防水混凝土材料

一、 防水混凝土的种类、特点及适用范围
防水混凝土是以调整混凝土的配合比、掺外加剂或使用新品种水泥等方法提高自身的密实性、憎水性和抗渗性，使其满足抗渗压力大于0.6N/m㎡的不透水性混凝土。
1. 种类
防水混凝土一般分为普通防水混凝土、外加剂防水混凝土和膨胀水泥防水混凝土三种。
2. 特点
用防水混凝土与采用卷材防水等相比，具有以下特点：
（1）兼有防水和承重两种功能，能节约材料，加快施工速度；
（2）材料来源广泛，成本低廉；
（3）在结构物造型复杂的情况下，施工简便，防水质量可靠；
（4）渗漏水时易于检查，便于修补；
（5）耐久性好；
（6）可改善劳动条件。
3. 适用范围
不同类型的防水混凝土具有不同的特点，应根据使用要求加以选择。各种防水混凝土的适用范围见表。

防水混凝土的适用范围

种类		最高抗渗 压 力 (N/m㎡)	特点	适用范围
普通防水混凝土		>3.0	施工简便，材料来源广泛	适用于一般工业、民用建筑及公共建筑的地下防水工程
外加剂防水混凝土	引气剂防水混凝土	>2.2	抗冻性好	适用于北方高寒地区，抗冻性要求较高的防水工程及一般防水工程，不适于抗压强度>20MPa或耐磨性要求较高的防水工程
	减水剂防水混凝土	>2.2	拌合物流动 性好	适用于钢筋密集或捣固困难的薄壁型防水构筑物，也适用于对混凝土凝结时间（促凝或缓凝）和流动性有特殊要求的防水工程（如泵送混凝土工程）
	三乙醇胺防水混凝土	>3.8	早期强度高、抗渗标号高	适用于工期紧迫，要求早强及抗渗性较高的防水工程及一般防水工程
	氯化铁防水混凝土	>3.8		适用于水中结构的无筋少筋厚大防水混凝土工程及一般地下防水工程，砂浆修补抹面工程 在接触直电源或预应力混凝土及重要的薄壁结构上不宜适用
膨胀水泥防水混凝土		3.6	密实性好、抗裂性好	适用于地下工程和地上防水构筑物、山洞、非金属油罐和主要工程的后浇缝

普通防水混凝土

    普防水混凝土是以调整配合比的方法，来达到提高自身密实度和抗渗性要求的一种混凝土。
混凝土是一种非匀质性材料，其内部有许多大小不同的微细孔隙，水的渗透就是通过这些孔隙和裂隙进行的。混凝土的透水性与孔隙大小，孔隙的连通程度（即造成毛细管通路）有关。这些孔隙按成因不同可分为施工孔隙和结构孔隙两大类，见下表。

防水混凝土孔隙的分类

类别		产生原因
结构	毛细孔	在水泥水化过程中多余水分蒸发后在遗留下的孔隙，其数量和大小与水灰比、水泥水化程度和养护条件有直接关系
孔隙	沉降孔隙	在混凝土结构形成时由于钢筋的阻力或因集料与水泥各自密度和颗粒大小不一致，在重力作用下产生不同程度的相对沉降而引起
	接触孔	由于砂浆和集料变形不一致，以及集料颗粒表面存有水膜，水分蒸发后残留的孔隙
	余留孔	由于混凝土配合比不当，水泥贫瘠，不足以填满粗细集料的间隙而出现的孔隙
	施工孔隙	由于浇灌、振捣不良引起

2.防水混凝土配制
（1）配制原则
普通防水混凝土的配制原则是：提高砂浆不透水性，增大石子拨开系数在混凝土粗集粒周边形成足够数量和良好质量的砂浆包裹层，并使粗集料彼此隔离，有效地阻隔沿粗集料互相连通的渗水孔网。
（2）防水混凝土配合比设计
普通防水混凝土配合比一般采用绝对体积发法设计。设计时应考虑以下要求：
1）首先满足抗渗性要求，同时考虑抗压强度、施工和易性和经济性等方面要求。必要时还应满足抗侵蚀性、抗冻性或其它特殊要求。
2）根据工程要求，由混凝土的抗渗性、耐久性、使用条件及材冤情况确定水泥品种。由混凝土强度决定水泥标号，但水泥标号不宜低于425号，水泥用量不应小于320kg/m3。当掺用活性粉细料时，水泥用量不得少于280kg/m3。
3）依据工程要求的抗渗性和施工和易性及强度要求确定水灰比。具体设计时可参照下表选择水灰比。

普通防水混凝土的水灰比选择

抗渗等级（N/m㎡)	水灰比
	C20～C30级混凝土	>C30级混凝土
P6～P8 P8～P12 >P12	0.6 0.55～0.6 0.5～0.55	0.55～0.6 0.50～0.55 0.45～0.5

