談地下防水混凝土工程施工控制

張 敏

(太鋼集團(tuán)臨汾鋼鐵有限公司，山西臨汾 041000)

1 地下工程中防水的重要性

地下工程防水施工是保證地下防水工程質(zhì)量的關(guān)鍵，而對(duì)于防水混凝土和地下柔性防水卷材來(lái)說(shuō)，防水混凝土的施工質(zhì)量顯得尤為重要，施工質(zhì)量的好壞直接影響到以后工程的正常使用及壽命，關(guān)系到人們的生活和生產(chǎn)是否能正常進(jìn)行，財(cái)產(chǎn)會(huì)不會(huì)受到損失。因地下防水混凝土裂縫在使用多年以后發(fā)生滲漏及建筑物局部下沉、傾斜的現(xiàn)象在國(guó)內(nèi)外屢見不鮮。因此，在防水混凝土工程的施工中，我們應(yīng)抓好施工中各個(gè)工序環(huán)節(jié)，保證地下工程的防水質(zhì)量和效果，為建筑物的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提高安全保證。

2 防水混凝土工作原理

混凝土的抗?jié)B性是指混凝土能抵抗水、油等液體在外壓力作用下滲透的性能，混凝土的抗?jié)B性主要與混凝土澆筑的密實(shí)度及內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)的大小和施工構(gòu)造要求有關(guān)?；炷撩軐?shí)度越高，孔隙率越小，連通孔及大孔極少，工程施工到位，則抗?jié)B性越好。防水混凝土在常溫下有較高的抗?jié)B性，但環(huán)境溫度的升高會(huì)造成混凝土抗?jié)B性的降低。

地下工程防水混凝土施工是防水施工的關(guān)鍵工序之一，其施工質(zhì)量的好壞直接影響到工程的成敗。防水混凝土是由水泥、砂、石子、水、礦物摻合料、外加劑(減水劑、引氣劑、膨脹劑等)按照一定比例混合攪拌而成。應(yīng)選用收縮率更低的外加劑，膨脹劑加入水泥中與水泥水化產(chǎn)物生成大量礦物微膨脹晶體，堵塞和切斷毛細(xì)通道，使得混凝土的孔隙大幅度降低，改善了孔結(jié)構(gòu)及孔級(jí)配，提高了混凝土的抗?jié)B能力。有效的避免結(jié)構(gòu)的開裂，兩者相結(jié)合，大大的提高了混凝土的防水能力。

大量的觀察和事后專家分析表明，相當(dāng)一部分工程之所以發(fā)生滲漏水質(zhì)量事故，主要為混凝土開裂引起的，合理的配合比，有效的過(guò)程控制，必要的養(yǎng)護(hù)是提高防水混凝土抗?jié)B性能的保證，降低防水混凝土裂縫的發(fā)生率及控制裂縫的寬度至關(guān)重要。

3 防水混凝土施工的控制

3.1 材料的選擇

1)為減少混凝土配合比試配的簡(jiǎn)易程度，選用水泥中混合材料較少的普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。

2)砂選用中粗砂，含泥量不宜過(guò)大，過(guò)大直接影響混凝土的質(zhì)量，降低了混凝土的抗?jié)B性，由于砂石中泥塊體積的不穩(wěn)定，干燥后收縮、潮濕時(shí)膨脹對(duì)混凝土造成了極大的破壞，石子粒徑過(guò)大會(huì)造成孔隙率過(guò)大，密實(shí)度降低，抗?jié)B性下降。因此，控制砂石粒徑、泥塊含量、氯離子含量、堿活性是提高混凝土耐久性的保證。

3)摻入礦物摻合料，可以不同程度地減少大孔而增加小孔，施工時(shí)，采用雙摻、三摻時(shí)可以不同程度地使混凝土中有害孔大大減少，孔徑分布可以得到顯著改善。孔徑分布得到改善就可以提高對(duì)其抗?jié)B透能力。

4)外加劑是有效提高防水混凝土密實(shí)性的手段之一，現(xiàn)國(guó)內(nèi)外加劑行業(yè)混亂、種類繁多、產(chǎn)品的虛假性較高;選用外加劑時(shí)，應(yīng)根據(jù)廠家的說(shuō)明書通過(guò)試驗(yàn)確定，對(duì)耐久性要求高的摻加引氣劑或引氣型減水劑可在一定程度上改善混凝土的和易性，增加粘滯性，減少分層離析和沉降泌水，提高混凝土的抗?jié)B性;大量外加劑摻入后會(huì)造成混凝土收縮，因此，選擇外加劑應(yīng)謹(jǐn)慎，在選擇大廠家、品牌好的情況下，選用收縮率較低的種類。

