刚性防水材料在制备与应用中的优缺点

刚性防水材料在制备与应用中的优缺点建筑工程中的防水材料主要分为刚性防水材料和柔性防水材料。刚性防水是相对防水卷材、防水涂料等柔性防水材料而言的防水形式，是指以水泥、沙石为原材料，或其内渗入少量外加剂、高分子聚合物等材料，通过调整配合比、抑制或减小孔隙率、改变孔隙特征、增加各原材料界面间的密实性等方法，配制成具有―定抗渗透能为的水泥砂浆混凝土类防水材料。刚性防水层所用的主要原材料有水泥、砂石、外加剂等。刚性防水材料，十大优点和一大缺点：优点一：施工方便，普通泥瓦匠按一般的抹灰方法施工就能达到良好的质量要求；优点二：对施工环境要求不严格，可以在潮湿或者粗糙的基面施工，解决柔性防水材料在在湿度超过9%的基面上施工后，分层脱离的难题；优点三：塑性好，可切实做好，阴阳角、管道周围、洁具周边等薄弱部位的防水施工，在异性多变、狭小的空间也能很好的施工；优点四：能与基面的能结合成整体，在迎水面和背水面都能施工；优点五：厚度大、强度高，施工后不需要做保护层就能耐受穿刺破坏，可长期耐受水中酸、碱、氯类等腐蚀物的侵蚀；优点六：施工后有利于下到工序的施工，例如直接在防水层上贴瓷砖、刮腻子、刷涂料等工序；优点七：耐久年限长，与建筑寿命同步，是永久性防水材料；优点八：成本低，在同等防水等级的前提下，综合成本大大低于柔性防水材料；优点九：一举多得，可与贴瓷砖、抹灰的施工工序合二为一；优点十：环保无毒，施工时无安全隐患，施工后无环境污染。缺点：没有延展性，不能用于预制板屋面顶或结构变化大的部位施工。刚性防水材料按其胶凝材料的不同可分为两大类：一类是以硅酸盐水泥为基料，加入无机或有机外加剂配制而成的防水砂浆、防水混凝土，如外加气防水混凝土，聚合物砂浆等；另―类是以膨胀水泥为主的特种水泥为基料配制的防小砂浆、防水混凝土，如膨胀水泥防水混凝土等。刚性防水材料按其作用又可分为有承重作用的防水材料(即结构自防水)和仅有防水作用的防水材料，前者指各种类型的防水混凝土，后者指各种类型的防水砂桨凝土结构自防水使用已久，在国外如原民主德国和日本较受重视。我国从50午代开始研究开发结构自防水技术，早期曾一度采用德国集料级配防水很凝土，以后经过20多年的实践和试验研究，揭示了防水混凝土的防水原理，先后研制出适合我国国情的防水混凝土及外加剂防水混凝土，在地下工程及各种防水、输水、贮水工程中广泛应用。近十几年来，又采取各种措施，克服水泥、混凝土类材料抗拉强皮低、极限拉应变小肋缺点，减少总收缩值，增加混凝上的韧性，如采用聚合物混凝上，村沏凝土施加颈应力，在混凝土结构表而上附加各种防水层等方法，从而使刚性防水材料又有了新的发展。下面我就凝胶不同分类对两种水泥进行简单的介绍。一、硅酸盐水泥凡以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料，5%以下的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性凝胶材料，统称为硅酸盐水泥（Portlandcement），国际上统称为波特兰水泥。硅酸盐水泥主要矿物组成是：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。硅酸三钙决定着硅酸盐水泥四个星期内的强度；硅酸二钙四星期后才发挥强度作用，约一年左右达到硅酸三钙四个星期的发挥强度；铝酸三钙强度发挥较快，但强度低，其对硅酸盐水泥在1至3天或稍长时间内的强度起到一定的作用；铁铝酸四钙的强度发挥也较快，但强度低，对硅酸盐水泥的强度贡献小。硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ；掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ。基本性能：A、凝结硬化快，早期强度及后期强度高，适用于有早强要求的混凝土、冬季施工混凝土，地上、地下重要结构的高强混凝土和预应力混凝土工程。B、抗冻性好，适用于严寒地区水位升降范围内遭受反复冻融循环的混凝土工程。C、水化热大，不宜用于大体积混凝土工程，但可用于低温季节或冬期施工。