一种水性渗透型防水剂在地铁工程施工缝防渗漏中的应用

张晓晖 黄正卿 朱志勇 陈绪港 谢民燕

（1.福州市地铁集团有限公司 福建福州 350004；2.福州市城乡建设局 福建福州 350007；3.中科院广州化灌工程有限公司 广东广州 510650）

1 引言

伴随着城市的迅速发展，各类地下交通基础设施建设蓬勃开展，地铁等轨道交通为人们的出行提供了极大的便利。在地下工程的建设施工以及后期的运行过程中，由于受地域地质、水文、外界环境以及施工材料和工艺等的影响，都会或多或少出现渗漏的问题。建筑渗漏问题已经成为了建筑工程的质量通病，让人不甚其扰。地铁车站的防水等级为一级防水，防水以混凝土结构自防水为根本，辅以结构整体外包防水，在施工缝、新旧混凝土连接界面等部位为防水重点，附加防水层或采取其他防水加强措施为辅助[1-2]。而施工缝即新旧混凝土结合界面出现冷缝导致渗水是混凝土建筑渗漏中常见的难题。就施工缝而言，施工缝指的是在混凝土浇筑过程中，因设计要求或施工需要分段浇筑，而在先、后浇筑的混凝土之间所形成的接缝。施工缝并不是一种真实存在的“缝”，它只是因先浇筑混凝土超过初凝时间，而与后浇筑的混凝土之间存在一个结合面，该结合面就称之为施工缝。施工缝处混凝土骨料集中，混凝土酥松，新旧混凝土接茬明显，沿缝隙处容易渗漏水等[3]。

目前国内关于施工缝防渗漏的研究和实践，主要通过依靠止水带（条）、膨胀止水条等材料进行防水。沈雷鸣等[4]采用水性聚氨酯作为施工缝的内在填充材料，施工缝交接处灌注水性聚氨酯，封闭混凝土微缝，在缝外侧刷聚氨酯涂膜，后铺贴防水卷材，防渗效果良好，为同类施工缝的防渗处理提供了一种方案。李保营[5]在地下隧道通过防水卷材、外贴式止水带、可注浆式钢边橡胶止水带等多种措施结合，形成一整套的完整防水体系。王雪龙等[6]在长沙地铁2号线盾构隧道管片施工缝采取灌注高渗透性环氧材料的办法，使地铁隧道达到了不渗水的目的。陈伟等[7]采用JSP止水条封闭裂缝，结合高压注浆方法处理连云港市某水库的泄水涵洞墙身施工冷缝，效果良好。张汇伟[8]采用在砂浆中掺加极少量铝粉作为膨胀剂并涂嵌“遇水膨胀密封胶”（SM胶），解决了在沿海地区现浇水工构筑物混凝土施工缝的防渗问题。

总的来看，目前施工缝主要采用止水带（条）、膨胀止水条等材料进行防水。施工缝防水构造主要有外贴式止水带防水和中埋式止水带防水两类[9-12]。

但是新旧混凝土界面的不亲和产生的冷缝，仍然是造成混凝土接缝渗漏水的主要原因，也是混凝土结构防水的难题之一。如何在材料选择、施工工艺上进行新的尝试，对新旧混凝土界面即“冷缝”进行处理，以达到无渗漏的目的，减少后期堵漏的成本，就成为施工缝防渗漏的一个课题。

本文通过选用一种水性渗透型防水材料，配合相关防水施工工艺，应用于地铁工程某出入口施工缝的防渗漏处理中，对新旧混凝土界面和冷缝处理进行一种新的尝试，达到了无渗漏的使用效果。