3.2 合理的配合比

地下室基礎(chǔ)、外墻防水混凝土長(zhǎng)期受地下水的侵蝕、滲透，長(zhǎng)時(shí)間防水效果必然下降，直接影響結(jié)構(gòu)的安全使用功能和混凝土的耐久性。因此，合理的配合比，反復(fù)的試配，可保證混凝土的抗?jié)B性。

3.2.1 控制水膠比

拌合物的水膠比對(duì)硬化混凝土孔隙大小和數(shù)量起決定作用，直接影響混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性。水膠比越大，用水量越多，混凝土施工中泌水越嚴(yán)重，水泥水化，混凝土中多余水分蒸發(fā)后，在混凝土中形成孔隙越多，這些孔隙相互貫通，形成開放性毛細(xì)管通道，這些孔隙造成混凝土抗?jié)B性降低，透水性增高。水膠比過(guò)小時(shí)，混凝土的和易性差，混凝土極難振搗和拌合均勻，施工操作困難，降低了混凝土的密實(shí)度和抗?jié)B性。合理的摻入粉煤灰等礦物摻合料，發(fā)揮作用，可有效的提高防水混凝土的密實(shí)性，以保證防水混凝土的耐侵蝕性和抗?jié)B性能。據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，混凝土的水膠比控制在0.45～0.50防水效果最佳。

3.2.2 選擇最佳砂率

砂率的變動(dòng)，會(huì)使骨料的總表面積有顯著改變，從而對(duì)混凝土拌合物的和易性有較大影響。在相同水泥用量情況下，砂率的大小直接影響混凝土的抗?jié)B性能。砂率選擇要得當(dāng)，當(dāng)砂率偏低時(shí)，砂子數(shù)量不足而水泥和水的含量高，混凝土出現(xiàn)不均勻、收縮大現(xiàn)象，抗?jié)B性較低;砂率偏高，由于砂子用量過(guò)多，水泥漿不能包裹砂子表面，拌合物干澀而缺乏粘結(jié)能力，混凝土密實(shí)性差，抗?jié)B能力下降。同時(shí)，砂率過(guò)大也必然要增加水泥用量和用水量，導(dǎo)致混凝土的流動(dòng)性增大?；炷翝仓駬v時(shí)，粗骨料發(fā)生不均勻下沉，混凝土各部分離析，導(dǎo)致硬化后混凝土勻質(zhì)性變差，不均勻性導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生收縮裂縫，孔洞密集，降低了結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和強(qiáng)度。因此，設(shè)計(jì)防水混凝土配合比時(shí)選擇最佳砂率對(duì)提高混凝土抗?jié)B性極為重要，在滿足規(guī)范前提下，根據(jù)以往工程施工經(jīng)驗(yàn)，砂率一般在0.36左右較為理想。

3.2.3 控制灰砂比

灰砂比主要反映的是水泥砂漿的濃度及包裹砂石的情況，灰砂比偏大，為1∶1～1∶2.5時(shí)，由于砂子數(shù)量不足，水泥和水的用量偏高，導(dǎo)致混凝土不密實(shí)、不均勻、收縮性大等現(xiàn)象，混凝土抗?jié)B性較差;當(dāng)灰砂比偏小時(shí)，水泥和水用量偏小，混凝土拌合物易出現(xiàn)干澀和粘結(jié)力不好等現(xiàn)象，使施工和易性變差，降低了密實(shí)度，導(dǎo)致抗?jié)B性能下降。灰砂比合理，密實(shí)度就能提高?；疑氨葹?∶2 ～1∶2.5最為適宜。

3.2.4 選擇合適的外加劑

混凝土在攪拌過(guò)程中水的用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水泥水化所需要的用量，多余的水使混凝土的抗?jié)B性下降。水的多少是混凝土抗?jié)B質(zhì)量的影響因素。選擇合適的減水劑可以改變混凝土的性能，提高混凝土的強(qiáng)度及抗?jié)B性能。

3.2.5 控制各材料氯離子的含量

氯離子含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致混凝土中鋼筋銹蝕，是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要危害之一，在配制混凝土?xí)r，必須嚴(yán)格控制各種原材料的氯離子含量。總的來(lái)說(shuō)，配合比試配中各種因素對(duì)防水混凝土質(zhì)量的影響是相互牽制的，不能單獨(dú)的強(qiáng)調(diào)某一種因素而忽略其他因素。防水混凝土配合比必須經(jīng)過(guò)理論計(jì)算后，在試驗(yàn)室內(nèi)反復(fù)試驗(yàn)，直至配出符合設(shè)計(jì)要求的抗?jié)B標(biāo)號(hào)和抗壓強(qiáng)度，還要保證現(xiàn)場(chǎng)施工方便。