4）根据结构条件（如结构截面大小、钢筋布置的稀密等）和施工方法（运输、浇捣方法等）综合考虑决定用水量。可参照下表选择塌落度通过试拌来确定混凝土用水量。

普通防水混凝土塌落度的选择

结构种类	塌落度（mm）	结构种类	塌落度（mm）
厚度≥25cm结构 厚度<25cm或钢筋稠密的结构	20～30 30～50	厚度大的少筋结构 大体积混凝土或立墙	<30 沿高度逐渐减少塌落度

5）防水混凝土的砂率不得小于35%，具体数值可根据砂、石粒径、石子孔隙率下表加以选定。

普通防水混凝土砂率的选择

砂子细度模数	砂率（%）
	石子孔隙率（%）
	30	35	40	45	50
0.70 1.18 1.62 2.16 2.71 3.25	35 35 35 35 35 36	35 35 35 35 36 37	35 35 35 36 37 38	35 35 36 37 38 39	35 36 37 38 39 40

对于钢筋稠密，厚度较小，埋设件较多等不易浇捣施工的混凝土工程，亦可将砂率提高到40%左右。
6）在防水混凝土砂率及最小水泥用量均已确定的情况下，还应对灰砂比进行验证，此时灰砂比对抗渗性的影响更为直接，它可直接反映水泥砂浆的浓度以及水泥包裹砂粒的情况，灰砂比以1：2--1：2.5为宜。
7）配制防水混凝土的各项技术要求，见下表

配制普通防水混凝土的技术要求

项 目	技 术 要 求
水灰比	05～0.6
塌落度	≯55cm,如掺外加剂或采用泵送混凝土时可不受此限
水泥用量	水泥标号为325号以上时水泥用量≮300kg/m3；水泥标号为425号以上，并掺有活性粉细料时水泥用量≮280kg/m3
含砂率	≮35%，对于厚度较小、钢筋稠密、埋设件较多等不易浇捣施工的工程可提高到40%。
灰砂比	1：2～1：2.5
集料	粗集料最大粒径≯40批；采用中砂或细砂，级配5～20：20～40=30：70～70：30

矿渣碎石防水混凝土的配制技术要求

项 目	要 求
水泥用量（kg/m3）	最低用量普通硅酸盐水泥≮330 矿渣水泥≮360
水灰比	05～0.6，另增加矿渣，润湿水应以控制适宜塌落度为宜
塌落度(mm)	10～30
砂率(%)	37～42
灰砂比	1：2～1：2.5
集料	大小矿渣搭配使用，适当掺用部分5～25mm小粒径矿渣

3. 防水混凝土的主要性能
（1）反复承受压力水作用下的抗渗性
普通防水混凝土在反复经受水压作用下仍能保持良好的抗渗性能，见下表。

通防水混凝土在反复经受水压作用下的抗渗性

水灰比	水泥用量 （kg/m3)	砂率(%)	透水试件顺序	试件总龄期（d)	两次抗渗试验间隔日期(d)	同一试件抗渗压力
						（N/m㎡)
0.6	320	45	第一次 第二次 第一次 第二次	60 74 74 101	-- 14 -- 27	0.4 0.8 0.8 1.3	0.6 1.0 0.8 2.0	0.4 0.6 0.6 >2.0

    由表可以看出，普通防水混凝土的第二次抗渗性的并不比第一次抗渗性低，且有随两次试验时间间隔的延长，抗渗性随之提高的趋向。普通防水混凝土工程中的细小裂缝的自愈，潮点及轻微渗漏现象的消失，均说明普通防水混凝土具有稳定可靠的抗渗性。此外，在一定压力水作用下，当外部压力与混凝土内部阻力平衡或渗水量等于蒸发量时，透水高度并不随时间延长而增加。因此在压力水中持续6个月的试件，其透水高度并不比持3个月的抗渗试件高。

（2）耐热性
    在常温下具有较高抗渗性的普通防水混凝土，加热至100℃后，其抗渗性会降低。当温度超过250℃时，混凝土的抗渗能力急剧下降，见下表。因此，普通防水混凝土的使用温度不宜超过100℃。

普通防水混凝土的水灰比选择

0.4温度（℃）	抗渗压力（N/m㎡)	温度（℃）	抗渗压力（N/m㎡)
常温	1.8	200	0.7
100	1.1	250	0.6
150	0.8	300	0.4

