談地下防水混凝土工程施工控制

張 敏

(太鋼集團臨汾鋼鐵有限公司，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量的關鍵，而對于防水混凝土和地下柔性防水卷材來說，防水混凝土的施工質量顯得尤為重要，施工質量的好壞直接影響到以后工程的正常使用及壽命，關系到人們的生活和生產是否能正常進行，財產會不會受到損失。因地下防水混凝土裂縫在使用多年以后發生滲漏及建筑物局部下沉、傾斜的現象在國內外屢見不鮮。因此，在防水混凝土工程的施工中，我們應抓好施工中各個工序環節，保證地下工程的防水質量和效果，為建筑物的正常運轉提高安全保證。

2 防水混凝土工作原理

混凝土的抗滲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，混凝土的抗滲性主要與混凝土澆筑的密實度及內部孔隙結構的大小和施工構造要求有關。混凝土密實度越高，孔隙率越小，連通孔及大孔極少，工程施工到位，則抗滲性越好。防水混凝土在常溫下有較高的抗滲性，但環境溫度的升高會造成混凝土抗滲性的降低。

地下工程防水混凝土施工是防水施工的關鍵工序之一，其施工質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物生成大量礦物微膨脹晶體，堵塞和切斷毛細通道，使得混凝土的孔隙大幅度降低，改善了孔結構及孔級配，提高了混凝土的抗滲能力。有效的避免結構的開裂，兩者相結合，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，相當一部分工程之所以發生滲漏水質量事故，主要為混凝土開裂引起的，合理的配合比，有效的過程控制，必要的養護是提高防水混凝土抗滲性能的保證，降低防水混凝土裂縫的發生率及控制裂縫的寬度至關重要。

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，含泥量不宜過大，過大直接影響混凝土的質量，降低了混凝土的抗滲性，由于砂石中泥塊體積的不穩定，干燥后收縮、潮濕時膨脹對混凝土造成了極大的破壞，石子粒徑過大會造成孔隙率過大，密實度降低，抗滲性下降。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，采用雙摻、三摻時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其抗滲透能力。

4)外加劑是有效提高防水混凝土密實性的手段之一，現國內外加劑行業混亂、種類繁多、產品的虛假性較高;選用外加劑時，應根據廠家的說明書通過試驗確定，對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，提高混凝土的抗滲性;大量外加劑摻入后會造成混凝土收縮，因此，選擇外加劑應謹慎，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、外墻防水混凝土長期受地下水的侵蝕、滲透，長時間防水效果必然下降，直接影響結構的安全使用功能和混凝土的耐久性。因此，合理的配合比，反復的試配，可保證混凝土的抗滲性。

3.2.1 控制水膠比

拌合物的水膠比對硬化混凝土孔隙大小和數量起決定作用，直接影響混凝土結構的密實性。水膠比越大，用水量越多，混凝土施工中泌水越嚴重，水泥水化，混凝土中多余水分蒸發后，在混凝土中形成孔隙越多，這些孔隙相互貫通，形成開放性毛細管通道，這些孔隙造成混凝土抗滲性降低，透水性增高。水膠比過小時，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度和抗滲性。合理的摻入粉煤灰等礦物摻合料，發揮作用，可有效的提高防水混凝土的密實性，以保證防水混凝土的耐侵蝕性和抗滲性能。據試驗數據表明，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，會使骨料的總表面積有顯著改變，從而對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滲性能。砂率選擇要得當，當砂率偏低時，砂子數量不足而水泥和水的含量高，混凝土出現不均勻、收縮大現象，抗滲性較低;砂率偏高，由于砂子用量過多，水泥漿不能包裹砂子表面，拌合物干澀而缺乏粘結能力，混凝土密實性差，抗滲能力下降。同時，砂率過大也必然要增加水泥用量和用水量，導致混凝土的流動性增大。混凝土澆筑振搗時，粗骨料發生不均勻下沉，混凝土各部分離析，導致硬化后混凝土勻質性變差，不均勻性導致混凝土產生收縮裂縫，孔洞密集，降低了結構的抗滲性和強度。因此，設計防水混凝土配合比時選擇最佳砂率對提高混凝土抗滲性極為重要，在滿足規范前提下，根據以往工程施工經驗，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，由于砂子數量不足，水泥和水的用量偏高，導致混凝土不密實、不均勻、收縮性大等現象，混凝土抗滲性較差;當灰砂比偏小時，水泥和水用量偏小，混凝土拌合物易出現干澀和粘結力不好等現象，使施工和易性變差，降低了密實度，導致抗滲性能下降。灰砂比合理，密實度就能提高。灰砂比為1∶2 ～1∶2.5最為適宜。

