气泡混合轻质土防水性能研究

气泡混合轻质土防水性能研究

陈刚

（广东冠生土木工程技术有限公司， 广州 511450）

文章编号：1006-2688（2011）02-0000-03

作者简介：陈刚（1981-），男，路桥工程师，研究方向：路桥施工、地基处理、新材料运用。

[摘要] 本文简单介绍了目前国内外防水技术的，总结了影响气泡混合轻质土吸水率的因素，对掺入不同量憎水剂对气泡混合轻质土的浸水效果进行试验分析，分析了浸水深度、浸水时间对气泡混合轻质土吸水率的影响。

[关键词]气泡混合轻质土（FCB）；防水；憎水剂

Abstract: The technology of waterproofin domestic and abroad is introduced， it was summarized bout factors on water absorption about foam concrete banking，the experiment was analyzed about the effect of waterproof of foam concrete banking through doping different hydrophobe ，it was analyzed about the affect of founder deepness and founder time to the sopping of foam concrete banking

Key words:foam concrete banking； waterproof；hydrophobe

1 前 言

气泡混合轻质土是一种新型的轻质材料，具有轻质性、高流动性、固化后的自立性、强度的可调节性等特点，利用轻质土的轻质性及施工便利性来适应软弱地基承载力不足或减小回填土的土压力是在工程中常用的手段[1]，目前气泡混合轻质土技术已广泛应用于软基处理、道路加宽、桥台台背填土、滑坡地段、隧道塌腔回填等工程。气泡混合轻质土主要由水泥（需要时亦加入原料土）、水和气泡群按一定的配比进行混合搅拌最终凝固成型。其生产过程引进了一定量的气泡，并且随着密度的降低，引进气泡量增大，吸水量有可能增大，吸水后必然导致轻质土的容重增大，影响气泡混合轻质土的轻质性。这对于气泡混合轻质土的防水性能提出了更高的要求。为此，本文进行了气泡混合轻质土的吸水性能研究，以期探明影响吸水性能的主要因素，从而提出相应的改进措施。

2 防水技术简介

防水对地下工程来说是相当重要的，而地下工程防水又是一项系统工程，如何保证地下工程防水的可靠性，就需要从设计的优化、材料的选择、施工的工艺确定等方面全盘考虑只有各环节有机地结合，才能使地下工程防水得到可靠保证[2]。目前我国防水技术可以大概分为两大类：柔性防水技术和刚性防水技术。柔性防水技术是在基层上铺贴柔性防水卷材或涂布防水涂料等有机防水材料，使之

形成防水隔离层，俗称“治标”外防水技术[3]，这是一种被广泛推广应用的防水方法。刚性防水技术是在混凝土中掺入膨胀剂、减水剂、或无机防水材料等，使浇注后的混凝土细致密实，水分子难以通过，从而达到防水目的，俗称“治本”内防水技术[4]。刚性防水层外加剂或防水材料的选择、配比、搅拌、浇注和养护每道工序都应严格按照要求进行施工，否则将失去防水效果。随着人们对环保意识增强，有“治本”作用的无机防水材料越来越受到人们的重视，其应用范围也越来越广，开发无机高效的刚性防水材料已经成为未来防水材料的发展趋势。

3 气泡混合轻质土的吸水性研究

气泡混合轻质土的原材料主要为水泥、发泡剂。在南方地区一般采用普通硅酸盐水泥，而在北方一些寒冷地区则一般采用早强水泥或是快硬水泥，主要目的基于：①在寒冷地区制备气泡混合轻质土，特别是超轻低密度的轻质土时，如果形成稳定结构的时间过长，可能会发生塌陷；②在寒冷地区进行气泡混合轻质土回填需要较高的早期强度。鉴于此，研究中主要采用快硬硫铝酸盐水泥作为轻质土的胶凝材料。

3.1 试验材料

发泡剂 GSHF-1型合成界面活性剂，比重1.0

憎水剂 FA1型憎水剂，白色无机粉末，无毒，比重近1.0。

胶凝材料R•SAC42.5 硫铝酸盐水泥

3.2 试验方法

首先分析发泡倍率对气泡混合轻质土防水性能的影响，发泡剂采用40倍稀释倍率，发泡倍率分别采用10、15、20、25倍进行吸水性能研究。其次，在气泡混合轻质土的混合料中掺入FA1憎水剂，分别对不同配比、不同密度等级（300kg/m3、500kg/m3、800kg/m3）的气泡混合轻质土进行吸水性能研究，以探讨密度、憎水剂掺量、浸水深度等对气泡混合轻质土吸水率的影响。

试验测定方法：试验参照GB11971-89《加气混凝土力学性能试验方法》和GB11970-89《加气混凝土容重、含水率和吸水率试验方法》进行；吸水率随时间变化试验按照GB11970-89《加气混凝土容重、含水率和吸水率试验方法》测定试块在水中浸泡不同时间的吸水率。