外加剂防水混凝土

    外加剂防水混凝土是依靠掺入少量的有机或无机物外加剂来改善混凝土的和易性，提高密实性和抗渗性，以适应工程需要的防水混凝土。按所掺外加剂种类的不同可分为减水剂防水混凝土、引气剂防水混凝土、三乙醇胺防水混凝土和氯化铁防水混凝土等。
1、 减水剂防水混凝土
    在混凝土拌和物中掺入适量的不同类型减水剂，以提高其抗渗能力为目的的防水混凝土，称减水剂防水混凝土。
    减水剂对水泥具有强烈的分散作用，它借助级性吸附作用，大大降低了对水泥颗粒间的吸引力，有效的阻碍和破坏了颗粒间的凝絮作用，并释放出凝絮体中的水，从而提高了混凝土的和易性。在满足施工和易性的条件下就可大大降低拌合用水量，使硬化后孔结构的分布情况得以改变，孔径及总孔隙率均显著减少，毛细孔更加细小、分散和均匀从而提高混凝土的密实性和抗渗性。
    在大体积防水混凝土中，减水剂可推迟水泥化热峰值出现。这就减少或避免了在混凝土取得一定强度前因温度应力而开裂，从而提高了混凝土的防水效果。
（1）减水剂选用原则
    采用减水剂配制防水混凝土时，其减水剂选择原则与掺减水剂的普通混凝土相似，应根据混凝土的施工工艺、工程结构和对混凝土的抗渗性、强度等性能的要求以及施工时的气温条件和减水剂的供货情况、价格等多方面因素考虑。对抗冻性要求较高的防水混凝土，还可以与引气剂复合使用或选用引气减水剂以获得较好的抗渗、抗冻效果。
    由于我国水泥品种和减水剂的种类均较多，因此在选用减水剂前，还应对现场所用的水泥进行试配后确定。另外，在混凝土中掺入减水剂后，虽能降低水灰比，增加混凝土密实性，有利提高抗渗性能，但在选用水泥品种时仍应选择泌水性小的水泥。
（2）用于配制防水混凝土的几种主要减水剂
    近年来国内研制和生产的减水剂有数十种，
（3）减水剂防水混凝土的配制原则
    减水剂防水混凝土的配制除应遵循普通防水混凝土的一般规定外，还应注意以下技术要求：
1）根据工程需要调节水灰比。当工程需要混凝土塌落度80～100mm时，可不减少或稍减少拌合用水量。当要求塌落度30～50mm时，可大大减少拌合用水量。
2）减水剂的掺量必须严格控制，一般适宜掺量见下表。

不同品种减水剂的适宜掺量

种 类	适宜掺量（占水泥重量%）	备 注
木钙、糖蜜 NNO、MF JN UNF-5	0.2～0.3 0.5～1 0.5 0.5	掺量≯0.3%，否则将使混凝土强度降低且过分缓慢 在此范围内只稍微增加混凝土造价，而对混凝土其它性能无大影响 外加0.5%三乙醇胺，抗渗性能好
三聚氰胺类 腐植酸类	0.5～2 0.2～0.35

3）由于减水剂能增大混凝土的流动性，固掺有减水剂的防水混凝土，其最大施工塌落度 可不受50mm的限制，但也不宜过大，以50～100mm为宜。
4）混凝土拌合物泌水率大小对硬化后混凝土的抗渗性有很大影响。由于加入不同品种减水剂后，均能获得降低泌水率的良好效果，一般有引气作用的减水剂（如MF、木钙）效果更为显著，故可采用矿渣水泥配制防水混凝土。
5）减水剂防水混凝土的抗渗性
    减水剂防水混凝土由于拌合用水量减少，能大幅度降低泌水率，从而使硬化后的混凝土中的孔结构形状得到改善，孔径小、孔隙率明显减少，混凝土结构致密，抗渗性得到明显提高，见下表。

减水剂防水混凝土的抗渗性

减水剂		水泥		水灰比	塌落度 （mm）	抗渗性
品种	掺量（%）	品种	用量 (kg/m3）			抗渗强度(N/m㎡)	渗透高度
- 木钙	0 0.25	425号矿渣水泥	380 380	0.54 0.48	52 56	0.6 3.0
- MF 木钙	0 0.5 0.25	425号矿渣水泥	350 350 350	0.57 0.49 0.51	35 80 35	0.8 1.6 >2.0	10.5cm
MF MF	0.5 0.5	425号矿渣水泥	390 410	0.42 0.42	100～120 100～120	3.0 3.0	4.2cm 2.2cm
JN	0 0.5	325号矿渣水泥	300 300	0.625 0.55	10 13	0.8 >2.0	3.2cm

