淺談水泥基滲透結晶型防水涂料在管廊防水施工中的實際效果

霍俊晨

摘 要：本文根據綜合管廊內側水泥滲透結晶防水涂料的防水原理，結合施工現場的實際施工工藝，對其施工完成后的防水效果進行對比分析，確定其是否能夠滿足防水要求；通過顯微對比、熒光檢測、蓄水檢測、試驗數據等幾個方面進行效果檢測，多方位闡述水泥基滲透結晶型防水涂料的防水性能、自我修復性能、防化學腐蝕能力、無毒無公害等特點，以實際數據來驗證水泥基滲透結晶型防水涂料的防水效果。

關鍵詞：水泥基滲透結晶型防水涂料；管廊防水工程；實際效果

中圖分類號：TU57 文獻標志碼：A

0 引言

赤峰中心城區綜合管廊位于赤峰市中心城區西南側，錫伯河南側，本項目施工內容共包括7條管廊，全長17.92km，管廊結構分別為4.3m×7.65m、5.1m×8.35m、5.7m×8.55m三種斷面尺寸，結構主體防水設計3層防水：外側環氧瀝青涂料防水層+混凝土自防水效果+內側水泥滲透結晶防水涂料防水，在2017年進場以來，赤峰市質量監督站對上述防水設計效果提出異議，發函給各參建單位質詢水泥滲透結晶防水涂料是否能夠在實際施工中達到設計要求的防水效果，是否能夠滿足管廊防水的整體要求；結合上述情況，我項目在水泥滲透結晶防水涂料施工過程中，嚴格執行施工工藝的各項要求，對施工過程中各個程序進行重點監督和把控，在施工完成后采用顯微對比、熒光檢測、蓄水檢測、試驗數據等手段進行防水效果檢測，確定是否滿足設計要求的防水功能；根據設計圖紙，在赤峰中心城區綜合管廊結構內部采用水泥基滲透結晶型防水涂料二度，干膜總厚度1.2mm，用量不小于1.5kg/㎡。

1 防水原理

水泥基滲透結晶型防水涂料是一種用于水泥混凝土的剛性防水材料。以硅酸鹽水泥、石英砂為主要成分，摻入一定量活性化學物質制成的粉狀材料，經與水拌合后調配成可刷涂或噴涂在水泥混凝土表面的漿料；亦可采用干撒壓入未完全凝固的水泥混凝土表面。其與水作用后，材料中含有的活性化學物質以水為載體在混凝土中滲透，與水泥水化產物生成不溶于水的針狀結晶物，填塞毛細孔道和微細縫隙，從而提高混凝土自密性與防水性。

2 施工工藝

2.1 施工準備

人員準備：組織施工班組熟悉噴涂設備，對施工班組進行技術交底，使其了解水泥基滲透結晶型防水涂料的特性及施工工藝和操作要點。

設備準備：噴槍、氣泵、液壓灌、手持電動攪拌器、電子秤、鼓風機、掃帚、抹子等。

2.2 基層處理

在噴涂前，應將管廊側墻基層表面的浮漿、氣泡、蜂窩、油污等處理干凈。

2.3 濕潤表面

在噴涂施工前將混凝土基層表面濕潤，要求潮而不濕，無明水形成。

2.4 配比攪拌

先將水按比例加入容器中然后慢慢倒入粉料，配合比（重量比）按水︰涂料=（5.5-6.75）︰25進行摻配拌合，同時攪拌成均勻無結粒的糊狀物，凈置約3分鐘后再稍作攪拌即可使用。建議使用低速電動攪拌器攪拌以取得最佳的混合效果。

2.5 噴涂施工

第一遍噴涂：在已清理干凈的基層表面，用噴槍沿水平方向勻速噴涂，噴涂時噴槍口離基層約50cm左右。

第二遍噴涂：在第一遍噴涂層干固至不粘手時（大約3h～4h）進行第二遍噴涂，第二遍噴涂方向要與第一遍噴涂方向交叉垂直，不可漏噴，每遍涂層控制在0.6mm左右，總厚度不小于1.2mm。