3.3 混凝土供應(yīng)控制

要加強(qiáng)混凝土廠家的管控，混凝土廠家使用的計(jì)量器具應(yīng)經(jīng)檢定，使用的材料均經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，混凝土攪拌時(shí)間、攪拌次數(shù)、計(jì)量誤差均應(yīng)隨時(shí)抽查?；炷撩寇嚦鰪S時(shí)出具混凝土標(biāo)號(hào)、坍落度、出廠時(shí)間、數(shù)量和到達(dá)地點(diǎn)的發(fā)料單據(jù)。抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，由總包派專人按程序驗(yàn)收，填寫到達(dá)時(shí)間、混凝土坍落度、目前混凝土有無(wú)異常等情況。監(jiān)理人員不定期進(jìn)行抽檢，如混凝土出現(xiàn)離析，必須進(jìn)行二次攪拌。當(dāng)坍落度損失嚴(yán)重，不能滿足施工要求時(shí)，應(yīng)加入原水膠比的水泥漿或摻加同品種的減水劑進(jìn)行攪拌，嚴(yán)禁直接加水;隨意加水將改變水灰比，影響強(qiáng)度，施工中極易產(chǎn)生混凝土質(zhì)量缺陷，混凝土不密實(shí)，抗?jié)B性差。

3.4 混凝土施工(澆筑、振搗、收面)

1)混凝土自吊斗口或泵管口垂直下落的自由傾落高度不得超過(guò)2 m，澆筑高度如超過(guò)2 m時(shí)必須采取措施，用串桶或溜管等(對(duì)混凝土泵車指揮必須提前進(jìn)行交底)。

2)澆筑混凝土?xí)r應(yīng)分段分層連續(xù)進(jìn)行，澆筑層高度應(yīng)根據(jù)混凝土供應(yīng)能力，一次澆筑方量、混凝土初凝時(shí)間、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、鋼筋疏密程度綜合考慮決定，一般為振搗器作用部分長(zhǎng)度的1.25倍。混凝土分層厚度不得大于500 mm。

3)使用插入式振搗器應(yīng)快插慢拔，插點(diǎn)要均勻排列，逐點(diǎn)移動(dòng)，順序進(jìn)行，不得遺漏，做到均勻振實(shí)。移動(dòng)間距不大于振搗作用半徑的1.25倍(一般為500 mm)。振搗上一層時(shí)應(yīng)插入下層5 cm～10 cm，以使兩層混凝土結(jié)合牢固。振搗時(shí)，振搗棒不得觸及鋼筋和模板。表面振動(dòng)器(平板振動(dòng)器)的移動(dòng)間距，應(yīng)保證振動(dòng)器的平板覆蓋已振實(shí)部分的邊緣。

澆筑混凝土應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。如必須間歇，其間歇時(shí)間應(yīng)盡量縮短，并應(yīng)在前層混凝土初凝之前，將次層混凝土澆筑完畢。間歇時(shí)間不應(yīng)超過(guò)2 h。為了能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，尚須進(jìn)行二次振搗以提高混凝土與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫，增加混凝土的密實(shí)度，使混凝土的抗壓強(qiáng)度提高，從而提高混凝土的抗裂性，一般間隔20 min～30 min進(jìn)行二次復(fù)振，或者是在混凝土經(jīng)振搗后尚能恢復(fù)塑性狀態(tài)的時(shí)間。

4)防水大體積混凝土澆筑時(shí)泌水較多，上涌的泌水和浮漿順混凝土斜面下流到坑底，再到集水井，然后通過(guò)集水井內(nèi)的潛水泵排除基坑外;待混凝土澆至標(biāo)高時(shí)，由于大體積泵送混凝土表面水泥漿較厚，采用二次抹壓，施工完后用木抹子抹平，防止表面微小裂縫產(chǎn)生，在初凝前再用鐵搓板壓光，這樣有效的控制混凝土表面龜裂，增加防水抗裂效果。二次振搗可使坍落度已經(jīng)消失的混凝土拌合物重新振搗液化，消除粗骨料、水平鋼筋及預(yù)埋件下面的積水和周圍的水膜，使這些水分與周圍的砂漿再次攪拌均勻。同時(shí)，振搗中也會(huì)將未水化的呈團(tuán)狀的水泥顆粒打散，使其充分水化。這樣既提高了混凝土的強(qiáng)度，又防止了因水分蒸發(fā)而形成的滲水通道，減少了孔隙和氣泡，提高了混凝土的密實(shí)度。