3、引气剂防水混凝土
    引气剂防水混凝土是在混凝土拌合物中掺入微量引气剂配制而成的防水混凝土。
引气剂是一种具有憎水作用的表面活性物质，它能显著降低混凝土拌合水的表面张力，经搅拌可在拌合物中产生大量密闭、稳定和均匀的微小气泡，从而使毛细管变的细小、曲折、分散，减少了渗水通道。引气剂还可增加粘滞性，改善和易性，减少沉降泌水和分层离析，弥补混凝土结构的缺陷，从而提高了混凝土的密实性和抗渗性。
（1）主要特性
1）引气剂防水混凝土中适宜的气泡组织是提高混凝土抗渗性和耐久性的因素。当水泥用量较低而含气量适宜时，引气剂防水混凝土的抗渗标号可以提高。
2）由于引气剂防水混凝土抗渗能力较高，水不易渗入，从而减少了混凝土冻胀破坏的可能。更主要的是混凝土中引入了无数微小的密闭气孔，提高了混凝土的变形能力，吸收和减少了由于干湿、冻融交替作用所产生的体积变化和内应力，提高了混凝土的抗冻胀破坏的性能。引气剂防水混凝土的抗冻性最高可为普通混凝土的3～4 倍。故在寒冷地区的防水混凝土工程及遭受冰冻的水利、港口、道路、桥梁等混凝土工程，使用引气剂防水混凝土是最为适宜的。
3）引气剂防水混凝土的早期强度增长较慢，7d后强度增长比较正常。
这种混凝土的抗压强度随含气量增加而降低，一般含气量增加1%，28d强度约下降3%～5%，但引气剂改善了混凝土和易性，在保持和易性不变的情况下可减少拌合水量，从而可补偿部分强度损失。通常每增加1%含气量，水灰比可降低0.01～0.02。在调整水灰比及砂率后，抗压强度降低值从原来的3%～5%减少到2%左右。在这种混凝土中，强度可不降低或稍有增加。
4）加入引气剂后，混凝土的静弹性模量稍有降低。含气量每增加1%，弹性模量约降低3%。
从以上性能分析可见，引气剂防水混凝土适用于抗渗、抗冻要求较高的防水混凝土工程，特别适用于恶劣自然环境工程。

（2）引气剂的配制
目前才常用的引气剂有松香酸钠和松香热聚物，此外尚有烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠等，以前者采用较多。
1）松香酸钠（松香皂的配制方法：松香酸钠引气剂，是用松香或氧化树脂酸和氢氧化钠溶液加热反应配制而成的。
① 原材料：松香或氧化树脂酸。可直接把松香粉碎后存放一段时间备用，也可将松香融熔（约200℃）至冒青烟呈深棕色后，冷却粉碎备用。
采用氧化树脂酸时，可直接粉碎使用。
氢氧化钠溶液：溶液的浓度应根据松香皂化系数（皂化系数是指中和1g松香所需氢氧化钠的毫克数）确定，一般取160～180，以180为宜。
制备1L氢氧化钠溶液需要的氢氧化钠重量可按下式计算：

α=100K×B/C
式中 α---氢氧化钠重量（g）；
B --- 松香皂化系数；
C --- 氢氧化钠的纯度；
K --- 比例系数（0.71）。

② 配制方法：将氢氧化钠配制成比重为10.125～1.160的溶液备用。1kg松香粉约需1kg上述浓度的氢氧化钠溶液。
将氢氧化钠溶液煮沸，边搅拌边徐徐加入松香粉，加热的火要小，只要保持溶液沸腾即可。熬制过程中，要随时补充热水，以抵偿水分的蒸发，切勿使松香粉凝聚结底。全部松香加完后，在继续熬制半小时以上。
将熬制的松香酸钠，先取少量用水稀释，如外观澄清透明，无浑浊和沉淀物，即为皂化完全。可将松香酸钠加温水稀释至一定浓度备用。
2）松香热聚物的配制方法：松香热聚物是用硫酸和石碳酸将松香聚合，再用氢氧化钠中和而配制成。
① 原材料：
松香：经粉碎后过0.6mm筛孔。
石炭酸：工业品
硫酸：工业品
氢氧化钠：工业品
② 配制方法：用松香70g,石炭酸35g，硫酸1mL,氢氧化钠4g，配制100g成品。先将松香粉、石炭酸和硫酸按比例投入烧瓶中徐徐加热，并用搅拌器加以搅拌，温度控制在70～80℃，加热5～6h；然后停止加热，将氢氧化钠溶液按比例加入，继续加热2h，温度控制接近而不超过100℃；然后停止加热，并静置片刻，趁热倒入贮器中。制成的胶状松香热聚物成品应存放在阴凉处。
拌合混凝土用的引气剂溶液，其配合比如下：
氢氧化钠：引气剂：热水（70～80℃）=1：5：150
　

(3) 引气剂防水混凝土的配制
1）影响引气剂防水混凝土性能的主要因素：
① 引气剂掺量：引气剂防水混凝土的质量与含气量密切相关。而含气量的多少主要取决于引气剂的掺量。当引气剂掺量适宜时，混凝土内气泡比较细小、均匀，混凝土结构得到改善，抗渗性较高；当掺量过少时，气泡大而少，混凝土结构不均匀；掺量过多时，气泡集聚，且大小不等，密疏不一，混凝土结构组织不良，混凝土抗渗性因而受到不良影响。从改善混凝土内部结构、提高抗渗性及保持应有的混凝土强度出发，引气剂防水混凝土含气量以3%～6%为宜（见下表一）。此时，松香酸钠掺量约为0.1‰～0.3‰，松香热聚物掺量约为0.1‰。

