合物应分两层装入试模内,每层的装料厚度大致相等,如采用人工插捣成型时,插捣应按螺旋方向从边缘向中心均匀进行。在插捣底层混凝土时,捣棒应达到试模底部,插捣上层时,捣棒应贯穿上层后插入下层20～30mm。插捣时捣棒应保持垂直不得倾斜,然后应用抹刀沿试模内壁插拔数次。每层插捣次数不得少于29次,插捣后应用橡皮锤轻轻敲击试模四周直至插捣棒留下的空洞消失为止。

根据《公路隧道施工技术规范》(JTG/T3660—2020),对于采用防水混凝土的衬砌,每200m需要做1组(6个)抗渗试件。

(2)试件形状为圆台体:上底直径为175mm,下底直径为185mm,高度为150mm。

(3)试件成型后24h拆模用钢丝刷刷净两端面水泥浆膜,标准养护龄期为28d。

3.仪器设备

(1)混凝土抗渗仪。应符合行业标准《混凝土抗渗仪》(JG/T249—2009)的规定,应能使水压按规定稳定地作用在试件上。常用的有TH4-HP-4.0型自动调压混凝土抗渗仪、HS-4型混凝土抗渗仪、ZKS微机控制高精度抗渗仪、HS-40型混凝土抗渗仪等(图4.4-4)。抗渗仪施加水压力范围为0.1～2MPa。

(2)成型试模。上口直径为175mm,下口直径为185mm,高度为150 mm 或上、下直径与高度均为150mm。

(3)螺旋加压器、烘箱、电炉、浅盘、铁锅、钢丝刷等。

(4)密封材料。如石蜡,内掺约2%的松香。

4.试验步骤

(1)密封与安装。试件到期前一天,将试件从养护室取出,擦干表面,用钢丝刷刷净两端面。待表面干燥后,在试件侧面滚涂一层熔化的内加少量松香的石蜡,然后用螺旋加压器将试件压入经过烘箱或电炉预热过的试模中,使试件和试模底平齐,待试模变冷后解除压力。试模的预热温度,应以石蜡接触试模即缓慢熔化,但不流淌为准。

试件密封也可以采用其他更可靠的密封方式。

(2)试验。水压从0.1MPa开始,每隔8h增加水压0.1MPa,并随时注意观察试件端面渗水情况。当6个试件中有3个试件表面发现渗水时,记下此时的水压力,即可停止试验。

当加压至设计抗渗等级规定压力,经8h后第三个试件仍不渗水,表明混凝土已满足设计要求,即可停止试验。

如在试验过程中,水从试件周边渗出,则说明密封不好,要重新密封。

5.试验结果计算

混凝土的抗渗等级以每组6个试件中有4个未发现有渗水现象时的最大水压力乘以10

图4.4-4　HS-40型混凝土抗渗仪

米确定。抗渗等级按式(4.4-2)计算:

式中 P——混凝土抗渗等级;

H——6个试件中有3个试件渗水时的水压力(MPa)。