抗裂硅質(zhì)剛性防水混凝土結(jié)構(gòu)的工程應用

林 愉

（中旗華昊建設有限公司，福建 福州 350026）

0 引言

地下工程混凝土結(jié)構(gòu)長期處于與地下水或腐蝕性介質(zhì)接觸的環(huán)境，其防水問題一直以來備受重視。地下工程防水的設計和施工應遵循“以結(jié)構(gòu)自防水為主，柔性防水為輔，剛?cè)嵯酀?，因地制宜，綜合治理”的原則[1]?；炷磷鳛榈叵鹿こ探Y(jié)構(gòu)防水抗裂的主體，要起到抗裂防水作用，要求混凝土本身具有較高的致密性、抗?jié)B性?？沽压栀|(zhì)防水劑應用于混凝土結(jié)構(gòu)自防水，具有節(jié)約工程成本、不增加施工工期、后期維護成本低、防滲抗裂、防腐、與混凝土結(jié)構(gòu)同壽命等特點。福建省某小區(qū)建設項目總建筑面積38000m2，為集商鋪、住宅于一體的安置房改造工程，項目工程總造價8800萬元。結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎形式為柱下獨基+防水板。地下室底板、外墻及頂板混凝土強度等級為C35，抗?jié)B等級P8，地下室防水等級為一級。本文以該地下工程建設項目為例，探討抗裂硅質(zhì)剛性防水混凝土結(jié)構(gòu)的工程應用。

1 抗裂硅質(zhì)剛性防水混凝土的作用

抗裂硅質(zhì)防水劑是一種以混凝土結(jié)構(gòu)剛性防水為主的自防水材料，以天然沸石微晶為主要原料（見圖1），經(jīng)活化和表面改性處理而成。主要化學成分SiO2和Al2O3屬無機鋁硅酸鹽，用于混凝土自防水，能改善拌合物的均勻性、和易性，提高抗裂性、抗?jié)B性、強度和耐久性等。抗裂硅質(zhì)防水劑對混凝土的作用主要有以下幾方面：

圖1 天然沸石粉樣品示意圖

（1）沸石粉作為抗裂硅質(zhì)防水劑的主要成分，具有多孔性和內(nèi)比表面積較大的特點，能夠?qū)炷林械目諝馀c水分產(chǎn)生吸附作用，混凝土拌制過程中，水分進入沸石粉內(nèi)部使多孔結(jié)構(gòu)中的氣體排出，導致混凝土含氣量增加，在一定程度上改善了混凝土拌合物的和易性；

（2）防水劑中含有大量的活性SiO2和活性Al2O3等礦物成分，具有良好的火山灰效應；

（3）防水劑中富含的活性成分SiO2和Al2O3能夠與水泥水化反應生成氫氧化鈣，形成C-S-H凝膠和鋁酸鹽，有利于改善混凝土界面過渡區(qū)和孔隙結(jié)構(gòu)，從而提高混凝土的強度、抗裂抗?jié)B等性能[2]。

2 施工工藝流程

2.1 施工前準備

地下室抗裂硅質(zhì)混凝土結(jié)構(gòu)剛性防水施工前應做好如下準備工作：

（1）檢查施工圖紙及有關(guān)資料是否齊全，并組織技術(shù)交底和復核；

（2）向操作人員交底，并由接受交底人簽字確認；

（3）做好降排水準備工作，嚴禁在有嚴重積水的工況下組織施工；

（4）完成測量放線、模板安裝、鋼筋安裝和拌和站等各項施工前的檢查工作，并經(jīng)監(jiān)理工程師簽字確認。

2.2 混凝土試配

2.2.1 抗裂硅質(zhì)防水劑摻量的確定

抗裂硅質(zhì)防水劑摻量應根據(jù)使用目的、設計要求、具體混凝土配合比、水泥及其他原材料情況，同時結(jié)合材料的生產(chǎn)廠建議，最終經(jīng)試配確定，其相應的混凝土工作性能、力學性能以及耐久性能應滿足標準規(guī)范和設計文件的要求。

2.2.2 混凝土配合比

（1）施工前應根據(jù)標準規(guī)范和設計文件的要求做好混凝土配合比的試配工作，試配混凝土的抗?jié)B等級應比設計抗?jié)B等級提高0.2MPa。

（2）在滿足混凝土強度、抗?jié)B性能和耐久性能的前提下，從節(jié)約資源的角度出發(fā)，嚴格控制混凝土的膠凝材料總用量，膠凝材料總用量宜控制在320～400kg/m3且水泥用量不宜小于260kg/m3。對于大體積防水混凝土，應摻入適量優(yōu)質(zhì)的粉煤灰或礦粉等礦物摻合料，粉煤灰摻量不宜超過20%，礦粉摻量不宜超過50%，粉煤灰和礦粉復摻的總摻量不宜超過50%。

（3）混凝土的砂率宜控制在35%～42%。

（4）混凝土水膠比不應超過表1的規(guī)定，可優(yōu)選具有減水率高的外加劑以降低混凝土的水膠比。

表1 混凝土水膠比限值

（5）按相關(guān)標準規(guī)范進行混凝土坍落度及坍落度經(jīng)時損失、凝結(jié)時間、含氣量等性能測試試驗，其性能測試結(jié)果應滿足以下規(guī)定：配制的混凝土坍落度損失要小，1h動態(tài)混凝土坍落度損失應小于20mm。氣溫28℃以上時，1h動態(tài)混凝土坍落度損失應小于30mm；常溫下混凝土初凝時間宜在6～8h，高溫季節(jié)（氣溫28℃以上）施工時宜在15h以上，冬期施工時不得早于8h，并及時根據(jù)外界氣溫變化對凝結(jié)時間進行調(diào)整；混凝土中的含氣量宜控制在3.0%左右[3]。