引气剂防水混凝土配制要求

项 目	要 求
引气剂掺量	以使混凝土获得3%～6%的含气量为宜，松香酸钠掺量约为0.01%～0.03%，松香热聚物掺量约为
含气量	以3%～6%为宜，此时拌合物容重降低不得超过6%，混凝土强度降低值不得超过25%
塌落度（mm)	30～50
水泥用量(kg/m3)	≮250，一般为280～300，当耐久性要求较高时，可适当增加用量
水灰比	≯0.65，以0.5～0.6为宜，当抗冻性耐久性要求高时，可适当降低水灰比
砂率（%）	28%～35%
灰砂比	1：2～1：2.5
砂石级配	10～20：20～40=30：70～70：30

② 水灰比：水灰比不仅决定着混凝土内毛细管网的数量及大小，而且对缩所形成气泡的数量与质量也有很大影响。因此，引气剂防水混凝土的水灰比对抗性影响更显著。水灰比在某一适宜范围内，混凝土可获得适宜的含气量和较高的抗渗性。根据大量工程统计，水灰比最大不得超过0.65，以0.5～0.6为宜。引气剂防水混凝土水灰比与抗渗性的关系如下表掺（二）。

引气剂防水混凝土水灰比

水灰比	0.4～0.5	0.55	0.60	0.65	备注
抗性等级	≥P12	≥P8	≥P5	≥P4	此表可供选择施工配合比时参考

③ 砂子细度：砂子细度对气泡的生成亦有不同程度的影。采用细砂可获得细小均匀的气泡，对混凝土抗渗性较为有利；采用中砂，混凝土物理力学性能较好；而采用粗砂生成的气泡大，混凝土结构不均匀，抗渗性较差。因此宜采用中砂或细砂，特别是采用细度模数在2.6左右的砂子为好。
2）引气剂防水混凝土的配制要求参见上表一。

（4）施工注意事项
1）引气剂防水混凝土宜采用机械搅拌。搅拌时首先将砂、石、水泥倒入混凝土搅拌机。引气剂应预先加入混凝土拌合水中搅拌均匀后，再加入搅拌机内。引气剂不得直接加入搅拌机，以免气泡集中而影响混凝土质量。
2）搅拌过程中，应按规定检查拌合物的和易性（塌落度）和含气量，使其严格控制在规定的范围内。
3）宜采用高频振捣器振捣，以排除大气泡，保证混凝土的抗冻性。
4）养护的温、湿条件对引气剂防水混凝土的抗渗性有很大影响。在5℃条件下养护，几乎完全失去抗渗能力，因此冬期施工必须特别注意温度的影响。
养护湿度越高，对提高防水混凝土抗渗性越有利。

2、 氯化铁防水混凝土
    氯化铁防水混凝土是在混凝土拌合物中加入少量氯化铁防水剂拌制而成的具有抗水性和密实度的混凝土。
    氯化铁防水混凝土是依靠化学反应产物氢氧化铁等胶体的密实填充作用，新生的氯化钙对水泥熟料矿物的激化作用，易溶性物转化为难溶性物以及降低析水性等作用而增强混凝土的密实性，提高其抗渗性的。
  （1）主要特性
    1）混凝土中掺入适量的氯化铁防水剂，可以配制出抗渗标号高达40的防水混凝土，抗渗标号达30的抗油混凝土以及抗渗标号大于24的防水砂浆。它是几种常用的外加剂防水混凝土中抗渗性最好的一种。见两下表。
    

氯化铁防水混凝土的抗渗性

水泥品种	混凝土配合比			水灰比	固体防水剂掺量（%）	龄期 （d）	抗渗性		抗压强度(N/m㎡)
	水泥	砂	碎石				压力(N/m㎡)	渗水高度 （mm）
325普通水泥	1 1 1 1	2.95 2.95 2.95 1.90	3.5 3.5 3.5 2.66	0.62 0.62 0.60 0.46	0 0.01 0.02 0.02	52 52 28 28	1.5 4.0 >1.5 >3.2	2～3 6.5～11	22.5 33.3 19.9 50.0
325号矿渣水泥	1 1	2.5 2.5	4.7 4.7	0.6 0.45	0 0.015	14 14	0.4 1.2		12.8
425号矿渣水泥	1 1 1	2 2 1.61	3.5 3.5 2.83	0.45 0.45 0.45	0 0.03 0.03	7 7 28	0.6 >3.8 >4.0		21.6 29.3

氯化铁防水砂浆早期（3d）抗渗性

水泥品种与标号	重量配合比			水灰比	试件厚度 (cm）	抗渗压力 （N/m㎡）
	水泥	砂子	液体防水剂
425号矿渣水泥	1 1 1	2 2 2	0 0.01 0.03	0.5 0.5 0.5	3 3 3	0.1 0.5 >1.5
425号普通水泥	1 1	2 2	0 0.03	0.5 0.5	3 3	0.1 >1.5