3.2.4 選擇合適的外加劑

混凝土在攪拌過程中水的用量遠遠大于水泥水化所需要的用量，多余的水使混凝土的抗滲性下降。水的多少是混凝土抗滲質量的影響因素。選擇合適的減水劑可以改變混凝土的性能，提高混凝土的強度及抗滲性能。

3.2.5 控制各材料氯離子的含量

氯離子含量過高會導致混凝土中鋼筋銹蝕，是影響混凝土結構耐久性的主要危害之一，在配制混凝土時，必須嚴格控制各種原材料的氯離子含量。總的來說，配合比試配中各種因素對防水混凝土質量的影響是相互牽制的，不能單獨的強調某一種因素而忽略其他因素。防水混凝土配合比必須經過理論計算后，在試驗室內反復試驗，直至配出符合設計要求的抗滲標號和抗壓強度，還要保證現場施工方便。

3.3 混凝土供應控制

要加強混凝土廠家的管控，混凝土廠家使用的計量器具應經檢定，使用的材料均經過試驗，混凝土攪拌時間、攪拌次數、計量誤差均應隨時抽查。混凝土每車出廠時出具混凝土標號、坍落度、出廠時間、數量和到達地點的發料單據。抵達現場后，由總包派專人按程序驗收，填寫到達時間、混凝土坍落度、目前混凝土有無異常等情況。監理人員不定期進行抽檢，如混凝土出現離析，必須進行二次攪拌。當坍落度損失嚴重，不能滿足施工要求時，應加入原水膠比的水泥漿或摻加同品種的減水劑進行攪拌，嚴禁直接加水;隨意加水將改變水灰比，影響強度，施工中極易產生混凝土質量缺陷，混凝土不密實，抗滲性差。

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2 m，澆筑高度如超過2 m時必須采取措施，用串桶或溜管等(對混凝土泵車指揮必須提前進行交底)。

2)澆筑混凝土時應分段分層連續進行，澆筑層高度應根據混凝土供應能力，一次澆筑方量、混凝土初凝時間、結構特點、鋼筋疏密程度綜合考慮決定，一般為振搗器作用部分長度的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快插慢拔，插點要均勻排列，逐點移動，順序進行，不得遺漏，做到均勻振實。移動間距不大于振搗作用半徑的1.25倍(一般為500 mm)。振搗上一層時應插入下層5 cm～10 cm，以使兩層混凝土結合牢固。振搗時，振搗棒不得觸及鋼筋和模板。表面振動器(平板振動器)的移動間距，應保證振動器的平板覆蓋已振實部分的邊緣。

澆筑混凝土應連續進行。如必須間歇，其間歇時間應盡量縮短，并應在前層混凝土初凝之前，將次層混凝土澆筑完畢。間歇時間不應超過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的裂縫，增加混凝土的密實度，使混凝土的抗壓強度提高，從而提高混凝土的抗裂性，一般間隔20 min～30 min進行二次復振，或者是在混凝土經振搗后尚能恢復塑性狀態的時間。

4)防水大體積混凝土澆筑時泌水較多，上涌的泌水和浮漿順混凝土斜面下流到坑底，再到集水井，然后通過集水井內的潛水泵排除基坑外;待混凝土澆至標高時，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，振搗中也會將未水化的呈團狀的水泥顆粒打散，使其充分水化。這樣既提高了混凝土的強度，又防止了因水分蒸發而形成的滲水通道，減少了孔隙和氣泡，提高了混凝土的密實度。

3.5 混凝土養護

防水混凝土澆筑后養護不及時、不到位，及早拆模暴露在大氣中，不采取養護及其他防范措施，使混凝土早期脫水，水泥水化反應未完全進行，混凝土中的水分通過表面迅速蒸發，使混凝土中形成彼此連通的毛細孔，從而導致滲水。養護不到位、過早拆模還會造成混凝土收縮增大，出現不同類型的龜裂及貫通裂縫，使混凝土抗滲性能急劇下降，情況嚴重可能喪失抗滲能力。因此，防水混凝土澆筑結束，應及早進行養護，并在一定的溫度和濕度條件下進行，做好保溫保濕工作，避免在炎熱的中午及溫度特別高時澆筑混凝土。可采用設置噴淋、覆蓋濕棉氈、模板面澆水等措施，適當提高周圍環境的濕度，延緩混凝土內部水分的蒸發時間，使水泥得以充分水化，水化產物可堵塞毛細孔隙，從而形成不連通的毛細孔，使混凝土抗滲性得到提高。具體養護措施如下:

1)加強早期養護，防水混凝土養護期為28 d，特別前7 d內的養護極為重要，也是保證混凝土早期強度和抗滲性能的先決條件。每天應勤于澆水，并用濕草袋或棉氈覆蓋混凝土表面。

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

3)對于大體積防水混凝土，應按大體積混凝土要求在混凝土的中部及上下表面預埋測溫計，隨時對混凝土的內外溫度、表面與大氣溫度進行監測，根據監測結果對養護措施作出相應的調整，確保溫控指標的要求，防止混凝土內外溫差過大，出現溫度裂縫，降低混凝土的抗滲性能。

4 防水混凝土裂縫的演變及控制

對以往工程的觀察，短肢剪力墻一般不會裂縫，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。

混凝土結構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構中的分布是不規則、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，逐漸就會發展為宏觀裂縫。混凝土結構中裂縫是絕對存在的，只是應將裂縫控制在規范要求的范圍之內，以不致發展到有害裂縫，不影響建筑物使用。

防水混凝土裂縫主要是由于施工不當及配合比不合理引起的，隨之過程中各種外界應力的集中必然會產生裂縫。對高層、超高層建筑地下防水混凝土強度等級設計較高，高強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構，雖改變了混凝土性能，但其混凝土收縮裂縫幾率增多。高強混凝土的水膠比低，自由水分少，礦物細摻合料對水有更高的敏感性，高強混凝土基本不泌水，表面失水更快，所以高強混凝土收縮比普通混凝土更容易產生。

裂縫的產生主要還是施工的不當造成的，主要有塑性裂縫、溫度裂縫、干縮裂縫，對裂縫的控制主要為: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.控制混凝土攪拌時間，防止混凝土離析;c.在防水混凝土初凝前進行二次壓光。混凝土澆筑后表面會產生泌水，泌水較多時應予以清除，然后進行二次掃光，這有利于避免消除塑性裂縫;d.防水混凝土初凝以后及時用塑料薄膜、棉氈、草簾等進行覆蓋，并及時澆水，做好保濕養護。風速較大時，應對覆蓋物進行必要的固定，實踐證明，開始養護時間越遲，產生塑性收縮幾率就越大。2)防止溫度裂縫措施。a.控制防水混凝土內部的溫度。溫度裂縫主要是混凝土內及內外溫度不均勻，存在溫度梯度，故控制混凝土溫度是首要措施。控制防水混凝土的溫度主要是控制入模溫度、內部最高升溫及降溫速率。為了降低混凝土入模溫度，應該防止防水混凝土在運輸的過程中升溫，應選擇較近的攪拌站縮短運距，并且采用濕麻袋覆蓋泵管，最好安排夜間施工。為了保證內外溫差，還需要控制降溫速率，溫度較高時不宜采用地下水養護或者適當延長拆模時間。b.控制澆筑程序，對于大體積混凝土應該控制其澆筑程序，采用分部位、分段、分層施工。施工前將整個混凝土劃分區段，并且計劃好施工順序，按順序施工。對于長墻結構，應該沿長度方向分段施工，是否設置溫度縫或者后澆帶應視具體情況而定。c.控制防水混凝土的養護時間。養護混凝土因為不是重要工序而常被人們所忽視，然而，對于混凝土裂縫控制而言，有良好的養護是極其重要的。養護混凝土的目的在于保證混凝土有較為穩定的溫度和較高的濕度。養護不到位混凝土極易產生較大的裂縫，如果貫通將影響地下工程的使用功能。

5 結語

超高層、高層建筑地下防水混凝土工程的質量直接關系到地下工程防水的效果，隨時影響著建筑物主體結構自身的穩定性和使用壽命，我們只有加大施工過程中的質量控制，從設計、各種材料的控制、施工各方面層層把關，步步控制，真正做到事前預控、事中監控，加強過程三檢制，才能從根本上解決地下防水混凝土施工中的問題，提高防水混凝土的施工質量，切實有效的避免裂縫的發生及擴散，杜絕滲漏現象的出現。

［1］ GB 50208-2011，地下防水工程質量驗收規范［S］.

［2］ GB 50108-2008，地下工程防水技術規范［S］.

［3］ 混凝土施工手冊［Z］.

［4］ 中國建筑工程總公司.建筑工程施工工藝標準［S］.