3.2 试验结果

试验结果见表1、表2、表3和表4。

3.3 试验分析及讨论

⑴ 气泡混合轻质土容重与吸水率的关系

试验表明，密度等级为300kg/m3、500kg/m3和800kg/m3的气泡混合轻质土随容重的降低，吸水率不断增大。其主要原因是由于引进的气泡越多，固化胶凝物相应的越少，气泡混合轻质土内的空隙空洞增多所致。

⑵ 发泡倍率对气泡混合轻质土吸水率的影响

在试验中，保持气泡混合轻质土配合比、容重不变，只改变FA1憎水剂的掺量。分为三个系列分别为FB、GS、EY系列，每个系列都设计了0%、0.3%

、0.5%、0.8%和1.0%五种掺量。发泡倍率试验采用FB1、GS1、EY1 三种配比，每个配比分别采用10、15、20、25 四种发泡倍率进行试验。表1的试验结果表明GSHF-1型合成界面活性剂作为气泡混合轻质土的发泡剂在发泡倍率为20倍时，所生产的气泡混合轻质土成品吸水率最小，且其相应试块的抗压强度也较高。

⑶ FA1憎水剂掺量对气泡混合轻质土吸水率的影响

试验结果表明（表3），随着FA1掺量的增加，气泡混合轻质土的吸水率快速降低。尤其是FA1掺量从0%变为0.3%时，吸水率降幅最大。FA1能有效地降低吸水率是由于自身具有很高的憎水性，在用于制备气泡混合轻质土时它能吸附于气泡混合轻质土孔结构的表面，减少了水在气泡混合轻质土表面的润湿，增大了水的接触角，使水难以向孔隙中渗透，从而使气泡混合轻质土具有憎水性。由图1中，可以得出FA1型憎水剂对于容重较小的气泡混合轻质土有更加显著的憎水效果。

图 1饱和吸水率与FA1掺量

⑷ 气泡混合轻质土吸水率随时间的变化

参照GB11971-89《加气混凝土力学性能试验方法》，本研究还测试了气泡混合轻质土试块在浸水1h、6h、24h、48h和72h的吸水率。从表4和图2可以看出在0~1h这个阶段中，轻质土试块吸水率的增加最快，而在1h~72h之间，吸水速率则相对较慢。特别是不掺FA1的空白试样，1h的吸水率达到了饱和吸水率的60%以上后期吸水率则增长较慢。掺入FA1后，吸水率得到了很好的控制。掺量越高，其控制效果越明显。从表4的试验数据可以掺FA1憎水剂与没有掺憎水剂的气泡混合轻质土试块的吸水率与浸水时间有着相同的趋势，根据试验数据可以得出气泡混合轻质土吸水率与浸水时间的函数关系：

式中，a、b为实验定数。

图 2吸水率与浸水时间

⑸ 气泡混合轻质土吸水率随时间的变化

气泡混合轻质土轻质换填材料用于地下工程中，不可避免的要遇到地下水位比较浅的地区，当气泡混合轻质土的埋深较深时，其在深水位的防水性能就更加的重要。本研究分别采用了FB、GS、EY系列内的两种配比进行了不同压力水头下气泡混合轻质土的吸水试验。采取的浸水深度分别为：0m、2m、5m、8m 和10m。采用Φ160mm高12m的封底PVC管，将试块放置于网袋中（网袋下部放置重块以保证试件能够浸入水中），放入PVC管中，来达到不同的浸水深度。试块在不同深度的饱和吸水率结果见表2及图3。

图 3吸水率与浸水深度

从图3可以得出，随着浸水深度的增加气泡混合轻质土的饱和吸水率增加，尤其是没有掺入FA1憎水剂的气泡混合轻质土试块吸水增加速率要大于掺入FA1憎水剂的试块。掺入FA1憎水剂后，浸水深度对气泡混合轻质土试块的影响逐渐减弱。

4 结论

(1) 容重对气泡混合轻质土的吸水率影响较大，随着容重的减小，气泡混合轻质土的饱和吸水率增幅很大。

(2) 气泡混合轻质土发泡倍率对其吸水性有一定的影响，根据试验结果发现，发泡剂稀释40倍、发泡20倍配置的气泡混合轻质土试块防水效果较好。

(3) FA1憎水剂对气泡混合轻质土的强度无负面影响，掺入后强度升高。且随着FA1憎水剂掺量的增加，气泡混合轻质土的吸水率快速下降，取得明显的憎水效果。

(4) 气泡混合轻质土在0～1h期间，吸水率增加最快，在1h～72h期间，吸水率增加较慢；掺入FA1憎水剂可使气泡混合轻质土的吸水率得到很好的控制。

⑸ 气泡混合轻质土随着浸水深度的增加，吸水率逐渐增加。掺入FA1憎水剂后，浸水深度对气泡混合轻质土试块的影响有减弱的趋势。

[参考文献]

[1] 顾欢达，顾 熙 发泡颗粒轻质土材料的吸水性 [J] 土木工程学报 2005.11

[2] 郭定松 地下工程防水施工与可靠性 [J]四川 建筑 2005.6

[3] 沈春林，苏立荣，李芳 建筑防水密封材料[M] 化学工业出版社2003.1

[4] 孙永波 无机高效防水材料的研究 [D] 武汉大 学 2004.10.28