納米材料在水工混凝土中的應(yīng)用研究

陳潔宇（新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院勘測總隊(duì)，新疆 昌吉 831100）

納米材料在水工混凝土中的應(yīng)用研究

陳潔宇
（新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院勘測總隊(duì)，新疆 昌吉 831100）

【摘要】利用某種新型納米材料，針對水工混凝土的抗?jié)B性能的影響進(jìn)行了一系列試驗(yàn)研究，以期為其它試驗(yàn)研究及工程人員在水工混凝土中應(yīng)用納米材料提供參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】納米材料；水工混凝土；抗?jié)B性能

從20世紀(jì)80年代起，人們對混凝土抗?jié)B性能越來越重視，混凝土抗?jié)B性能與其齡期、漿體水化程度和運(yùn)行環(huán)境等因素密切相關(guān)。因?yàn)樯婕暗挠绊懸蛩剌^多，目前人們在這方面獲知的研究成果較少，有必要進(jìn)一步深入進(jìn)行研究。

現(xiàn)階段提高混凝土的抗?jié)B性能主要方法是通過獲得混凝土的最小孔隙率和最大密實(shí)度，減少混凝土中的毛細(xì)管來實(shí)現(xiàn)。在外加材料方面除硅灰、粉煤灰等人造火山灰質(zhì)材料外，還有其它可能影響混凝土抗?jié)B性能的組分。研究者對鋼纖維、合成纖維以及膨脹劑在混凝土硬化過程中對收縮開裂的影響進(jìn)行了研究，研究結(jié)果證實(shí)：鋼纖維與膨脹劑混合增強(qiáng)混凝土，鋼纖維能夠?qū)ε蛎洰a(chǎn)生很大的內(nèi)部限制，使得混凝土更加致密，混合增強(qiáng)的方式能夠取得很好的抑制硬化期間收縮裂紋的效果，從而極大地改進(jìn)抗?jié)B性能。

伴隨科技與技術(shù)的進(jìn)步，新型納米材料的問世，作者希望借助于納米材料的微粒結(jié)構(gòu)能在水工混凝土中起到更好的作用與應(yīng)用。

1　弱透水介質(zhì)混凝土試塊抗?jié)B試驗(yàn)

1.1原材料

采用美國引進(jìn)的高分子聚合物納米微粒技術(shù)產(chǎn)品——Roadyes。為液狀，乳白色，成型后透明，有輕微氣味，密度為1.05~1.1，酸堿度為4.5~ 6.0，水溶性100%，沸點(diǎn)＞100℃，凝點(diǎn)＜0℃。含水量＜57%，為不可燃性。現(xiàn)階段道路建設(shè)中應(yīng)用較廣，其共聚長鏈接觸土壤后會(huì)形成持久的半柔性固體矩陣結(jié)構(gòu)，使土壤永久固化。

1.2抗?jié)B涂料制作

根據(jù)試驗(yàn)任務(wù)書，以路液為母料（43%濃度）加水，調(diào)制成濃度為5%、10%的路液溶液待用。

將石英砂 （800目）、525普通硅酸鹽水泥按1∶1，與已經(jīng)調(diào)制好的路液溶液及水調(diào)試成三種可涂刷涂料，得出兩組配合比，檢測其相關(guān)性能如表1所示。

表1涂料相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果

1.3抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果

抗?jié)B試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后將調(diào)制好的涂料涂于抗?jié)B試件底面，待7d后試件干透后進(jìn)行抗?jié)B試驗(yàn)，抗?jié)B水壓0.6MPa，恒壓8h?？?jié)B試驗(yàn)結(jié)果見表2。

1.4試驗(yàn)結(jié)果分析

經(jīng)過對0%、5%、10%的路液防滲性能測試，分別在0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6MPa水壓下，各恒壓8h后試件表面無水分滲出，隨即對試件劈裂觀察滲透狀況，并計(jì)算，其滲透系數(shù)如表2所示，可見5%、10%路液對混凝土試件的抗?jié)B系數(shù)無明顯改善。伴隨著路液濃度增加，混凝土試件的抗?jié)B系數(shù)有極其微小的增大趨勢，但其趨勢并不符合路液的特性，分析其原因一方面單個(gè)試件的差異性的存在，也有可能是其值增大的原因；另一方面，由于混凝土試件本身的滲透系數(shù)（W6的滲透系數(shù)約為10-9）遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于路液涂料本身的滲透系數(shù)（經(jīng)過測試其滲透系數(shù)約為10-5），混凝土的防滲效果已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了路液本身的的防滲效果，所以不能直觀的判斷路液涂料對混凝土的防滲性能的影響。綜上所述，現(xiàn)階段的試驗(yàn)結(jié)果不足以說明路液涂料對混凝土抗?jié)B透性能起到特別積極的影響。

表2不同路液濃度試件防滲試驗(yàn)結(jié)果

2　中等透水介質(zhì)抗?jié)B試驗(yàn)

為了更好了解路液的防滲性能，選擇紅磚和砂漿試件為介質(zhì)，采用不同的滲透系數(shù)試件進(jìn)行試驗(yàn)對比。

2.1紅磚為介質(zhì)抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果

以紅磚試件，底面涂刷不同路液濃度的涂料，分別進(jìn)行了滲透試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3紅磚試件滲透試驗(yàn)結(jié)果 cm/s

2.2砂漿試件為介質(zhì)抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果

以天然砂與水泥按1∶0.1制作滲透試件，齡期后底面涂刷5%路液，以天然砂與水泥按1∶0.1+5%路液制作試件，分別進(jìn)行滲透試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表4所示。

表4砂漿試件+5%路液試驗(yàn)結(jié)果 cm/s

3　強(qiáng)透水介質(zhì)抗?jié)B試驗(yàn)

將正方體加氣塊6個(gè)面標(biāo)記，從中選取4個(gè)面1、3、4、5共4個(gè)面涂刷5%路液，待自然風(fēng)干后，將純凈水滴于加氣塊6個(gè)面，其表現(xiàn)如表5所示。

表5正方體加氣塊滲透試驗(yàn)結(jié)果（60s）

將試件風(fēng)干后，直接飽和于水中1h，觀察6個(gè)面的滲透現(xiàn)象，其結(jié)果如表6所示。

4　試驗(yàn)結(jié)果分析

經(jīng)過多種方式的比對試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示出，當(dāng)把路液作為涂刷材料使用在紅磚表面時(shí)時(shí)，能夠?qū)節(jié)B性能有所提高，但提高幅度不大；

【中圖分類號(hào)】TU528

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1009-6159（2015）-06-0033-03

收稿日期：2015-03-31

作者簡介：陳潔宇（1982—），男，助理工程師