2.3 自防水混凝土攪拌

（1）混凝土拌制時，材料稱量應以質(zhì)量計，其計量允許偏差應符合現(xiàn)行相關(guān)標準規(guī)范的規(guī)定。

（2）做好骨料含水率的測試工作，每一工作班測試不少于1次，當含水率變化較大時，應增加骨料含水率測試次數(shù)，并根據(jù)骨料含水率測試結(jié)果及時對混凝土拌合用水量和骨料用量進行調(diào)整。

（3）混凝土拌制應采用機械攪拌，拌制時間不宜小于2min。對于摻有外加劑的混凝土，應根據(jù)外加劑的技術(shù)要求對拌制時間進行調(diào)整。

2.4 混凝土輸送

（1）冬季施工時，應做好混凝土輸送設備的保溫工作，夏季氣溫超過35℃時，應采取有效的隔熱措施。

（2）混凝土從攪拌站到工地的運輸計劃應考慮到從混凝土攪拌開始到運送至工地的時間、工地現(xiàn)場條件、氣候條件等。

（3）在裝料及運輸過程中，混凝土拌合物應保持其均勻性，不產(chǎn)生分層、離析現(xiàn)象。混凝土運輸至現(xiàn)場后，由于運輸過程中的坍落度損失而無法滿足現(xiàn)場施工要求時，可摻入適量的減水劑進行二次攪拌，嚴禁在現(xiàn)場直接加水[4-5]。

2.5 自防水混凝土澆筑、施工縫施工

2.5.1 自防水混凝土澆筑

（1）高溫天氣應采取有效的降溫措施，混凝土入模溫度不宜大于50℃，宜選擇在夜間氣溫較低的時段施工。

（2）混凝土澆筑時應保證澆筑的連續(xù)性并控制混凝土的澆筑間歇時間在90min以內(nèi)。對于大體積防水混凝土，澆筑時應采取有效的保溫或降溫措施，在前層混凝土初凝前完成次層混凝土的澆筑，大體積混凝土澆筑前應按施工方案布設測溫孔并做好測溫工作。

（3）現(xiàn)場應采用機械振搗方式對混凝土進行振實，振動應持續(xù)到表面冒漿或無明顯較大氣泡為止，應避免出現(xiàn)漏振、欠振和過振的情況。

（4）雨天施工時，應采取防雨措施。

2.5.2 施工縫施工

（1）常見的施工縫防水構(gòu)造可按現(xiàn)行國家標準《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB 50108—2008）選用，當有兩種以上防水構(gòu)造時可進行有效組合。施工縫的施工應滿足現(xiàn)行國家標準《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB 50108—2008）和設計文件的要求。

（2）遇水膨脹止水條應牢固地安裝在縫的表面（平面）或預留凹槽內(nèi)（垂直縫），可采用水泥釘固定，搭接長度不小于100mm。

（3）施工縫處混凝土不宜澆至模板上口，應預留100mm左右的空模，其兩側(cè)模板后拆。

2.6 混凝土養(yǎng)護

（1）防水混凝土澆筑完成后，應及時進行養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不得少于14d。

（2）對于大體積防水混凝土，應采取有效的保溫保濕養(yǎng)護措施并做好施工期間的溫度監(jiān)測與控制，大體積混凝土入模溫度、里表溫差、降溫速率、澆筑體表面與大氣溫差等應滿足標準規(guī)范和設計文件的要求。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟效益

（1）抗裂硅質(zhì)混凝土結(jié)構(gòu)剛性防水施工與混凝土的施工同步進行，只需在添加料環(huán)節(jié)嚴格管控，在施工過程加強監(jiān)督，無需額外施工，施工工藝簡單（即混凝土正常澆搗、密實、保養(yǎng)即可），能大幅縮短工期，經(jīng)大致測算，平均每一萬平方米地庫可縮短10~15d左右的工期。

（2）以地下室頂板為例，傳統(tǒng)地下室頂板防水構(gòu)造與硅質(zhì)剛性防水構(gòu)造對比，綜合造價可節(jié)約約100元/m2。

3.2 社會效益

硅質(zhì)抗裂防水劑主要原材料為天然沸石粉，屬于無機環(huán)保產(chǎn)品，對人體無害，同時還具有吸附有害物質(zhì)的功能，并且與混凝土同壽命，具有較好的社會效益。

4 結(jié)束語

綜上所述，抗裂硅質(zhì)防水劑是一種以天然沸石粉為主要原料，摻入混凝土中能顯著提高混凝土防滲抗裂、防腐等性能，且與混凝土結(jié)構(gòu)同壽命的新型無機環(huán)保防水材料。某小區(qū)地下室工程項目采用抗裂硅質(zhì)混凝土結(jié)構(gòu)剛性自防水技術(shù)，取代傳統(tǒng)防水卷材，經(jīng)后期使用效果驗證，抗裂硅質(zhì)防水劑能顯著提高混凝土結(jié)構(gòu)防水壽命，在保障工程質(zhì)量、提高工程耐久性的同時，能夠縮短施工周期、降低工程維修成本。實踐證明，抗裂硅質(zhì)剛性防水混凝土結(jié)構(gòu)具有重要的推廣意義。