谈地下防水混凝土工程施工控制

张 敏

(太钢集团临汾钢铁有限公司，山西临汾 041000)

1 地下工程中防水的重要性

地下工程防水施工是保证地下防水工程质量的关键，而对于防水混凝土和地下柔性防水卷材来说，防水混凝土的施工质量显得尤为重要，施工质量的好坏直接影响到以后工程的正常使用及寿命，关系到人们的生活和生产是否能正常进行，财产会不会受到损失。因地下防水混凝土裂缝在使用多年以后发生渗漏及建筑物局部下沉、倾斜的现象在国内外屡见不鲜。因此，在防水混凝土工程的施工中，我们应抓好施工中各个工序环节，保证地下工程的防水质量和效果，为建筑物的正常运转提高安全保证。

2 防水混凝土工作原理

混凝土的抗渗性是指混凝土能抵抗水、油等液体在外压力作用下渗透的性能，混凝土的抗渗性主要与混凝土浇筑的密实度及内部孔隙结构的大小和施工构造要求有关。混凝土密实度越高，孔隙率越小，连通孔及大孔极少，工程施工到位，则抗渗性越好。防水混凝土在常温下有较高的抗渗性，但环境温度的升高会造成混凝土抗渗性的降低。

地下工程防水混凝土施工是防水施工的关键工序之一，其施工质量的好坏直接影响到工程的成败。防水混凝土是由水泥、砂、石子、水、矿物掺合料、外加剂(减水剂、引气剂、膨胀剂等)按照一定比例混合搅拌而成。应选用收缩率更低的外加剂，膨胀剂加入水泥中与水泥水化产物生成大量矿物微膨胀晶体，堵塞和切断毛细通道，使得混凝土的孔隙大幅度降低，改善了孔结构及孔级配，提高了混凝土的抗渗能力。有效的避免结构的开裂，两者相结合，大大的提高了混凝土的防水能力。

大量的观察和事后专家分析表明，相当一部分工程之所以发生渗漏水质量事故，主要为混凝土开裂引起的，合理的配合比，有效的过程控制，必要的养护是提高防水混凝土抗渗性能的保证，降低防水混凝土裂缝的发生率及控制裂缝的宽度至关重要。

3 防水混凝土施工的控制

3.1 材料的选择

1)为减少混凝土配合比试配的简易程度，选用水泥中混合材料较少的普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。

2)砂选用中粗砂，含泥量不宜过大，过大直接影响混凝土的质量，降低了混凝土的抗渗性，由于砂石中泥块体积的不稳定，干燥后收缩、潮湿时膨胀对混凝土造成了极大的破坏，石子粒径过大会造成孔隙率过大，密实度降低，抗渗性下降。因此，控制砂石粒径、泥块含量、氯离子含量、碱活性是提高混凝土耐久性的保证。

3)掺入矿物掺合料，可以不同程度地减少大孔而增加小孔，施工时，采用双掺、三掺时可以不同程度地使混凝土中有害孔大大减少，孔径分布可以得到显著改善。孔径分布得到改善就可以提高对其抗渗透能力。

4)外加剂是有效提高防水混凝土密实性的手段之一，现国内外加剂行业混乱、种类繁多、产品的虚假性较高;选用外加剂时，应根据厂家的说明书通过试验确定，对耐久性要求高的掺加引气剂或引气型减水剂可在一定程度上改善混凝土的和易性，增加粘滞性，减少分层离析和沉降泌水，提高混凝土的抗渗性;大量外加剂掺入后会造成混凝土收缩，因此，选择外加剂应谨慎，在选择大厂家、品牌好的情况下，选用收缩率较低的种类。

3.2 合理的配合比

地下室基础、外墙防水混凝土长期受地下水的侵蚀、渗透，长时间防水效果必然下降，直接影响结构的安全使用功能和混凝土的耐久性。因此，合理的配合比，反复的试配，可保证混凝土的抗渗性。

