绿色建筑地下室防水混凝土性能试验与施工控制

郭聚富

(中国土木工程集团有限公司 北京 100038)

1 引言

如今，土工构筑物的防水要求愈加严格，众多研究成果层出不穷[1－2]。社会迅猛发展的今天，使得建筑领域对地下室防水性能引起更高的重视，并以此为课题，展开了诸多研究。具体来说，主要包括两个方面内容[3－12]，一个为防水材料；另一个为混凝土刚性。刘家文等[13]为提高混凝土结构的自防水性，将可再分散沥青粉(RAP)与纳米SiO2复合制备了刚性自防水混凝土。杨越[14]从实际防水工程施工切入阐述施工组织与制度保障、施工技术准备、墙体混凝土材料控制、施工缝与穿墙管等防水薄弱点的处理、防水层与防水保护层以及肥槽回填土等重点施工质量控制环节，优化地下室工程施工效果，赋予其更高的防水性能，避免渗漏水问题的发生。

采用何种方式能够赋予地下室最强的防水性能，减少渗水问题的发生，是现代施工企业重点关注的问题。基于此，本文依托丰台区长辛店张郭庄地区二类居住及文化娱乐用地项目研究掺加纳米SiO2的刚性防水混凝土与普通防水混凝土的区别，并根据自身多年的施工经验，制定出一些质量控制方案，以期为今后众多绿色建筑地下室防水提供指导。

2 工程概况

本工程为北京市丰台区长辛店张郭庄地区二类居住及文化娱乐用地项目，经优化后(风模拟优化计算、自行车增加防雨设施、引入公交线路等简单易行或增加少量成本的措施)达到绿建二星设计标识标准。地下汽车库为地下两层，采用现浇钢筋混凝土框架结构，抗震等级为三级，部分模块为一级或二级。地下二层为人防工程，主要用于特殊情况下人员、物资等的保护，一般情况下，可当做车库使用。车库采用梁板式筏型基础，抗震等级为二级，以钢筋混凝土柱下独立基础为主。

3 刚性防水混凝土原材料及试验

制备混凝土基本原材料有水泥、砂、碎石和水等。本文所用砂为Ⅱ区颗粒级配中砂。制作混凝土时，分别添加普通防水剂、纳米SiO2改性防水剂、减水剂。防水剂选择JX抗裂硅质型防水剂，添加量固定，为5%。为确保较低的坍落度，在规定范围内，所用减水剂的减水率为20%。经配比，配制出梯度浓度的混凝土，见表1～表2。

表1 混凝土中不同添加剂掺量

表2 混凝土的配合比设计 kg

本次研究主要进行抗压强度试验、抗水渗透试验、碳化试验，进而综合性分析混凝土的防水性。试验所需设备见图1。

图1 刚性防水混凝土试验所需仪器

4 刚性防水混凝土性能影响分析

选取3个不同的试验天数，分别为3 d、7 d与28 d，通过试验得出其抗压强度，见图2。由图2可知，养护时间越长，材料的抗压强度越高。

图2 不同类型的混凝土抗压强度

在不同养护时间的基础上，不同添加剂对混凝土抗压强度影响不同。根据试验数据能够推导出不同工况下，与No.2中材料强度存在的关联性，以此确定出混凝土加入防水剂后对其抗压强度的影响，见图3。由图3可知，无论养护时间长短，添加防水剂后，抗压强度均持续减弱，其中3 d强度最为显著。也就是说，混凝土凝固早期，对强度的影响最高。此外，加入纳米SiO2后，抗压强度不断增加，由其是3 d强度，增加量最为显著，超过了25%；其次为7 d强度，增加量在20%左右。综上所述，混凝土早期抗压强度与防水剂的关系更为密切，这是因为添加防水剂后，能够改善材料的流动性，提高了缓凝速度。而纳米材料的添加，则会在凝固早期赋予材料较高的强度，后期略高于一般混凝土。

图3 不同工况混凝土相对于第二组混凝土抗压强度提升率

4.1 混凝土防水抗渗试验分析

以上述各工况混凝土为基础，以28 d为研究时间，进行防水抗渗试验，得出结果见表3。由表3可知，相较于其他几组，No.1渗水高度最大；添加防水剂与SiO2后，采用定量分析的方式，得出试验结果见表4。由表4可知，添加防水剂后，防水性能大幅增强，渗水高度显著减少，减少率在70%以上。由此表明，添加的防水剂与SiO2材料能够对混凝土裂缝进行封堵，对水分进行阻隔，以达到防水的目的。由试验可知，添加SiO2材料后，防水性能得到增强，也就是说，在防水剂混凝土的基础上添加SiO2，混凝土会具备更强的防水性能。

