抗裂硅质刚性防水混凝土结构的工程应用

林 愉

（中旗华昊建设有限公司，福建 福州 350026）

0 引言

地下工程混凝土结构长期处于与地下水或腐蚀性介质接触的环境，其防水问题一直以来备受重视。地下工程防水的设计和施工应遵循“以结构自防水为主，柔性防水为辅，刚柔相济，因地制宜，综合治理”的原则[1]。混凝土作为地下工程结构防水抗裂的主体，要起到抗裂防水作用，要求混凝土本身具有较高的致密性、抗渗性。抗裂硅质防水剂应用于混凝土结构自防水，具有节约工程成本、不增加施工工期、后期维护成本低、防渗抗裂、防腐、与混凝土结构同寿命等特点。福建省某小区建设项目总建筑面积38000m2，为集商铺、住宅于一体的安置房改造工程，项目工程总造价8800万元。结构形式为钢筋混凝土框架结构，基础形式为柱下独基+防水板。地下室底板、外墙及顶板混凝土强度等级为C35，抗渗等级P8，地下室防水等级为一级。本文以该地下工程建设项目为例，探讨抗裂硅质刚性防水混凝土结构的工程应用。

1 抗裂硅质刚性防水混凝土的作用

抗裂硅质防水剂是一种以混凝土结构刚性防水为主的自防水材料，以天然沸石微晶为主要原料（见图1），经活化和表面改性处理而成。主要化学成分SiO2和Al2O3属无机铝硅酸盐，用于混凝土自防水，能改善拌合物的均匀性、和易性，提高抗裂性、抗渗性、强度和耐久性等。抗裂硅质防水剂对混凝土的作用主要有以下几方面：

图1 天然沸石粉样品示意图

（1）沸石粉作为抗裂硅质防水剂的主要成分，具有多孔性和内比表面积较大的特点，能够对混凝土中的空气与水分产生吸附作用，混凝土拌制过程中，水分进入沸石粉内部使多孔结构中的气体排出，导致混凝土含气量增加，在一定程度上改善了混凝土拌合物的和易性；

（2）防水剂中含有大量的活性SiO2和活性Al2O3等矿物成分，具有良好的火山灰效应；

（3）防水剂中富含的活性成分SiO2和Al2O3能够与水泥水化反应生成氢氧化钙，形成C-S-H凝胶和铝酸盐，有利于改善混凝土界面过渡区和孔隙结构，从而提高混凝土的强度、抗裂抗渗等性能[2]。

2 施工工艺流程

2.1 施工前准备

地下室抗裂硅质混凝土结构刚性防水施工前应做好如下准备工作：

（1）检查施工图纸及有关资料是否齐全，并组织技术交底和复核；

（2）向操作人员交底，并由接受交底人签字确认；

（3）做好降排水准备工作，严禁在有严重积水的工况下组织施工；

（4）完成测量放线、模板安装、钢筋安装和拌和站等各项施工前的检查工作，并经监理工程师签字确认。

2.2 混凝土试配

2.2.1 抗裂硅质防水剂掺量的确定

抗裂硅质防水剂掺量应根据使用目的、设计要求、具体混凝土配合比、水泥及其他原材料情况，同时结合材料的生产厂建议，最终经试配确定，其相应的混凝土工作性能、力学性能以及耐久性能应满足标准规范和设计文件的要求。

2.2.2 混凝土配合比

（1）施工前应根据标准规范和设计文件的要求做好混凝土配合比的试配工作，试配混凝土的抗渗等级应比设计抗渗等级提高0.2MPa。

（2）在满足混凝土强度、抗渗性能和耐久性能的前提下，从节约资源的角度出发，严格控制混凝土的胶凝材料总用量，胶凝材料总用量宜控制在320～400kg/m3且水泥用量不宜小于260kg/m3。对于大体积防水混凝土，应掺入适量优质的粉煤灰或矿粉等矿物掺合料，粉煤灰掺量不宜超过20%，矿粉掺量不宜超过50%，粉煤灰和矿粉复掺的总掺量不宜超过50%。