3.5 混凝土養(yǎng)護(hù)

防水混凝土澆筑后養(yǎng)護(hù)不及時(shí)、不到位，及早拆模暴露在大氣中，不采取養(yǎng)護(hù)及其他防范措施，使混凝土早期脫水，水泥水化反應(yīng)未完全進(jìn)行，混凝土中的水分通過(guò)表面迅速蒸發(fā)，使混凝土中形成彼此連通的毛細(xì)孔，從而導(dǎo)致滲水。養(yǎng)護(hù)不到位、過(guò)早拆模還會(huì)造成混凝土收縮增大，出現(xiàn)不同類型的龜裂及貫通裂縫，使混凝土抗?jié)B性能急劇下降，情況嚴(yán)重可能喪失抗?jié)B能力。因此，防水混凝土澆筑結(jié)束，應(yīng)及早進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并在一定的溫度和濕度條件下進(jìn)行，做好保溫保濕工作，避免在炎熱的中午及溫度特別高時(shí)澆筑混凝土。可采用設(shè)置噴淋、覆蓋濕棉氈、模板面澆水等措施，適當(dāng)提高周圍環(huán)境的濕度，延緩混凝土內(nèi)部水分的蒸發(fā)時(shí)間，使水泥得以充分水化，水化產(chǎn)物可堵塞毛細(xì)孔隙，從而形成不連通的毛細(xì)孔，使混凝土抗?jié)B性得到提高。具體養(yǎng)護(hù)措施如下:

1)加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，防水混凝土養(yǎng)護(hù)期為28 d，特別前7 d內(nèi)的養(yǎng)護(hù)極為重要，也是保證混凝土早期強(qiáng)度和抗?jié)B性能的先決條件。每天應(yīng)勤于澆水，并用濕草袋或棉氈覆蓋混凝土表面。

2)在炎熱季節(jié)澆筑防水混凝土拆木模板前應(yīng)先往木模板上澆水，并拆開微小縫隙澆水，以保持混凝土表面有充足的水分。拆模后應(yīng)立即澆水養(yǎng)護(hù)，并覆蓋濕草袋、塑料薄膜、棉氈或噴涂養(yǎng)護(hù)劑，以避免和延緩混凝土失水過(guò)快。

3)對(duì)于大體積防水混凝土，應(yīng)按大體積混凝土要求在混凝土的中部及上下表面預(yù)埋測(cè)溫計(jì)，隨時(shí)對(duì)混凝土的內(nèi)外溫度、表面與大氣溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)養(yǎng)護(hù)措施作出相應(yīng)的調(diào)整，確保溫控指標(biāo)的要求，防止混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大，出現(xiàn)溫度裂縫，降低混凝土的抗?jié)B性能。

4 防水混凝土裂縫的演變及控制

對(duì)以往工程的觀察，短肢剪力墻一般不會(huì)裂縫，6 m～8 m及更大跨度的地下室外墻都存在裂縫，為一條或幾條豎向垂直裂縫，上至暗梁底，下至止水鋼板(水平施工縫)上部，位置大部分在距跨邊1/3處。

混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫可分為微觀裂縫和宏觀裂縫，微觀裂縫是指肉眼看不見的裂縫，主要有三種:1)骨料與水泥粘合面上的裂縫，稱為粘著裂縫;2)水泥中自身的裂縫，稱為水泥石裂縫;3)骨料本身的裂縫，稱為骨料裂縫，微觀裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中的分布是不規(guī)則、不貫通的，反之，肉眼看得見的裂縫稱為宏觀裂縫，這類裂縫的范圍一般不小于0.05 mm，微觀裂縫不加以控制，逐漸就會(huì)發(fā)展為宏觀裂縫?；炷两Y(jié)構(gòu)中裂縫是絕對(duì)存在的，只是應(yīng)將裂縫控制在規(guī)范要求的范圍之內(nèi)，以不致發(fā)展到有害裂縫，不影響建筑物使用。