2）氯化铁防水混凝土和防水砂浆早期就有相当高的抗渗能力。这对于要求施工后很快承受水压的工程及以水泥 砂浆作修补层的防水工程，有较大的实用价值。
3）氯化铁防水剂有增强及早强作用。氯化铁防水剂与水泥水化时析出的氢氧化钙作用生成氯化钙对混凝土起密实作用。氯化钙对水泥熟料矿物的激化是一个比较长期的过程，因而氯化铁防水混凝土能持续地提高混凝土的抗压强度。
4）在氯化铁防水混凝土中，由于生成大量氢氧化铁胶体，使混凝土密实性提高。水、氧难以进入，同时在钢筋周围生成的氢氧化铁胶膜，也保护了钢筋，这是抑制腐蚀的有利条件。但新生态氯化钙除了与水泥结合外，还剩余少量氯离子，则是引起腐蚀的条件。故根据限制氯盐使用范围的有关规定，对于接触直流电源的工程及预应力钢筋混凝土工程禁止使用；宜用于水中结构、无筋及少筋厚大混凝土工程、砂浆修补抹面工程。但当混凝土结构致密，抑制钢筋锈蚀的因素起主导作用，则钢筋可以长期不发生锈蚀。

（2）氯化铁防水剂制备目前制备氯化铁防水剂常用 的含铁原料有两种，一种是轧钢时脱落下来的氧化铁皮，另一种是制造硫酸后的废硫铁矿渣。其制备方法如下：
1）以氧化铁皮为主要原料的氯化铁防水剂：
① 原材料：
氧化铁：采用轧钢过程中脱落下来的氧化铁皮，其主要成分为氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁等。氧化铁皮要求通过3mm筛孔，如有油污，应在铁板上或铁锅内加热烧净。
盐酸：工业品，比重为1.15～1.19。
硫酸铝：工业品，主要成分为含水硫酸铝
② 生成氯化铁防水剂的主要化学反应式：
三氧化二铁+盐酸→氯化铁+水
氧化亚铁+盐酸→氯化亚铁+水
四氧化三铁+盐酸→氯化铁+氯化亚铁+水
③ 制备方法：先将一重量份的氧化铁皮投入耐酸容器（常用陶瓷缸）中，然后注入二重量份的盐酸，用压缩空气或机械等方法不断搅拌，是其充分反应，反应进行2h左右，向溶液中加入0.2重量份的氧化铁皮。继续反应4～h后，逐渐变成深棕色浓稠的酱油状氯化铁溶液。静置3～4h，吸出上部清液，再向清液中加入相当清液重量5%的硫酸铝，经搅拌至完全溶解，并且比重达到1.4以上，即成为氯化铁防水剂。
　

（2）氯化铁防水剂制备目前制备氯化铁防水剂常用 的含铁原料有两种，一种是轧钢时脱落下来的氧化铁皮，另一种是制造硫酸后的废硫铁矿渣。其制备方法如下：
1）以氧化铁皮为主要原料的氯化铁防水剂（见上页）
2）以硫铁矿渣为主要原料的氯化铁防水剂：
① 原材料：
硫铁矿渣：系硫酸制造厂的工业废料，呈棕色粉状，其主要成分为氧化铁，此外尚含有少量的铁、氧化硅、氧化铝、氧化钙和硫等。应选用氧化铁含量较高，二氧化硅与硫含量低的矿渣。用前干燥至含水量不大于2%，并筛除其中大块和杂质。
铁屑：机械加工的切削废料，用前除尽油污。
明矾：工业品。
盐酸和硫酸的要求同以氧化铁皮为主要原料的氧化铁防水剂。
② 制备方法：按硫铁矿渣：盐酸=1：2～3的重量比备料，先将盐酸倒入耐酸容器中。然后将硫铁矿渣和铁屑（占盐酸重量的5～10%）的混合物徐徐倒入盐酸中，连续搅拌3h左右，以后每10.5左右搅拌一次。1昼夜后测定上部澄清溶液（不含悬浮颗粒）的比重，当比重大于1.3时，便可加入溶液重量10%左右的工业明矾或硫酸铝，搅拌至完全溶解，即成为氯化铁防水剂。
3）质量要求：氯化铁防水剂是以氯化铁和氯化亚铁及硫酸铝为主要成分的深棕色溶液，其中氯化铁与氯化亚铁的含量应不少于400g/L。
在氯化铁防水剂中，氯化铁能促使混凝土收缩，而氯化亚铁对混凝土的收缩基本上无影响。因此，控制氯化铁与氯化亚铁的含量比例，可使混凝土收缩不至增加过多。一般要求氯化铁与氯化亚铁的含量比例为1：1左右。防水剂中加硫酸铝或明矾，可使混凝土体积产生少量膨胀，藉以抵消防水剂中氯化铁对混凝土的收缩影响。硫酸铝或明矾的掺量因氯化铁含量多少而略有不同，可通过试验决定。一般硫酸铝或明矾的掺量为防水剂溶液重量的5% ～10%。

