淺談混凝土結構自防水技術的應用

蘇小芳 黃慧軍 胡志宏

1廈門協誠工程建設監理有限公司（361000）2廈門特房建設工程集團有限公司（361000）

淺談混凝土結構自防水技術的應用

蘇小芳1黃慧軍2胡志宏2

1廈門協誠工程建設監理有限公司（361000）2廈門特房建設工程集團有限公司（361000）

混凝土結構均有不同程度的裂縫，其中80%左右的裂縫均是由混凝土的各類收縮引起的。據統計，當前國內65%的建筑防水工程6～8年后需要翻修，地下防水工程已經成為建筑工程的施工難點，也是最易出現質量問題的環節。本文結合復旦中山廈門醫院項目，主要探討地下基礎工程的開裂滲水問題！

自防水；膨脹劑；開裂

1 結構自防水技術的優勢

《地下工程防水技術規范》(GB 50108-2008)指出，地下工程主體部分防水等級3級以上（含3級）的地下室工程必須采用防水混凝土，即混凝土的結構自防水。防水混凝土可以通過調整配合比達到一定的抗滲等級。據工程實例，大多數工程滲水都源于開裂，一旦開裂，混凝土結構再密實也無法發揮作用。一旦混凝土收縮開裂，外部地下水在滲透壓力作用下產生流動，透過混凝土裂縫產生滲漏水，這是普通混凝土的滲水原因，也是地下工程防水混凝土必須具備高抗裂性能的原因。

結構自防水是控制裂縫的根本，有時抗裂比抗滲更重要，要抗裂就要補償混凝土的收縮，而補償混凝土收縮最好的途徑就是加入高性能膨脹劑。

2 膨脹劑

高性能膨脹劑在混凝土拌制的過程中與水泥、水拌合后經水化反應生成鈣礬石（C3A·3CaSO4· 32H2O），使混凝土產生體積膨脹，在一定的配筋和鄰位的約束條件下，能使混凝土內部建立0.2～0.7 MPa的預壓應力，對混凝土所產生的體積收縮起到補償作用。同時，膨脹劑在水化過程中形成的鈣礬石（C3A·3CaSO4·32H2O）為膨脹源，這種膨脹源是穩定的水化物，填充于毛細孔縫中，使總孔隙率減小，從而增加混凝土的密實性。這是補償收縮混凝土的抗滲原理，這種混凝土的抗滲性能與同強度等級的普通混凝土相比大大提高。

2.1 市場上對Ⅱ型膨脹劑的需求

過去的混凝土強度等級低、早期強度低、低流態、收縮小、活性摻合料少，直接添加普通膨脹劑（Ⅰ型）就可以滿足防水要求。現在的混凝土強度等級高、早期強度大、高流態、收縮大、活性摻和料多，如繼續使用普通膨脹劑（Ⅰ型），膨脹與強度的協調性差，補償收縮能力弱，混凝土容易開裂。標準狀態下的試驗證明，普通鋼筋混凝土需要添加補償率為3.0×10-4～4.0×10-4的膨脹劑。而普通膨脹劑遠不能滿足現在混凝土的強度要求。

2.2 國標I型、國標Ⅱ型膨脹劑、FQY膨脹劑如表1

從表1可以看出，FQY高性能膨脹劑的膨脹效果優于國家標準規定的Ⅱ型膨脹劑，可從根本上抑制混凝土的收縮開裂，實現建筑物結構自防水的功能。

表1 產品種類表

1）復合組分，全程抗裂

FQY高性能膨脹劑采用復合組分：硫鋁酸鈣(CAS)和氧化鈣（CaO），雙膨脹源組分既可以提供早期膨脹源，補償混凝土硬化初期的自身收縮、水化熱溫升后降溫引起的冷縮和部分干縮，又可以補償混凝土中期的干縮，減少收縮落差，實現全程抗裂。

2）強度與限制膨脹率協調發展

FQY高性能膨脹劑通過優化配方、顆粒級配，減小了混凝土塑性階段的無效膨脹，避免了后期延遲性膨脹，有效膨脹與混凝土強度同步協調增長。

3）混凝土膨脹與收縮協調發展

FQY高性能膨脹劑通過不同組分的復合，在混凝土收縮各個階段予以有效膨脹，在混凝土早期硬化收縮劇烈時予以較大的補償收縮，在混凝土中后期收縮平穩時予以穩定的補償收縮，全面補償混凝土各時段的收縮，實現混凝土結構膨脹與自身收縮的協調發展。

3 復旦醫院地下室結構自防水做法

復旦中山廈門醫院項目北區地下室底板筏板厚為800 mm,16層主樓部位為1 000 mm，承臺厚1 300～2 000 mm。其中北區最大承臺為CT-B，厚度1.8 m，面積為202 m2。承臺及底板混凝土強度等級為C35，抗滲等級為P8。北區設計有5條后澆帶將地下室底板劃分成8段（見表2）。

表2 底板劃分

復旦中山廈門醫院項目地下室底板混凝土尺寸超長，混凝土開裂風險較大，對混凝土自身的抗裂性能提出了更高的要求。根據設計要求，該項目采用了FQY高性能膨脹劑。

3.1 配合比設計

結合JGJ/T 178-2009《補償收縮混凝土應用技術規程》，對該工程有防水需求的結構部位的膨脹率的設計指標作如下設計（見表3）。表3中設計指標高于國家和行業相關標準，對控制混凝土裂縫和加強結構自防水效果更佳。

表3 設計示意表

3.2 現場取樣、監控

在固定的澆筑混凝土方量內現場取樣做燒杯實驗快速檢測（定性），在實體結構中埋設溫度傳感器,檢測實體結構中混凝土的溫度變化（溫度曲線），對整個膨脹劑的使用過程以及混凝土的澆筑過程進行了嚴格的監控和把關，確保產品質量和施工質量。

3.3 澆筑養護

養護措施的好壞關系混凝土防水質量。在澆筑的過程中使用預埋式溫度傳感器采集溫度數據，檢測混凝土結構內部的溫度隨時間的變化趨勢，以指導現場施工拆模和養護，效果良好。

做好混凝土本體防水的前提是阻止或降低混凝土結構的開裂，實現無裂縫混凝土。因此抗裂是防水的關鍵，不裂才不滲，抗裂才可能防水。整個工程施工過程在各方技術人員的指導協助下，嚴格施工、精細管理，地下室驗收后基本沒有產生有害裂縫，贏得業主、施工方的一致認可。

FQY高性能膨脹劑在復旦大學附屬中山醫院廈門醫院項目中的使用效果再次體現了結構自防水的優越性以及大膨脹率膨脹劑的實際工程應用價值，同時也體現了建筑材料革新帶來的技術先進性。