2.6 灑水養護

在涂層表面干燥后進行養護，采用噴霧器進行養護，養護期間做到潮而不濕，養護時間不小于4天，養護期間避免陽光暴曬和霜凍。

2.7 檢查驗收

目測檢查涂層表面有無空鼓、開裂、起皮等，采用測厚儀測量噴層厚度。

3 顯微對比

為確定水泥滲透結晶防水涂料中的活性物質能否以水為載體在混凝土中滲透，其形成的針狀結晶物能否填塞毛細孔道和微細縫隙，采用5000倍顯微鏡進行放大觀測，觀測取樣為同一節段管廊廊體內側側墻未噴涂混凝土試樣1和噴涂后試樣2，顯微成像如圖1～圖2所示。

從圖中可以明顯看出未噴涂之前的混凝土基層表面有很多微細空洞，并非完全致密狀態，為毛細水或地下水滲漏提供了便利的通道；在滲透結晶防水涂料噴涂完成之后，活性物質以水為載體在混凝土中滲透，其形成的針狀結晶物能將原有的毛細孔道和微細縫隙填塞充滿，通過顯微成像可確認混凝土基層表面空洞明顯減少，形成一層結晶體覆蓋層。

4 熒光檢測

4.1 熒光檢測原理

混凝土裂縫射線熒光檢裂法是將熒光粉配成適宜濃度的濁液，將濁液從裂縫口灌入裂縫的內部，濁液會在裂縫內部沿橫向和縱向滲透，從而熒光粉顆粒會吸附在裂縫的表面。

射線熒光檢裂法的檢測原理是利用射線的穿透性對混凝土構件進行透射，射線在穿透試件的過程中遇到檢測媒介，X射線熒光粉會激發其發光，從而X射線的能量因被吸收而減小，通過檢測媒介的X射線強度遠小于通過其他區域的射線強度，成像后圖示陰暗區就是存在裂縫的混凝土結構。

4.2 熒光檢測操作方法

因熒光粉不溶于水、與其他材料不發生反應，在摻配后熒光粉會獨立在水劑或水泥滲透結晶涂料中，熒光檢測前，摻配兩種檢測用材料：（1）熒光劑+水，噴涂于對比檢測區域的混凝土表面上，如圖4所示，右側；（2）熒光劑+水泥滲透結晶防水涂料，噴涂于對比檢測區域的混凝土表面上，如圖3所示，左側。噴涂完成后，對上述噴涂區域做如下處理：（1）熒光劑+水：按要求噴涂，噴涂完成后用清水清洗干凈混凝土表面；（2）熒光劑+水泥滲透結晶防水涂料：養生4天，將混凝土表面的水泥滲透結晶防水涂料清除干凈，確保無殘留。

4.3 熒光檢測成像對比

通過上述材料摻配、涂刷、養生，在完成上述工作后，采用X射線熒光筆進行檢測，檢測成像如圖3～圖4所示。endprint

4.4 檢測情況說明

（1）左圖：熒光劑+水泥滲透結晶防水涂料：因水泥滲透結晶防水材料在水的作用下，活性物質以水為載體在混凝土中滲透，其形成的針狀結晶物能將原有的毛細孔道和微細縫隙填塞充滿，混凝土裂縫被封閉；熒光檢測過程中，因所有縫隙被封堵，X射線無法穿透混凝土表面，在射線照射到混凝土表面上時，應碰到熒光粉而顯示出亮色。

（2）右圖：熒光劑+水：因混凝土表面存在微小裂縫，水+熒光劑沿著毛細孔道和微細縫隙逐步滲透到混凝土裂縫底部，在表面清洗干凈，熒光檢測過程中，X射線沿裂縫逐步滲透至縫隙底部，射線在整個縫隙的橫向和縱向均會遇到熒光劑，射線能量在整個傳遞過程中出現衰減、光線被吸收，顯示暗色或無光線反射。