（3）氯化铁防水混凝土配制要求
1）氯化铁防水混凝土的配制应满足以下技术要求，见下表

项 目	技 术 要 求
水灰比 水泥用量(kg/m3) 塌落度(mm) 防水剂掺量	不大于0.55 不小于310 30～50 以水泥重量的3%为宜，掺量过多对钢筋锈蚀及混凝土干缩有不良影响，如果采用氯化铁砂浆抹面，掺可增至3%～5%

2）氯化铁防水剂必须符合质量标准，不得使用市场上出售的化学试制氯化铁。
3）配料要准确。配制防水混凝土时，首先称取需用量的防水剂用80%以上的拌合水稀释，搅拌均匀后，再将该水溶液拌合砂浆或混凝土，最后加入剩余的水。
严禁将防水剂直接倒入水泥砂浆或混凝土拌合物中，也不能在防水基层面上涂刷纯防水剂。
当采用机械搅拌时，必须先注入水泥及粗细集料，而后再注入氯化铁水溶液，以免搅拌机遭受腐蚀。搅拌时间不小于2min。

（4）施工注意事项
1）施工缝要用10 ～ 15mm厚防水砂浆胶结。防水砂浆的重量配合比为水泥：砂：氯化铁防水剂=1：0.5：0.03，水灰比为0.55。
2）氯化铁防水混凝土必须认真进行养护。养护温度过高过低均会使抗渗性能降低，一般蒸发养护的最高温度不超过50℃。自然养护时，不得低于10℃。浇灌8h后，即用湿草袋等覆盖，24h后浇水养护14d。
　

4、三乙醇胺防水混凝土
    在混凝土拌合物中掺入适量的三乙醇胺，以提高其抗渗性能为目的而配制的混凝土称三乙醇胺防水混凝土。
依靠三乙醇胺的催化作用，在早期生成较多的水化产物，部分游离水结合为结晶水，相应地减少了毛细管通路和孔隙，从而提高了混凝土的抗渗性，且具有早强作用。当三乙醇胺和氯化钠、亚硝酸钠等无机盐复合时，三乙醇胺不仅能才促进水泥本身的水化，还能促进氯化钠、亚硝酸钠等无机盐与水泥的反应，所生成的氯铝酸钠等络合物，体积膨胀，能堵塞混凝土内部的孔隙和切断毛细管通路，增大混凝土的密实性。
(1) 三乙醇胺防水混凝土的配制
1）原材料：
① 三乙醇胺：为橙黄色透明粘稠状的吸水性液体，无臭、不燃、呈碱性，相对密度为1.12～0.13，PH值8～9，工业品纯度为70%～80%。
② 氯化钠：工业品；
③ 亚硝酸钠：工业品。
2）配制方法
① 三乙醇胺早强防水剂配制见下表。

1号配方		2号配方			3号配方
三乙醇胺0.05%		三乙醇胺0.05%+氯化钠0.5%			三乙醇胺0.05%+氯化钠0.5%+亚硝酸钠1%
水	三乙醇胺	水	三乙醇胺	氯化钠	水	三乙醇胺	氯化钠	亚硝酸钠
98.75 98.33	1.25 1.67	86.25 85.83	1.25 1.67	1.25 1.25	61.25 60.83	1.25 1.67	1.25 1.25	25 25

② 配制工艺：先将水放入容器中，再将其它材料放入水中，搅拌直至充分完全溶解，即成为防水剂溶液。

（2） 三乙醇胺防水混凝土的配制
1）当设计抗渗压力为0.8～1.2N/m㎡时，水泥用量以300kg/m3为宜。
2）砂率必须随水泥用量降低而相应提高，使混凝土有足够的砂浆量，以确保其抗渗性。当水泥用量为280～300kg/m3时，砂率以40%左右为宜。掺三乙醇胺早强防水剂后，灰砂比可以小于普通防水混凝土1：2.5的限值。
3）对石子级配无特殊要求，只要在一定水泥用量范围内保证有足够的砂率，无论采用何种级配的石子，都可以使混凝土有良好的密实度和抗渗性。
4）三乙醇胺早强防水剂对不同品种水泥的适应性较强，特别是能改善矿渣水泥的泌水性和粘滞性，明显地提高其抗渗性。因此对要求低水化热的防水工程，以使矿渣水泥为好。
5）三乙醇胺防水剂溶液随拌合水一起加入，约50kg水泥加2kg溶液防水剂应和拌合用水掺合均匀后再投入搅拌机，拌制混凝土。

（3）三乙醇胺防水混凝土主要性能
1）抗渗性
在混凝土中掺入单一的三乙醇胺或三乙醇胺与氯化钠复合剂，可显著提高混凝土的抗渗性能。抗渗压力可提高3倍以上，见下表。

三乙醇胺防水混凝土的抗渗性

序号	水泥品种	配合比 水泥：砂：石	水灰比	水泥用量 （kg/m3）	早强防水剂（%）		抗压强度 （N/m㎡）	抗渗压力 （N/m㎡）
					三乙醇胺	氯化钠
1 2 3 4 5	525号普通水泥 525号普通水泥 425号矿渣水泥 425号矿渣水泥 425号矿渣水泥	1：1.60：2.93 1：1.60：2.93 1：2.19：3.50 1：2.19：3.50 1：2.66：3.80	0.46 0.46 0.60 0.60 0.60	400 400 342 334 300	-- 0.05 -- 0.05 0.05	-- 0.5 -- -- --	35.1 46.1 27.4 26.2 28.2	1.2 >3.8 0.7 >3.5 2.0

