纳米材料在水工混凝土中的应用研究

陈洁宇（新疆水利水电勘测设计研究院勘测总队，新疆 昌吉 831100）

纳米材料在水工混凝土中的应用研究

陈洁宇
（新疆水利水电勘测设计研究院勘测总队，新疆 昌吉 831100）

【摘要】利用某种新型纳米材料，针对水工混凝土的抗渗性能的影响进行了一系列试验研究，以期为其它试验研究及工程人员在水工混凝土中应用纳米材料提供参考借鉴。

【关键词】纳米材料；水工混凝土；抗渗性能

从20世纪80年代起，人们对混凝土抗渗性能越来越重视，混凝土抗渗性能与其龄期、浆体水化程度和运行环境等因素密切相关。因为涉及的影响因素较多，目前人们在这方面获知的研究成果较少，有必要进一步深入进行研究。

现阶段提高混凝土的抗渗性能主要方法是通过获得混凝土的最小孔隙率和最大密实度，减少混凝土中的毛细管来实现。在外加材料方面除硅灰、粉煤灰等人造火山灰质材料外，还有其它可能影响混凝土抗渗性能的组分。研究者对钢纤维、合成纤维以及膨胀剂在混凝土硬化过程中对收缩开裂的影响进行了研究，研究结果证实：钢纤维与膨胀剂混合增强混凝土，钢纤维能够对膨胀产生很大的内部限制，使得混凝土更加致密，混合增强的方式能够取得很好的抑制硬化期间收缩裂纹的效果，从而极大地改进抗渗性能。

伴随科技与技术的进步，新型纳米材料的问世，作者希望借助于纳米材料的微粒结构能在水工混凝土中起到更好的作用与应用。

1　弱透水介质混凝土试块抗渗试验

1.1原材料

采用美国引进的高分子聚合物纳米微粒技术产品——Roadyes。为液状，乳白色，成型后透明，有轻微气味，密度为1.05~1.1，酸碱度为4.5~ 6.0，水溶性100%，沸点＞100℃，凝点＜0℃。含水量＜57%，为不可燃性。现阶段道路建设中应用较广，其共聚长链接触土壤后会形成持久的半柔性固体矩阵结构，使土壤永久固化。

1.2抗渗涂料制作

根据试验任务书，以路液为母料（43%浓度）加水，调制成浓度为5%、10%的路液溶液待用。

将石英砂 （800目）、525普通硅酸盐水泥按1∶1，与已经调制好的路液溶液及水调试成三种可涂刷涂料，得出两组配合比，检测其相关性能如表1所示。

表1涂料相关试验结果

1.3抗渗试验结果

抗渗试件标准养护28d后将调制好的涂料涂于抗渗试件底面，待7d后试件干透后进行抗渗试验，抗渗水压0.6MPa，恒压8h。抗渗试验结果见表2。

1.4试验结果分析

经过对0%、5%、10%的路液防渗性能测试，分别在0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6MPa水压下，各恒压8h后试件表面无水分渗出，随即对试件劈裂观察渗透状况，并计算，其渗透系数如表2所示，可见5%、10%路液对混凝土试件的抗渗系数无明显改善。伴随着路液浓度增加，混凝土试件的抗渗系数有极其微小的增大趋势，但其趋势并不符合路液的特性，分析其原因一方面单个试件的差异性的存在，也有可能是其值增大的原因；另一方面，由于混凝土试件本身的渗透系数（W6的渗透系数约为10-9）远远小于路液涂料本身的渗透系数（经过测试其渗透系数约为10-5），混凝土的防渗效果已经远远超过了路液本身的的防渗效果，所以不能直观的判断路液涂料对混凝土的防渗性能的影响。综上所述，现阶段的试验结果不足以说明路液涂料对混凝土抗渗透性能起到特别积极的影响。

表2不同路液浓度试件防渗试验结果

2　中等透水介质抗渗试验

为了更好了解路液的防渗性能，选择红砖和砂浆试件为介质，采用不同的渗透系数试件进行试验对比。

2.1红砖为介质抗渗试验结果

以红砖试件，底面涂刷不同路液浓度的涂料，分别进行了渗透试验，试验结果如表3所示。

表3红砖试件渗透试验结果 cm/s

2.2砂浆试件为介质抗渗试验结果

以天然砂与水泥按1∶0.1制作渗透试件，龄期后底面涂刷5%路液，以天然砂与水泥按1∶0.1+5%路液制作试件，分别进行渗透试验，数据如表4所示。

表4砂浆试件+5%路液试验结果 cm/s

3　强透水介质抗渗试验

将正方体加气块6个面标记，从中选取4个面1、3、4、5共4个面涂刷5%路液，待自然风干后，将纯净水滴于加气块6个面，其表现如表5所示。

表5正方体加气块渗透试验结果（60s）

将试件风干后，直接饱和于水中1h，观察6个面的渗透现象，其结果如表6所示。

4　试验结果分析

经过多种方式的比对试验，试验结果显示出，当把路液作为涂刷材料使用在红砖表面时时，能够对抗渗性能有所提高，但提高幅度不大；

【中图分类号】TU528

【文献标识码】B

【文章编号】1009-6159（2015）-06-0033-03

收稿日期：2015-03-31

作者简介：陈洁宇（1982—），男，助理工程师