3.2.1 控制水胶比

拌合物的水胶比对硬化混凝土孔隙大小和数量起决定作用，直接影响混凝土结构的密实性。水胶比越大，用水量越多，混凝土施工中泌水越严重，水泥水化，混凝土中多余水分蒸发后，在混凝土中形成孔隙越多，这些孔隙相互贯通，形成开放性毛细管通道，这些孔隙造成混凝土抗渗性降低，透水性增高。水胶比过小时，混凝土的和易性差，混凝土极难振捣和拌合均匀，施工操作困难，降低了混凝土的密实度和抗渗性。合理的掺入粉煤灰等矿物掺合料，发挥作用，可有效的提高防水混凝土的密实性，以保证防水混凝土的耐侵蚀性和抗渗性能。据试验数据表明，混凝土的水胶比控制在0.45～0.50防水效果最佳。

3.2.2 选择最佳砂率

砂率的变动，会使骨料的总表面积有显著改变，从而对混凝土拌合物的和易性有较大影响。在相同水泥用量情况下，砂率的大小直接影响混凝土的抗渗性能。砂率选择要得当，当砂率偏低时，砂子数量不足而水泥和水的含量高，混凝土出现不均匀、收缩大现象，抗渗性较低;砂率偏高，由于砂子用量过多，水泥浆不能包裹砂子表面，拌合物干涩而缺乏粘结能力，混凝土密实性差，抗渗能力下降。同时，砂率过大也必然要增加水泥用量和用水量，导致混凝土的流动性增大。混凝土浇筑振捣时，粗骨料发生不均匀下沉，混凝土各部分离析，导致硬化后混凝土匀质性变差，不均匀性导致混凝土产生收缩裂缝，孔洞密集，降低了结构的抗渗性和强度。因此，设计防水混凝土配合比时选择最佳砂率对提高混凝土抗渗性极为重要，在满足规范前提下，根据以往工程施工经验，砂率一般在0.36左右较为理想。

3.2.3 控制灰砂比

灰砂比主要反映的是水泥砂浆的浓度及包裹砂石的情况，灰砂比偏大，为1∶1～1∶2.5时，由于砂子数量不足，水泥和水的用量偏高，导致混凝土不密实、不均匀、收缩性大等现象，混凝土抗渗性较差;当灰砂比偏小时，水泥和水用量偏小，混凝土拌合物易出现干涩和粘结力不好等现象，使施工和易性变差，降低了密实度，导致抗渗性能下降。灰砂比合理，密实度就能提高。灰砂比为1∶2 ～1∶2.5最为适宜。

3.2.4 选择合适的外加剂

混凝土在搅拌过程中水的用量远远大于水泥水化所需要的用量，多余的水使混凝土的抗渗性下降。水的多少是混凝土抗渗质量的影响因素。选择合适的减水剂可以改变混凝土的性能，提高混凝土的强度及抗渗性能。

3.2.5 控制各材料氯离子的含量

氯离子含量过高会导致混凝土中钢筋锈蚀，是影响混凝土结构耐久性的主要危害之一，在配制混凝土时，必须严格控制各种原材料的氯离子含量。总的来说，配合比试配中各种因素对防水混凝土质量的影响是相互牵制的，不能单独的强调某一种因素而忽略其他因素。防水混凝土配合比必须经过理论计算后，在试验室内反复试验，直至配出符合设计要求的抗渗标号和抗压强度，还要保证现场施工方便。

3.3 混凝土供应控制

要加强混凝土厂家的管控，混凝土厂家使用的计量器具应经检定，使用的材料均经过试验，混凝土搅拌时间、搅拌次数、计量误差均应随时抽查。混凝土每车出厂时出具混凝土标号、坍落度、出厂时间、数量和到达地点的发料单据。抵达现场后，由总包派专人按程序验收，填写到达时间、混凝土坍落度、目前混凝土有无异常等情况。监理人员不定期进行抽检，如混凝土出现离析，必须进行二次搅拌。当坍落度损失严重，不能满足施工要求时，应加入原水胶比的水泥浆或掺加同品种的减水剂进行搅拌，严禁直接加水;随意加水将改变水灰比，影响强度，施工中极易产生混凝土质量缺陷，混凝土不密实，抗渗性差。

3.4 混凝土施工(浇筑、振捣、收面)

1)混凝土自吊斗口或泵管口垂直下落的自由倾落高度不得超过2 m，浇筑高度如超过2 m时必须采取措施，用串桶或溜管等(对混凝土泵车指挥必须提前进行交底)。

2)浇筑混凝土时应分段分层连续进行，浇筑层高度应根据混凝土供应能力，一次浇筑方量、混凝土初凝时间、结构特点、钢筋疏密程度综合考虑决定，一般为振捣器作用部分长度的1.25倍。混凝土分层厚度不得大于500 mm。