4.5 熒光檢測結論

（1）熒光劑+水泥滲透結晶防水涂料：混凝土表面在涂刷水泥滲透結晶防水材料后，活性物質以水為載體在混凝土中滲透，其形成的針狀結晶物能將原有的毛細孔道和微細縫隙填塞充滿，混凝土裂縫被封閉。

（2）熒光劑+水：未噴涂水泥滲透結晶防水涂料的混凝土表面裂縫存在，與噴涂滲透結晶涂料的混凝土表面形成鮮明對比，充分顯示出滲透結晶涂料的防水效果顯著。

5 蓄水檢測

為進一步驗證滲透結晶防水涂料的防水效果，選取小新地組團監控中心地下室電梯間現澆混凝土樓板做蓄水試驗，蓄水試驗分為兩步：第一步：在混凝土澆筑完成、養生期結束、混凝土強度達到設計強度后，進行未噴涂滲水試驗，蓄水時間48h，如圖5所示。根據圖示可以明顯看出，混凝土樓板存在裂縫滲水的情況；第二步：在同一部位混凝土樓板上下層噴涂水泥滲透結晶防水涂料，按養生時間進行標準養生4天，養生完成后進行蓄水試驗，蓄水時間48h，如圖6所示。根據圖示可明顯看出，在噴涂水泥滲透結晶防水涂料后，已經存在的微裂縫因活性物質的滲透封堵已無明顯的滲水情況出現。

6 試驗數據驗證

對于水泥滲透結晶防水涂料的抗滲性能通過混凝土試塊的抗滲壓力比進行檢測比對，選取3組試件進行28d抗滲壓力比試驗，每組試件包括3組試塊，分別為：現場使用的P6混凝土試塊、去除水泥滲透結晶防水涂料的P6試塊、涂刷水泥滲透結晶防水涂料的P6試塊，參考《水泥基滲透結晶型防水材料》（GB 18445—2012）、普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準（GB/T 50082—2009）中所規定的試驗檢測方法，隨機抽取兩組試件送赤峰市檢測中心進行抗滲壓力比進行檢測，相關檢測結果見表1。

6.1 抗滲等級計算

通過對上述實驗數據的分析可知，在原設計P6抗滲混凝土試塊表面涂刷水泥結晶滲透防水涂料后，其抗滲壓力比數據增大顯著，抗滲等級顯著提高，根據下述公式，可推算出P6去除涂層、P6帶涂層抗滲等級，計算如下：

式中：Pr——透水壓力比，%；

PC——標養28d基準混凝土的透水壓力，MPa；

PAT——受檢驗負溫混凝土（-7+56d）的透水壓力，MPa。

（1）P6去除涂層：

第一組試件PAT=200%×0.4MPa=0.8MPa，抗滲等級達到P8；

第二組試件PAT=210%×0.4MPa=0.84MPa，抗滲等級達到P8.4；

（2）P6帶涂層：

第一組試件PAT=280%×0.4MPa=1.12MPa，抗滲等級達到P11.2。

第二組試件PAT=290%×0.4MPa=1.14MPa，抗滲等級達到P11.6。

6.2 抗滲等級提高系數計算

通過上述計算，以設計抗滲混凝土P6為基準，通過比較確認抗滲等級的提高系數，計算如下：

（1）P6去除涂層

第一組試件提高系數A=0.8MPa/0.6MPa×100%=133%；

第二組試件提高系數A=0.84MPa/0.6MPa×100%=140%；

（2）P6帶涂層

第一組試件提高系數A=1.12MPa/0.6MPa×100%=186%；

第二組試件提高系數A=1.16MPa/0.6MPa×100%=193%；

通過以上計算可以看出P6去除涂層的抗滲混凝土試塊因水泥滲透結晶防水材料在涂刷、養生后已滲透至原有的混凝土試件存在的裂縫和孔隙中，在抗滲壓力比檢測過程中，抗滲等級和抗滲效果有明顯提高，抗滲壓力可以達到0.8MPa～0.84MPa，抗滲等級可以達到P8。