2 工程介绍

福州地铁2号线洪湾车站，站场主体为地下2层岛式车站。洪湾站沿金祥路东西向设置站位，横跨洪湾路，北侧紧邻横江渡河，东南象限为金山碧水秋爽苑裙楼，西南象限为中庚国际华府裙楼。车站全长208.5 m，标准段宽19.7 m，端头井宽度23.8 m，标准段基坑深度约16.6 m，左端头井基坑约18 m，右端头井基坑深约18.4 m。车站设置4个出入口和2组风亭，为地下1层建筑。其中3号出入口独立设置在金祥路西侧的站位南向地块内。车站采用明挖法施工，跨洪湾路口位置局部采用盖挖法施工，洪湾站两端区间采用盾构法施工。至2017年11月底，洪湾车站的主体结构已施工完成；尚有1号，2号风亭和几个出入口等工程还未完成施工，与之相关的结构防水施工亦未完成。混凝土结构的施工缝等存在新旧混凝土结合界面的处理问题。

3 具体施工

3.1 施工部位

福州地铁2号线洪湾站3号出入口斜坡段底板施工缝约60 m长，水平段顶板施工缝和两侧壁竖直施工缝约20 m长，防水设计见图1。

图1 施工防水设计

3.2 水性渗透型防水剂性能(见表1)

表1 水性渗透型防水剂性能指标

3.3 施工缝防渗漏施工工艺

（1）对施工缝混凝土界面进行凿毛，清理杂物，使得基层保持干净。

（2）喷水湿润施工缝混凝土表面，喷水4遍以上。

（3）待施工缝混凝土界面无明水后，且处于润湿状态下，喷洒水性渗透型防水剂2遍（喷洒使用防水剂前，应先将防水剂储存桶摇动几分钟使之产生泡沫，再将桶内溶液倒入专用喷雾器中备用）。

（4）24 h后用清水冲洗施工缝混凝土界面，清除水性渗透型防水剂置换出的混凝土有害物质。

（5）浇筑混凝土前喷射掺有水性渗透型防水剂5‰的1∶2水泥浆一遍，厚度约3 mm。

（6）浇筑结构混凝土。

3.4 施工流程

（1）材料准备以及施工部位概况如图2、图3所示。

图2 材料准备

图3 3号出入口斜坡段

（2）施工缝混凝土界面凿毛如图4、图5所示。

图4 工人在凿毛

图5 凿毛后状况

（3）用清水冲洗凿毛后的混凝土表面（见图6），去除杂物浮浆，冲洗干净，使得表面保持湿润（见图7）。

图6 清水冲洗

图7 保持润湿状态的混凝土基面

（4）喷洒水性渗透型防水剂2～3遍，在前遍未干燥前再喷洒下一遍（见图8、图9）。

图8 喷洒防水剂第一遍

图9 喷洒第二遍

（5）24 h后清水冲洗混凝土表面，将防水剂置换出的有害物质冲刷干净（见图10）。

（6）浇筑新混凝土前喷射掺有水性渗透型防水剂5‰的1∶2水泥浆一遍，厚度约3 mm（见图11）。

图10 清水冲刷 置换物

图11 喷射掺有水性渗透型 防水剂5‰的1∶2水泥浆

（7）浇筑混凝土并加强养护。

按施工工序完成的施工缝长度约80 m，期间经历了福州多次长时间的雨水和台风天气考验，施工缝无渗漏。该施工方案初步解决了混凝土因新旧混凝土界面粘结不好出现的施工缝（冷缝）渗水问题，提出了治理混凝土冷缝的一种方法，为解决混凝土结构冷缝难题进行了一次创新的应用尝试。