D、耐腐蚀性差，不宜用于经常与流动淡水或硫酸盐等腐蚀介质接触的工程，也不宜用于经常与海水、矿物水等腐蚀介质接触的工程。E、耐热性差，不宜用于有耐热要求的混凝土工程。F、抗碳化性能好，适用于空气中CO2浓度较高的环境，如铸造车间等。G、干缩小，可用于干燥环境下的混凝土工程。H、耐磨性好，可用于路面与地面工程。分类：这类水泥包括不掺或掺有混合材料的各种硅酸盐水泥，中国按其混合材料的掺加情况，共分为如下六类：1.纯熟料硅酸盐水泥；2.普通硅酸盐水泥；3.矿渣硅酸盐水泥；4.火山灰质硅酸盐水泥；5.粉煤灰硅酸盐水泥；6.复合硅酸盐水泥。普通硅酸盐水泥1）概念由硅酸盐水泥熟料、5%～20%的混合材料、适量石膏混合磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥，代号P·O。混合材料的加入量根据其具有的活性大小而定。按中国标准规定:普通水泥中如掺加活性混合材料（如粒化高炉熔渣、火山灰、粉煤灰等）,其掺加量按重量计不得超过15%,允许用不超过5%的窑灰（用回转窑生产硅酸盐类水泥熟料时,随气流从窑尾排出的灰尘,经收尘设备收集所得的干燥粉末）或不超过10%的非活性混合材料代替；掺加非活性混合材料不得超过10%。普通水泥分为275、325、425、525、625和725六个标号,广泛用于制做各种砂浆和混凝土。2）技术要求细度要求为80um方孔筛筛余不得超过10%，否则视为不合格品。初凝时间不早于45min，终凝时间不迟于10h。初凝不满足视为废品，终凝不满足视为不合格品。体积安定性经检验必须合格，否则为废品。3）基本性能与应用普通硅酸盐水泥在应用方面与硅酸盐水泥基本相同，并且有一些硅酸盐水泥不能应用的地方普通硅酸盐水泥也可以用，这使得普通硅酸盐水泥成为建筑行业应用面最广，使用量最大的水泥品种。矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥1）概念矿渣硅酸盐水泥凡是由硅酸盐水泥熟料、20～70%的粒化高炉矿渣、适量石膏混合磨细制成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥，简称矿渣水泥，代号P·S。中国标准规定：水泥中粒化高炉矿渣掺加量按重量计为20～70%；允许用不超过混合材料总掺量1/3的火山灰质混合材料（包括粉煤灰）、石灰石、窑灰来代替部分粒化高炉矿渣,这些材料的代替数量分别不得超过15%、10%、8%；允许用火山灰质混合材料与石灰石，或与窑灰共同来代替矿渣，但代替的总量不得超过15%，其中石灰石不得超过10%、窑灰不得超过8%;替代后水泥中的粒化高炉矿渣不得少于20%。矿渣水泥是中国目前产量最大的水泥品种,分为32.5、32.5R、42.5、42.5R和52.5、52.5R六个标号。与普通硅酸盐水泥相比，矿渣水泥的颜色较浅，比重较小，水化热较低，耐蚀性和耐热性较好，但泌水性较大，抗冻性较差，早期强度较低,后期强度增进率较高,因此需要较长的养护期。矿渣水泥可用于地面、地下、水中各种混凝土工程，也可用于高温车间的建筑，但不宜用于需要早期强度高和受冻融循环、干湿交替的工程。火山灰质硅酸盐水泥凡是由硅酸盐水泥熟料、20～50%的火山灰质混合材料（如火山灰、凝灰岩、浮石、沸石、硅藻土、粉煤灰、烧粘土、烧页岩、等）、适量石膏混合磨细制成的水硬性胶凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥，简称火山灰水泥，代号P·P。中国标准规定：水泥中火山灰质混合材料掺加量按重量计为20～50%；允许掺加不超过混合材料总掺量1/3的粒化高炉矿渣,代替部分火山灰质混合材料，代替后水泥中的火山灰质混合材料不得少于20%。火山灰水泥分为275、325、425、525和625五个标号。火山灰水泥与普通水泥相比,其比重小，水化热低，耐蚀性好，需水性（使水泥浆体达到一定流动度时所需要的水量）和干缩性较大，抗冻性较差，早期强度低，但后期强度发展较快，环境条件对火山灰水泥的水化和强度发展影响显著，潮湿环境有利于水泥强度发展。火山灰水泥一般适用于地下、水中及潮湿环境的混凝土工程，不宜用于干燥环境、受冻融循环和干湿交替以及需要早期强度高的工程。