P6帶涂層混凝土試塊因水泥滲透結晶防水材料在混凝土試塊存在的裂縫中、混凝土表面均起到了明顯的填充效果，抗滲等級及抗滲效果提高更多，抗滲壓力可以達到1.12-1.16MPa，抗滲等級可以達到P10以上。

7 達到抗滲效果的施工注意事項

通過上述顯微對比、熒光檢測、蓄水檢測、實驗數據對比，可確認實際投入使用的水泥滲透結晶防水涂料具有明顯的防水效果，對于混凝土微裂縫、混凝土滲水具有明顯的改善作用，但因為上述試驗基本是在實驗室內部或標準條件下完成，客觀環境及實施標準較高，在實際施工中，應重點注意以下幾點，方可達到上述理論上的防水效果：

7.1 混凝土基面必須密實、清潔、干凈，結構基面疏松的蜂窩、氣泡、空鼓、施工縫、止水拉桿留下的空洞必須提前處理完成。

7.2 管廊底板與壁板之間的水平施工縫處要剔除松動石子、軟弱混凝土、表面浮漿等。將表面處理完成后，在水平施工縫表面涂刷一層水泥基滲透結晶防水涂料，然后可進行大面積噴涂施工。

7.3 噴涂之前一定要提前濕潤混凝土基層，讓水滲入到混凝土微細裂縫內，形成內部飽和狀態，混凝土基面應該潮而不濕，讓水泥基滲透結晶型材料借助水分子向混凝土內部滲透。

7.4 接出口、人員出入口等加寬陰角處要注意噴涂厚度，噴涂過厚堆積會引起開裂。

7.5 每次配料不宜太多，配好的漿料應在20分鐘內用完；水泥滲透結晶防水涂料為非裝飾性材料，在底板頂面噴涂完成后，需要加鋪保護層。

7.6正常噴涂時要注意噴涂速度及涂料用量以保證涂層厚度，并且注意不漏噴不過噴。

7.7水泥滲透結晶防水涂料不宜在5°以下、雨雪大風等惡劣天氣時施工。

7.8涂層表面干燥后在自然條件下養護時間應大于4天，注意涂層避免受到陽光暴曬和霜凍天氣的影響。

結論

根據設計要求，赤峰中心城區綜合管廊項目自防水混凝土抗滲等級為P6，在結構混凝土內部涂刷完水泥滲透結晶防水涂料后，通過與水作用，材料中含有的活性化學物質以水為載體在混凝土中滲透，與水泥水化產物生成不溶于水的針狀結晶物，填塞混凝土毛細孔道和微細縫隙，從而提高混凝土自密性與防水性。

通過上述顯微對比、熒光檢測、蓄水檢測、實驗數據分析可知，在施工工藝滿足規范及設計要求的前提下，施工過程中嚴格落實施工注意事項，在施工完成后，對于涂刷水泥滲透結晶防水涂料的結構混凝土抗滲等級及抗滲效果有顯著提高，對于現場結構墻身的抗滲等級可達到P10以上，與結構自防水P6相比，防水能力可提高186%～193%（參考P6帶涂層混凝土試塊抗滲試驗結論）。

根據上述分析，水泥滲透結晶防水涂料在管廊防水設計及施工過程中，能夠明顯改善結構主體的防水效果，且對于后期運營過程中產生的不均勻沉降而引起的微細裂縫，水泥基滲透結晶型防水涂料可在毛細水的作用下二次產生活性物質對微細裂縫進行堵塞，從而減少二次開挖，二次防水修復產生的人力、物力投入，具有明顯的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]GB18445-2001，水泥基滲透結晶型防水材料[S].

[2]GB50108-2008，地下工程防水技術規范[S].endprint