4 质量管控措施

（1）防渗漏施工是一项专业性很强的工作，施工前必须做好技术交底和安全交底工作，施工人员必须经过培训，并由熟练工人进行操作。

（2）旧混凝土界面凿毛应彻底，表面的浮浆必须凿除干净。

（3）混凝土表面应坚实，若有蜂窝、麻面、酥松等，应提前处理，修补缺陷。

（4）表面杂物要清理干净，去除污渍、浮渣、灰皮、油渍。用清水冲洗施工缝混凝土界面，保持界面处于湿润状态。

（5）喷洒水性渗透型防水剂时界面不能有明水。

（6）在浇筑新混凝土前1～2 h，水泥浆处于初凝状态后，喷射掺有水性渗透型防水剂5‰的1∶2水泥浆一遍。

（7）施工温度在5～40℃间均可施工，若天气干燥（超过35℃），则应在喷洒防水剂后每隔2 h在混凝土表面轻喷清水一遍，防止防水剂蒸发，保持溶液渗透性。

（8）要按照施工工艺进行施工，喷洒要均匀全面，不留死角，保证施工质量。

5 防水机理分析

在新旧混凝土的界面，旧混凝土已经固结和失水，再次与新浇筑的混凝土接触后，旧混凝土必然要吸收新混凝土中的水分而膨胀。新混凝土在界面处失水和收缩，此时新旧混凝土的微观运动方向一致。当旧混凝土再次失水收缩，新混凝土已固结，冷缝就出现。同时随着混凝土中的水分的蒸发，会带出混凝土中的有害物质（如游离碱），有害物质积附在界面处，形成新旧混凝土的不亲和。

本文所使用的这种水性渗透型防水剂材料，经过配合相关的施工工艺，应用于福州地铁2号线洪湾站3号出入口施工缝的防渗漏处理中，达到了无渗漏的使用效果。从应用来看，材料在该工程施工缝防渗漏处理中起到了关键的作用。分析材料的特性，对其防渗的机理可做如下分析:

（1）作为一种水性防水剂，一方面其黏度低，表面张力小，渗透深度大，使得渗入深度层的混凝土密实度提高，封闭旧的混凝土表面，防止其吹水，同时提高渗透深度范围内的混凝土强度。另一方面界面剂渗透到新的混凝土里面，起卯榫作用，增强二者的粘结力。同时置换出渗透深度内的混凝土有害物质，使得混凝土表面仍保持亲水性，能与新浇筑混凝土结合，即形成可呼吸界面。

（2）作为混凝土界面剂，它是一种强碱活性渗透剂。能够深入混凝土毛细孔，其中含有的催化剂能与混凝土的游离碱进行化学反应，形成结晶。而且对碱、水和湿气具有亲和力，可沿渗水路径生成像凝胶一样的永久性防水密封基体，成为混凝土的一部分。对于旧混凝土，能够进行封闭，防止其毛细孔吸收新混凝土的水分而膨胀，同时又防止新混凝土失水早而达不到预期的水化效果。通过对新、旧混凝土孔隙的渗透结晶在界面上产生亲和力，从而增强界面粘结力。它不是一种物理上的粘接，而是一种化学上的溶合，因此提高了新旧混凝土的粘接强度和在新旧结合面上的抗渗透性能。

6 结束语

这种水性渗透型防水剂应用于地铁出入口施工缝防渗漏处理中效果良好，达到了无渗漏的目的，而且在后续的长时间里未发现渗水现象。通过总结整个施工缝防渗漏的施工工艺流程，分析材料选择、工艺方法等的相互协作关系与机理，在施工缝防渗漏处理过程中，材料固然重要，配套的施工工艺同样至关重要，二者协同配合，才能保证新旧混凝土界面施工缝防渗漏的效果。同时相关的质量管控措施必须到位。

总之，只有选择性能良好的界面剂材料、配套的施工工艺，以及严格的质量管控措施，施工缝防渗漏效果才会好，三者缺一不可。

本文所论述的这种水性渗透型防水剂配套相关的施工工艺以及质量管控措施为混凝土施工缝的防渗漏处理提供了可借鉴的工程应用参考。该型防水剂配合相关的施工工艺以及质量管控措施形成了一个完整的施工方案，改变了传统的覆盖式防水理念，提高了混凝土自身的防水功能，增强了混凝土早期的自身养护能力，减少了混凝土收缩裂缝，有效延长混凝土的使用寿命，施工简便，工期短，可根据需要采用喷涂或刷涂方式进行。具有优良的渗透性能，防水、防渗性能优良，使用效果良好，将在今后各类混凝土结构的施工缝界面处理中展现很好的应用前景。