Ca(OH)2溶液对水工混凝土增强剂的效果研究

付 卉，朱小龙

(1.江西省南昌市水利电力建设公司，江西 南昌 330006；2.重庆大唐国际彭水水电开发有限公司，重庆 409600)

0 引 言

由于温度应力、自身体积收缩及干缩等原因，裂缝在水工大体积混凝土中较为常见，而水工混凝土所处环境特殊，裂缝的出现往往会引起渗漏问题[1-3]。现有的传统防护材料及方法都属于治标不治本，对混凝土结构本身不做任何改善[4，5]，且3～5年后容易与基面产生剥离或发生老化而丧失防护效果，导致后期管理和维护成本较高[6，7]。

混凝土表面强度增强剂技术起源于美国，是继水泥基渗透结晶材料后发展出的新一代渗透结晶技术，具有渗透深度更深，混凝土致密性更好的特点，开始大量应用在地下军事掩体等混凝土工程的防水防潮。2000年起，增强剂开始大规模进入中国市场，在水利工程、地下工程等混凝土工程上普及使用。

目前市场上的混凝土表面强度增强剂，主要成分是硅酸盐[8]，其作用机理是与混凝土孔隙中的氢氧化钙反应生成硅酸钙沉淀，从而起到填充孔隙，提高混凝土强度和抗渗性能的效果[9，10]。但混凝土孔隙中的氢氧化钙数量毕竟有限，为了使增强剂能够渗透到混凝土内部，其溶液配制浓度很低，而且80%以上都是水，导致孔隙中的硅酸钙沉淀占比很小，理论上可对混凝土强度提高5 MPa左右，但实际使用时发现强度提高有限[11，12]。为提高混凝土孔隙中的氢氧化钙含量，本文将目前传统的用清水预湿饱和混凝土面的方法，直接改用氢氧化钙溶液对混凝土面进行预湿，然后喷涂增强剂，以此研究氢氧化钙溶液及增强剂喷涂时间对混凝土表面强度效果影响。

1 原材料和试验方案

1.1 原材料

试验所用水泥为金隅北水环保科技有限公司生产的P·O 42.5水泥，粉煤灰采用北京磊诺鼎商贸有限公司的II级粉煤灰，砂子为II区中砂，细度模数为2.66，石子为粒径5～20mm连续级配的碎石，外加剂和增强剂由北京华石纳固科技有限公司提供。

水工自密实混凝土配合比见表1。

表1 混凝土配合比 kg/m3

1.2 试验方案

通过测试3个不同喷涂时间和3种饱和方式下混凝土的氯离子电通量及抗压强度指标来分析比较增强剂对水工自密实混凝土性能的影响。增强剂喷涂时间为试件成型后1 d、7 d和28 d，饱和方式为0.166%、0.083%和0.04%的氢氧化钙溶液，试件均养护至56 d。

电通量试验是用来评价混凝土的氯离子渗透性能[13-15]，其原理是在直流电压的作用下，氯离子向正极方向移动，测试通过混凝土的电荷量来反映通过混凝土的氯离子量。通过电通量值的大小来判断增强剂对混凝土表面密实性能的影响程度，电通量值越小，表明密实度越好；反之亦然。成型Φ100 mm×H50 mm试件，并在试验前通过南大704硅橡胶对试件四周进行密封处理，见图1。

试验仪器采用CABR-RCP9型混凝土氯离子电通量测定仪，如图2所示。

图1 电通量试件密封

图2 CABR-RCP9型混凝土氯离子电通量测定仪

增强剂喷涂时间分别在拆模后的1 d、7 d、28 d，拆模后对混凝土表面用四种不同浓度的氢氧化钙溶液进行饱和，方式1为0.166%的氢氧化钙溶液，方式2为0.083%的氢氧化钙溶液，方式3为0.04%的氢氧化钙溶液，方式4为清水。

2 试验结果及分析

2.1 电通量结果及分析

通过电通量试验检测，得到表2所示结果。其中N表示未喷涂增强剂的空白组，P1-2表示喷涂时间为1d，喷涂方式为2。

表2 喷涂增强剂后电通量试验结果 C

根据电通量试验结果，绘制如图3所示。

图3 电通量试验结果

从图3中可以看出，喷涂增强剂后，混凝土的电通量都有不同程度的降低，对混凝土密实性有所改善；电通量随着氢氧化钙溶液浓度的降低而降低，当饱和混凝土的方式为0.04%的氢氧化钙溶液时，其电通量值最小，分析原因可能是氢氧化钙浓度越大，附着在混凝土表面的氢氧化钙越多，大量的氢氧化钙与增强剂反应后产生的水化硅酸钙凝胶，在一定程度上阻碍了增强剂进入混凝内部，使增强剂的效果大大降低；电通量随着喷涂龄期的延长而增大，浇筑后1 d喷涂，其电通量值最小，喷涂效果最佳，原因可能是浇筑后1 d进行喷涂，混凝土内部存在未水化的自由水成为增强剂的输送介质。

2.2 抗压强度结果及分析

抗压强度试验结果如表3所示。

通过试验数据，绘制成抗压强度变化图，如图4所示。

表3 喷涂增强剂后抗压强度试验结果 MPa

图4 抗压强度结果

从图4中可以看出，喷涂增强剂后，混凝土强度均有不同程度的提高；抗压强度随着氢氧化钙溶液浓度的降低而提高，当饱和混凝土的方式为0.04%的氢氧化钙溶液时，其抗压强度最大；抗压强度随着喷涂龄期的延长而减小，浇筑后1d喷涂，其抗压强度最大，喷涂效果最佳。

3 结 论

通过电通量试验及抗压强度试验，得出结论如下：

(1)增强剂的使用受喷涂时间和氢氧化钙浓度的影响，当饱和方式为0.04%的氢氧化钙溶液并在1 d后喷涂增强剂可以使得增强剂达到最佳的防护效果；

(2)当氢氧化钙溶液浓度超过0.04%时，反而使得氢氧化钙附着在混凝土表面，从一定程度上阻碍了增强剂进入混凝内部，对增强剂的效果大大降低；

(3)混凝土内部存在未水化的自由水成为增强剂的输送介质，因此，越早进行增强剂的喷涂，混凝土表面强度和抗渗性能的提高效果越明显。

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