防水混凝土裂縫主要是由于施工不當(dāng)及配合比不合理引起的，隨之過(guò)程中各種外界應(yīng)力的集中必然會(huì)產(chǎn)生裂縫。對(duì)高層、超高層建筑地下防水混凝土強(qiáng)度等級(jí)設(shè)計(jì)較高，高強(qiáng)度的混凝土早期收縮較大，混凝土中礦物摻合料的摻入及高效減水劑的摻量改善了混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，雖改變了混凝土性能，但其混凝土收縮裂縫幾率增多。高強(qiáng)混凝土的水膠比低，自由水分少，礦物細(xì)摻合料對(duì)水有更高的敏感性，高強(qiáng)混凝土基本不泌水，表面失水更快，所以高強(qiáng)混凝土收縮比普通混凝土更容易產(chǎn)生。

裂縫的產(chǎn)生主要還是施工的不當(dāng)造成的，主要有塑性裂縫、溫度裂縫、干縮裂縫，對(duì)裂縫的控制主要為:1)防止塑性裂縫的施工控制。a.不能隨意改變防水混凝土的坍落度;b.控制混凝土攪拌時(shí)間，防止混凝土離析;c.在防水混凝土初凝前進(jìn)行二次壓光。混凝土澆筑后表面會(huì)產(chǎn)生泌水，泌水較多時(shí)應(yīng)予以清除，然后進(jìn)行二次掃光，這有利于避免消除塑性裂縫;d.防水混凝土初凝以后及時(shí)用塑料薄膜、棉氈、草簾等進(jìn)行覆蓋，并及時(shí)澆水，做好保濕養(yǎng)護(hù)。風(fēng)速較大時(shí)，應(yīng)對(duì)覆蓋物進(jìn)行必要的固定，實(shí)踐證明，開始養(yǎng)護(hù)時(shí)間越遲，產(chǎn)生塑性收縮幾率就越大。2)防止溫度裂縫措施。a.控制防水混凝土內(nèi)部的溫度。溫度裂縫主要是混凝土內(nèi)及內(nèi)外溫度不均勻，存在溫度梯度，故控制混凝土溫度是首要措施?？刂品浪炷恋臏囟戎饕强刂迫肽囟取?nèi)部最高升溫及降溫速率。為了降低混凝土入模溫度，應(yīng)該防止防水混凝土在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中升溫，應(yīng)選擇較近的攪拌站縮短運(yùn)距，并且采用濕麻袋覆蓋泵管，最好安排夜間施工。為了保證內(nèi)外溫差，還需要控制降溫速率，溫度較高時(shí)不宜采用地下水養(yǎng)護(hù)或者適當(dāng)延長(zhǎng)拆模時(shí)間。b.控制澆筑程序，對(duì)于大體積混凝土應(yīng)該控制其澆筑程序，采用分部位、分段、分層施工。施工前將整個(gè)混凝土劃分區(qū)段，并且計(jì)劃好施工順序，按順序施工。對(duì)于長(zhǎng)墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)該沿長(zhǎng)度方向分段施工，是否設(shè)置溫度縫或者后澆帶應(yīng)視具體情況而定。c.控制防水混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。養(yǎng)護(hù)混凝土因?yàn)椴皇侵匾ば蚨１蝗藗兯鲆?，然而，?duì)于混凝土裂縫控制而言，有良好的養(yǎng)護(hù)是極其重要的。養(yǎng)護(hù)混凝土的目的在于保證混凝土有較為穩(wěn)定的溫度和較高的濕度。養(yǎng)護(hù)不到位混凝土極易產(chǎn)生較大的裂縫，如果貫通將影響地下工程的使用功能。

5 結(jié)語(yǔ)

超高層、高層建筑地下防水混凝土工程的質(zhì)量直接關(guān)系到地下工程防水的效果，隨時(shí)影響著建筑物主體結(jié)構(gòu)自身的穩(wěn)定性和使用壽命，我們只有加大施工過(guò)程中的質(zhì)量控制，從設(shè)計(jì)、各種材料的控制、施工各方面層層把關(guān)，步步控制，真正做到事前預(yù)控、事中監(jiān)控，加強(qiáng)過(guò)程三檢制，才能從根本上解決地下防水混凝土施工中的問(wèn)題，提高防水混凝土的施工質(zhì)量，切實(shí)有效的避免裂縫的發(fā)生及擴(kuò)散，杜絕滲漏現(xiàn)象的出現(xiàn)。

［1］ GB 50208-2011，地下防水工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［2］ GB 50108-2008，地下工程防水技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］ 混凝土施工手冊(cè)［Z］.

［4］ 中國(guó)建筑工程總公司.建筑工程施工工藝標(biāo)準(zhǔn)［S］.