3)使用插入式振捣器应快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，顺序进行，不得遗漏，做到均匀振实。移动间距不大于振捣作用半径的1.25倍(一般为500 mm)。振捣上一层时应插入下层5 cm～10 cm，以使两层混凝土结合牢固。振捣时，振捣棒不得触及钢筋和模板。表面振动器(平板振动器)的移动间距，应保证振动器的平板覆盖已振实部分的边缘。

浇筑混凝土应连续进行。如必须间歇，其间歇时间应尽量缩短，并应在前层混凝土初凝之前，将次层混凝土浇筑完毕。间歇时间不应超过2 h。为了能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，尚须进行二次振捣以提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，增加混凝土的密实度，使混凝土的抗压强度提高，从而提高混凝土的抗裂性，一般间隔20 min～30 min进行二次复振，或者是在混凝土经振捣后尚能恢复塑性状态的时间。

4)防水大体积混凝土浇筑时泌水较多，上涌的泌水和浮浆顺混凝土斜面下流到坑底，再到集水井，然后通过集水井内的潜水泵排除基坑外;待混凝土浇至标高时，由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚，采用二次抹压，施工完后用木抹子抹平，防止表面微小裂缝产生，在初凝前再用铁搓板压光，这样有效的控制混凝土表面龟裂，增加防水抗裂效果。二次振捣可使坍落度已经消失的混凝土拌合物重新振捣液化，消除粗骨料、水平钢筋及预埋件下面的积水和周围的水膜，使这些水分与周围的砂浆再次搅拌均匀。同时，振捣中也会将未水化的呈团状的水泥颗粒打散，使其充分水化。这样既提高了混凝土的强度，又防止了因水分蒸发而形成的渗水通道，减少了孔隙和气泡，提高了混凝土的密实度。

3.5 混凝土养护

防水混凝土浇筑后养护不及时、不到位，及早拆模暴露在大气中，不采取养护及其他防范措施，使混凝土早期脱水，水泥水化反应未完全进行，混凝土中的水分通过表面迅速蒸发，使混凝土中形成彼此连通的毛细孔，从而导致渗水。养护不到位、过早拆模还会造成混凝土收缩增大，出现不同类型的龟裂及贯通裂缝，使混凝土抗渗性能急剧下降，情况严重可能丧失抗渗能力。因此，防水混凝土浇筑结束，应及早进行养护，并在一定的温度和湿度条件下进行，做好保温保湿工作，避免在炎热的中午及温度特别高时浇筑混凝土。可采用设置喷淋、覆盖湿棉毡、模板面浇水等措施，适当提高周围环境的湿度，延缓混凝土内部水分的蒸发时间，使水泥得以充分水化，水化产物可堵塞毛细孔隙，从而形成不连通的毛细孔，使混凝土抗渗性得到提高。具体养护措施如下:

1)加强早期养护，防水混凝土养护期为28 d，特别前7 d内的养护极为重要，也是保证混凝土早期强度和抗渗性能的先决条件。每天应勤于浇水，并用湿草袋或棉毡覆盖混凝土表面。

2)在炎热季节浇筑防水混凝土拆木模板前应先往木模板上浇水，并拆开微小缝隙浇水，以保持混凝土表面有充足的水分。拆模后应立即浇水养护，并覆盖湿草袋、塑料薄膜、棉毡或喷涂养护剂，以避免和延缓混凝土失水过快。

3)对于大体积防水混凝土，应按大体积混凝土要求在混凝土的中部及上下表面预埋测温计，随时对混凝土的内外温度、表面与大气温度进行监测，根据监测结果对养护措施作出相应的调整，确保温控指标的要求，防止混凝土内外温差过大，出现温度裂缝，降低混凝土的抗渗性能。

4 防水混凝土裂缝的演变及控制

对以往工程的观察，短肢剪力墙一般不会裂缝，6 m～8 m及更大跨度的地下室外墙都存在裂缝，为一条或几条竖向垂直裂缝，上至暗梁底，下至止水钢板(水平施工缝)上部，位置大部分在距跨边1/3处。