粉煤灰硅酸盐水泥凡是由硅酸盐水泥熟料、20～40%的粉煤灰、适量石膏混合磨细制成的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，简称粉煤灰水泥，代号P·F。中国标准规定：水泥中粉煤灰掺加量按重量计为20～40%；允许掺加不超过混合材料总掺量1/3的粒化高炉矿渣，此时混合材料总掺量可达50%，但粉煤灰掺量仍不得少于20%或大于40%。粉煤灰水泥分为275、325、425、525和625五个标号。它除具有火山灰质硅酸盐水泥的特性(如早期强度虽低,但后期强度增进率较大，水化热较低等)外,还具有需水性及干缩性较小，和易性、抗裂性和抗硫酸盐侵蚀性好等性能。适用于大体积水工建筑，也可用于一般工业和民用建筑。20世纪60年代以来，法、日、苏、中、美、等都先后生产粉煤灰水泥，产量日趋增多。中国于50年代初就开始研究粉煤灰作水泥混合材料，并于1977年制定了粉煤灰硅酸盐水泥标准。2）技术要求三种水泥的细度、凝结时间、体积安定性的要求同普通硅酸盐水泥。三种水泥分别根据3d和28d的抗压强度、抗折强度分为三个强度等级即32.5、42.5、52.5，每个等级又分为普通型与早强型。3）基本性能A.三种水泥的共性（A）凝结硬化慢，早期强度低，后期强度增长较快，因而，这三种水泥不宜用于早强要求高的混凝土工程，如冬期施工工程等。其中的粉煤灰水泥早期强度比矿渣水泥和火山灰水泥还低，适合承载晚的工程。（B）对温度敏感，适合高温养护。（C）耐腐蚀性好，可用于有耐腐蚀要求的混凝土工程。但使用时应注意，火山灰水泥抵抗硫酸盐腐蚀的能力较弱，因而不宜用于有硫酸盐腐蚀介质的工程中。（D）水化热小，适用于大体积混凝土工程。（E）抗冻性与耐磨性差，不宜用于严寒地区水位升降范围内的混凝土工程和有耐磨要求的混凝土工程中。（F）抗碳化能力差，因而不宜用于CO2浓度高的环境中，但在一般的工业与民用建筑中，对钢筋仍具有良好的保护作用。B.三种水泥的个性（A）矿渣水泥的抗渗性较差，不宜用于有抗渗要求的混凝土工程中。但具有良好的耐热性，可用于温度不高于200℃的混凝土工程中，如热工窑炉基础等。（B）火山灰水泥具有较高的抗渗性和耐水性，可优先用于有抗渗要求的混凝土工程中。但是火山灰水泥干缩大，不宜用于长期处于干燥环境中的混凝土工程中。（C）粉煤灰水泥干缩小、抗裂好，但由于施工处理不当易产生失水裂缝，因而不宜用于干燥环境，也不宜用于抗渗要求高的混凝土工程。二、膨胀水泥膨胀水泥是指在水化和硬化过程中产生体积膨胀的水泥，一般硅酸盐水泥在空气中硬化时，体积会发生收缩。收缩会使水泥石结构产生微裂缝，降低水泥石结构的密实性，影响结构的抗渗、抗冻、抗腐蚀等。膨胀水泥在硬化过程中体积不会发生收缩，还略有膨胀，可以解决由于收缩带来的不利后果。性能特点：1.由膨胀水泥配制的混凝土在水中自由膨胀率为8～10×10-4，可在混凝土中建立0.2～0.6MPa的自应力，满足补偿收缩要求，可减少或防止混凝土收缩开裂；2.膨胀水泥混凝土抗渗标号大于S30，又称自防水混凝土。用该水泥配制自防水混凝土，省工省料、缩短工期、且耐久性好；3．新型膨胀水泥早期强度高，后期强度增长较大，长期强度稳定上升；4.膨胀水泥配制的混凝土因内部建立有膨胀自应力,与钢筋产生更强的握裹力；5．不含氯盐，对钢筋无锈蚀。主要用途：1.硅酸盐膨胀水泥主要是用于制造防水沙浆和防水混凝土。适用于加固结构、浇筑机器底座或固结地脚螺栓，并可用于接缝及修补工程。但禁止在有硫酸盐侵蚀的水中工程中使用。2.低热微膨胀水泥主要用于较低水化热和要求补偿收缩的混凝土、大体积混凝土，也适用于要求抗渗和抗硫酸盐侵蚀的工程3.硫铝酸盐膨胀水泥主要用于浇筑构件节点及应用于抗渗和补偿收缩的混凝土工程中。4.自应力水泥主要用于自应力钢筋混凝土压力管及其配件。这类水泥涉及硅酸盐水泥熟料的烧制，具体是指一种利用冶炼铅锌湿废渣烧制硅酸盐水泥熟料的方法。本法配方如下：石灰石86～90%（重量），铅锌干废渣3～10%（重量），粘土3～8%（重量），铁粉0～2%（重量）。本法充分利用广东地区冶炼铅锌湿废渣代替部分粘土和大部分铁粉等有用资源，烧制优质硅酸盐水泥熟料，