軟土隧道施工縫填復合型滲透結晶防水涂料防水性能研究

高雪峰

（中鐵十七局集團第一工程有限公司，山東 青島 266555）

1 引言

在軟土隧道施工中，縫填質量直接影響軟土隧道施工質量。結合以往研究表明，影響軟土隧道施工縫填質量中最關鍵的因素就是填縫涂料的防水性能，因此，研究軟土隧道施工縫填常用的復合型滲透結晶防水涂料具有現實意義。我國針對軟土隧道施工縫填復合型滲透結晶防水涂料防水性能的研究，普遍停留在理論層面，缺乏防水等級以及實際應用價值的評價。本文旨在通過明確復合型滲透結晶防水涂料的防水性能，為隧道施工縫填的防水設計提供現實意義的數據以及經驗，進一步提高軟土隧道施工縫填質量。

2 復合型滲透結晶防水涂料簡介

取樣分析由硅酸鹽水泥構成的復合型滲透結晶防水涂料，發現其中含有大量由人工化學反應方式合成的優質石英砂，因此，物質的活化性能相對較高。在常溫情況下，復合型滲透結晶防水涂料呈灰色粉末狀，使用時可取適量粉末與水調制成膠狀，借助水體滲透力，使涂料滲透到混凝土施工的角落。復合型滲透結晶防水涂料在細微的混凝土裂縫中流動，不僅可起到填充作用，在傳輸過程中涂料產生一定的物化反應，還會形成一種不溶于水的結晶類物質。此種結晶體在混凝土墻體或縫隙中呈現枝蔓狀，與空氣中的氧氣發生反應，從而起到封閉防水的作用。同時，形成的防水層不僅能防止不同物質對主體隧道的侵蝕，還能通過攔截雜質，達到防水、耐腐蝕的目的，進而在軟土地基層形成一層保護鍍膜，增加施工中混凝土的承載能力與組織結構強度。

本文研究的復合型滲透結晶防水涂料中含有活性物質，粉刷后能夠自主地堵塞滲水通道，提升施工隧道防滲能力。當涂料處于干燥狀態時，其中的防水因子會休眠，不產生上述作用，遇水后才能重新生成防水結晶。綜上所述可知，復合型滲透結晶防水涂料材料性能長期存在于施工過程中。

3 軟土隧道施工縫填復合型滲透結晶防水涂料防水性能

3.1 復合型滲透結晶防水涂料抗滲機理

分析軟土隧道施工縫填復合型滲透結晶防水涂料防水性能，必須預先明確復合型滲透結晶防水涂料抗滲機理。利用該防水涂料在自然條件中會發生水化反應，達到復合型滲透結晶防水涂層基體的結晶效果，完成軟土隧道施工縫填，起到抗滲作用。此過程中的水化反應可通過下述化學方程式表示，如公式（1）所示。

以上為復合型滲透結晶防水涂料抗滲機理。

3.2 復合型滲透結晶防水涂料一字縫與T 字縫測試

在明確復合型滲透結晶防水涂料抗滲機理的基礎上，針對軟土隧道施工縫填復合型滲透結晶防水涂料防水性能提出兩種測試方法，分別是一字縫測試與T 字縫測試。在一字縫測試中，假定錯位量為S，水壓為P，那么，水壓P 隨接縫張開量L逐漸減小，水密性強，反之則弱。在T 字縫測試中，水壓曲線一般情況下都會存在拐點以及最大水壓值。當接縫張開量L 數值較大時，復合型滲透結晶防水涂料的漏水點一般在水平接縫處，由于復合型滲透結晶防水涂料的逐漸壓縮，漏水點會由水平接縫處向垂直接縫處逐漸轉移。T 字縫測試的水平接縫與垂直接縫控制水壓分布情況呈相對獨立關系，水壓曲線的拐點位置即為水平接縫控制與垂直接縫控制水壓相同的位置。

3.3 復合型滲透結晶防水涂料在施工縫填中的性能參數

完成復合型滲透結晶防水涂料一字縫與T 字縫測試后，考慮到該防水涂料在施工縫填中會受到擠壓形成接觸應力，進而改變防水性能。因此，將復合型滲透結晶防水涂料斷面放在顯微鏡下，經過多次網格細化以及微調，對斷面進行壓縮10mm 的模擬分析，得出該防水涂料斷面模擬示意圖，如圖1所示。

圖1 復合型滲透結晶防水涂料斷面模擬示意圖

根據圖1 測試出復合型滲透結晶防水涂料在施工縫填中斷面性能參數，如表1 所示。

表1 復合型滲透結晶防水涂料在縫填中斷面性能參數

根據表1 可知，復合型滲透結晶防水涂料接觸應力越大，該涂料的開孔率越小，證明復合型滲透結晶防水涂料在施工縫填中所受的接觸應力越大，其防水性能越好。

3.4 判斷復合型滲透結晶防水涂料在縫填中的防水性能

通過計算復合型滲透結晶防水涂料在縫填中的抗滲系數，判斷其防水性能。設抗滲系數的計算表達式為P，H 指復合型滲透結晶防水涂料在軟土隧道施工縫填中能承受的最大水壓力，可得公式（2）。

通過公式（2），得出防水涂料在縫填中的抗滲系數，以此為依據，劃分復合型滲透結晶防水涂料的防水等級，如表2 所示。

表2 復合型滲透結晶防水涂料的防水等級

結合表2 所示，以抗滲等級為標準，判斷復合型滲透結晶防水涂料在縫填中的防水性能。

4 結語

通過研究軟土隧道施工縫填復合型滲透結晶防水涂料的防水性能，能解決對其防水性能判斷不明確的問題。應針對復合型滲透結晶防水涂料的防水等級的劃分標準，加大在軟土隧道施工縫填中的應用力度。截止目前，國內外針對軟土隧道施工縫填復合型滲透結晶防水涂料防水性能研究仍存在一些問題，還要進一步研究該防水涂料的優化設計，提高復合型滲透結晶防水涂料的綜合性能。