混凝土结构的裂缝可分为微观裂缝和宏观裂缝，微观裂缝是指肉眼看不见的裂缝，主要有三种:1)骨料与水泥粘合面上的裂缝，称为粘着裂缝;2)水泥中自身的裂缝，称为水泥石裂缝;3)骨料本身的裂缝，称为骨料裂缝，微观裂缝在混凝土结构中的分布是不规则、不贯通的，反之，肉眼看得见的裂缝称为宏观裂缝，这类裂缝的范围一般不小于0.05 mm，微观裂缝不加以控制，逐渐就会发展为宏观裂缝。混凝土结构中裂缝是绝对存在的，只是应将裂缝控制在规范要求的范围之内，以不致发展到有害裂缝，不影响建筑物使用。

防水混凝土裂缝主要是由于施工不当及配合比不合理引起的，随之过程中各种外界应力的集中必然会产生裂缝。对高层、超高层建筑地下防水混凝土强度等级设计较高，高强度的混凝土早期收缩较大，混凝土中矿物掺合料的掺入及高效减水剂的掺量改善了混凝土的微观结构，虽改变了混凝土性能，但其混凝土收缩裂缝几率增多。高强混凝土的水胶比低，自由水分少，矿物细掺合料对水有更高的敏感性，高强混凝土基本不泌水，表面失水更快，所以高强混凝土收缩比普通混凝土更容易产生。

裂缝的产生主要还是施工的不当造成的，主要有塑性裂缝、温度裂缝、干缩裂缝，对裂缝的控制主要为:1)防止塑性裂缝的施工控制。a.不能随意改变防水混凝土的坍落度;b.控制混凝土搅拌时间，防止混凝土离析;c.在防水混凝土初凝前进行二次压光。混凝土浇筑后表面会产生泌水，泌水较多时应予以清除，然后进行二次扫光，这有利于避免消除塑性裂缝;d.防水混凝土初凝以后及时用塑料薄膜、棉毡、草帘等进行覆盖，并及时浇水，做好保湿养护。风速较大时，应对覆盖物进行必要的固定，实践证明，开始养护时间越迟，产生塑性收缩几率就越大。2)防止温度裂缝措施。a.控制防水混凝土内部的温度。温度裂缝主要是混凝土内及内外温度不均匀，存在温度梯度，故控制混凝土温度是首要措施。控制防水混凝土的温度主要是控制入模温度、内部最高升温及降温速率。为了降低混凝土入模温度，应该防止防水混凝土在运输的过程中升温，应选择较近的搅拌站缩短运距，并且采用湿麻袋覆盖泵管，最好安排夜间施工。为了保证内外温差，还需要控制降温速率，温度较高时不宜采用地下水养护或者适当延长拆模时间。b.控制浇筑程序，对于大体积混凝土应该控制其浇筑程序，采用分部位、分段、分层施工。施工前将整个混凝土划分区段，并且计划好施工顺序，按顺序施工。对于长墙结构，应该沿长度方向分段施工，是否设置温度缝或者后浇带应视具体情况而定。c.控制防水混凝土的养护时间。养护混凝土因为不是重要工序而常被人们所忽视，然而，对于混凝土裂缝控制而言，有良好的养护是极其重要的。养护混凝土的目的在于保证混凝土有较为稳定的温度和较高的湿度。养护不到位混凝土极易产生较大的裂缝，如果贯通将影响地下工程的使用功能。

5 结语

超高层、高层建筑地下防水混凝土工程的质量直接关系到地下工程防水的效果，随时影响着建筑物主体结构自身的稳定性和使用寿命，我们只有加大施工过程中的质量控制，从设计、各种材料的控制、施工各方面层层把关，步步控制，真正做到事前预控、事中监控，加强过程三检制，才能从根本上解决地下防水混凝土施工中的问题，提高防水混凝土的施工质量，切实有效的避免裂缝的发生及扩散，杜绝渗漏现象的出现。

［1］ GB 50208-2011，地下防水工程质量验收规范［S］.

［2］ GB 50108-2008，地下工程防水技术规范［S］.

［3］ 混凝土施工手册［Z］.

［4］ 中国建筑工程总公司.建筑工程施工工艺标准［S］.