表3 不同类型混凝土的渗水高度

表4 不同类型混凝土的防水抗渗试验结果

4.2 混凝土抗碳化试验结果分析

以No.1为基准，推导出No.2的碳化深度减少情况，由此确定出防水剂与混凝土抗碳化性能的关系，见表5。由表5可知，添加防水剂能够明显提升抗碳化性能。养护时间为3 d，碳化深度降低了12.5%；在第7天，降低了18.4%；到第14天，降低了28.8%；而到第28天，则降低了29.3%，变化愈加显著。

由表5可知，随着混凝土龄期提升，整体上碳化深度呈现出上升的趋势，但与No.1相比，则略有降低。其中，时间为3 d时，试验结果存在较大的变化，无法寻找出规律，最大值为24.3%；7 d时结果依然存在变化，但变化幅度稍微变小，处于16.7% ～25.9%范围内；14 d时基本保持稳定，处于14.3% ～17.6%范围内；而到28 d波动范围则小幅度增加，但与No.1相比，数值相差不大。另外，纳米SiO2存在差异，对材料抗碳化能力的影响并不是很大。

综上所述，在混凝土内添加一定量的防水剂能显著增强抗碳化能力，而纳米SiO2则与此相反。

表5 不同类型混凝土相对碳化深度增长率

4.3 纳米SiO2混凝土经济性分析

从成本角度，通过市场调查可以发现，纳米SiO2的单价为10 000元/t左右，以1 m3混凝土为例，以3%为添加基准，仅需多投入600元；同时，在综合指标上又优于只添加防水剂的材料。由此表明，添加两种材料更具优势。

5 地下室施工过程中质量控制

5.1 质量控制要点

防水混凝土楼板浇筑前应考虑建筑物的防水等级要求。浇筑需连续进行，以减少人工施工缝；变形缝的处理可采取填缝、封缝施工措施。地下室存在很多管道，需采取相应的防水方案；在管道穿墙区域铺设套管，密封圈焊接在套管上，在套管中添加改性沥青软密封材料，以达到防水目的；板墙结构浇筑时，通过相应的拉力螺栓对模板进行加固。螺栓通过气焊方式制造，在槽口处，铺上适量防水砂浆并将其压实，保证不漏电，达到防水效果。制作外防水层时，在满足施工环境的前提下，应考虑防水层的接缝问题、粘结问题、防水材料的选择等问题。

5.2 点漏及线漏堵漏施工工艺

(1)首先找出渗水区域点，及时清除表面杂质，采用电钻等工具钻凿渗水区域，将其扩大成深度约为20 mm的孔洞。

(2)根据所钻渗漏水部位尺寸，取适量堵漏粉缓慢注水搅拌成胶状膏，手掌置于膏状物表面，若出现微热，立即抓起胶状膏紧压漏水孔洞，待材料发热过后松手。

(3)干粉多次抹压的方法适用于在无明显漏水区域点而存在表面渗水的情况。如果以上操作是在低温环境下进行，无法快速凝固，可采取温水搅拌。

(4)若出现较为严重的漏水点或者面，则应先在漏水区域附近钻凿适当大小引流孔，然后使用相关材料封堵，再浇筑混凝土并将其抹平。

5.3 面漏堵漏施工工艺

(1)防水剂用量为3% ～5%胶凝材料总量，将水和防水剂依次放入搅拌机中搅拌不少于2 min。

(2)砂浆防水层的工序:基层清理完成后抹防水素浆，干后涂抹第一层防水砂浆，完成后进行洒水养护、压实、擀光，再进行第二层防水砂浆的涂抹，结束后进行检查、搓麻面、压实。

(3)施工完成后要及时进行洒水养护，若大面积施工，可采用张贴塑料薄膜的方法，待混凝土收水1～2 d后，去除塑料薄膜再潮湿养护7 d。

6 结论

(1)当掺加不同掺量的纳米SiO2后，混凝土的防水抗渗能力提升，渗水高度相比于普通混凝土下降约80%。

(2)在混凝土内添加相应的防水剂能够有效提升混凝土的抗碳化能力，然而以此为基础，添加适量的SiO2后，性能则无显著变化。

(3)在建筑施工时，应对防水工程高度重视。建筑的防水效果将直接影响到人民群众的生命及财产安全。因此，要严格控制建筑防水工程的质量，使建筑的质量和安全达到标准就显得尤为重要。