2) 钢筋锈蚀
3号配方加入了亚硝酸钠阻锈剂，可抑制钢筋锈蚀，因此对于比较重要的防水工程以采用1号、3号配方的早强防水剂较为适宜。靠近高电压电源和大型直流电源的防水工程宜采用1号配方早强防水剂，不得使用2号及3号配方。
　

膨胀水泥防水混凝土

    以膨胀剂或膨胀水泥为胶结料配制而成的防水混凝土，均成为防水混凝土，均称为膨胀水泥防水混凝土。
1、主要特性
    （1）具有较高的抗渗性：膨胀水泥防水混凝土是依靠水泥本身的化学反应和结晶膨胀而提高抗渗能力的，其抗渗性远比普通混凝土。
（2）能抑制混凝土裂缝的出现：膨胀水泥防水混凝土是依靠膨胀剂或膨胀水泥在水化硬化过程中形成膨胀性结晶水化物---水化硫铝酸钙（即钙矾石）、氢氧化钙等膨胀源，使混凝土产生适度膨胀。在约束条件下，它通过水泥石与钢筋的粘结，使钢筋张拉，被张拉的钢筋对混凝土本身产生压缩应力（称为化学预应力或自应力），当混凝土中产生0.2～0.7N/m㎡的自应力值，可大致抵消由于混凝土干缩和徐变时产生的拉应力。即膨胀水泥防水混凝土的拉应力接近于零，或小于0.1～0.2mm/m，从而达到补偿收缩和具有抗裂防渗的效果。一般混凝土的拉应力值为0.4～0.6mm/m，其容极限伸变形值为0.1～0.2mm/m。由于膨胀水泥防水混凝土的拉应力值小于容许极限拉伸变形值，因而不会出现裂缝，保证了混凝土的抗渗性。
(3) 膨胀水泥防水混凝土的抗压、抗裂、静力弹性模量、极限拉伸变形和钢筋粘结力，见下表。

膨胀水泥防水混凝土力学性能

水泥品种	强度（N/m㎡）		抗压弹性模量(X10的4次方N/m㎡）	与钢筋粘结力(28d)(N/m㎡)	极限拉伸变形值 (mm/m)
	抗压	抗拉
明矾石膨胀水泥 CSA水泥 石膏矾士膨胀水泥 普通水泥	31.0～37.0 27.0 36.0 -	2.2～2.8 2.0 3.5 -	3.5～3.65 3.75～3.85 3.50～4.10 2.67～3.20	3.2～2.7 2.4～2.5 4.0～5.5 2.5～3.0	0.14～0.154 -- -- 0.08～0.10

(4) 后期强度能稳定上升：由于膨胀主要发生在混凝土早期，所以膨胀水泥防水混凝土的后期强度是稳定上升 的。
2、原材料与配合比
（1） 胶结料为膨胀水泥或普通水泥加膨胀剂，主要品种见下表。

膨胀剂即膨胀水泥的主要品种

品种	配方	膨胀剂	固相体积膨胀倍率	商品名称
				膨胀水泥	膨胀剂
硫铝酸钙型	在水泥中加入一定数量的以下任一组分均可 1.矾土+石膏 2.明矾石+石膏 3.明矾石+石膏+石灰 4.无水硫铝酸钙	水化硫铝酸钙（钙矾石）	1.22～1.75倍	石膏矾土膨胀水泥、硅酸盐膨胀水泥、明矾石膨胀水泥、硫铝酸钙膨胀水泥	U型膨胀剂、钙矾石、复合膨胀剂
氯化钙型	在硅酸盐水泥中加入以下任一组分即可 1.3%～5%过烧石灰 2.生石灰+有机酸抑制剂	氢氧化钙 氧化钙+水→氢氧化钙	0.98倍	浇筑水泥	脂膜石灰膨胀剂

由于膨胀剂的性质不同，他们对混凝土性能影响亦有所不同。一般规定每立方米混凝土中水泥与膨胀剂的总用量为350～380kg，其中各种膨胀剂为内掺量（替换水泥率0，因品种不同而掺量不同。明矾石膨胀剂的规定掺量为水泥重量的15%～20%；U型膨胀剂和复合膨胀剂规定内掺量（替换水泥率）为10%～14%，详见外加剂标准JC 476-92。
我国约有8种膨胀水泥系列，目前批量生产的有如下3种（见下表），他们可以用于各种抗裂防水工程，效果显著。
此外还有氧化镁型、铁型和铝型膨胀水泥。

我国膨胀剂、膨胀水泥的技术性能