（3）混凝土的砂率宜控制在35%～42%。

（4）混凝土水胶比不应超过表1的规定，可优选具有减水率高的外加剂以降低混凝土的水胶比。

表1 混凝土水胶比限值

（5）按相关标准规范进行混凝土坍落度及坍落度经时损失、凝结时间、含气量等性能测试试验，其性能测试结果应满足以下规定：配制的混凝土坍落度损失要小，1h动态混凝土坍落度损失应小于20mm。气温28℃以上时，1h动态混凝土坍落度损失应小于30mm；常温下混凝土初凝时间宜在6～8h，高温季节（气温28℃以上）施工时宜在15h以上，冬期施工时不得早于8h，并及时根据外界气温变化对凝结时间进行调整；混凝土中的含气量宜控制在3.0%左右[3]。

2.3 自防水混凝土搅拌

（1）混凝土拌制时，材料称量应以质量计，其计量允许偏差应符合现行相关标准规范的规定。

（2）做好骨料含水率的测试工作，每一工作班测试不少于1次，当含水率变化较大时，应增加骨料含水率测试次数，并根据骨料含水率测试结果及时对混凝土拌合用水量和骨料用量进行调整。

（3）混凝土拌制应采用机械搅拌，拌制时间不宜小于2min。对于掺有外加剂的混凝土，应根据外加剂的技术要求对拌制时间进行调整。

2.4 混凝土输送

（1）冬季施工时，应做好混凝土输送设备的保温工作，夏季气温超过35℃时，应采取有效的隔热措施。

（2）混凝土从搅拌站到工地的运输计划应考虑到从混凝土搅拌开始到运送至工地的时间、工地现场条件、气候条件等。

（3）在装料及运输过程中，混凝土拌合物应保持其均匀性，不产生分层、离析现象。混凝土运输至现场后，由于运输过程中的坍落度损失而无法满足现场施工要求时，可掺入适量的减水剂进行二次搅拌，严禁在现场直接加水[4-5]。

2.5 自防水混凝土浇筑、施工缝施工

2.5.1 自防水混凝土浇筑

（1）高温天气应采取有效的降温措施，混凝土入模温度不宜大于50℃，宜选择在夜间气温较低的时段施工。

（2）混凝土浇筑时应保证浇筑的连续性并控制混凝土的浇筑间歇时间在90min以内。对于大体积防水混凝土，浇筑时应采取有效的保温或降温措施，在前层混凝土初凝前完成次层混凝土的浇筑，大体积混凝土浇筑前应按施工方案布设测温孔并做好测温工作。

（3）现场应采用机械振捣方式对混凝土进行振实，振动应持续到表面冒浆或无明显较大气泡为止，应避免出现漏振、欠振和过振的情况。

（4）雨天施工时，应采取防雨措施。

2.5.2 施工缝施工

（1）常见的施工缝防水构造可按现行国家标准《地下工程防水技术规范》（GB 50108—2008）选用，当有两种以上防水构造时可进行有效组合。施工缝的施工应满足现行国家标准《地下工程防水技术规范》（GB 50108—2008）和设计文件的要求。

（2）遇水膨胀止水条应牢固地安装在缝的表面（平面）或预留凹槽内（垂直缝），可采用水泥钉固定，搭接长度不小于100mm。

（3）施工缝处混凝土不宜浇至模板上口，应预留100mm左右的空模，其两侧模板后拆。

2.6 混凝土养护

（1）防水混凝土浇筑完成后，应及时进行养护，养护时间不得少于14d。

（2）对于大体积防水混凝土，应采取有效的保温保湿养护措施并做好施工期间的温度监测与控制，大体积混凝土入模温度、里表温差、降温速率、浇筑体表面与大气温差等应满足标准规范和设计文件的要求。

3 效益分析

3.1 经济效益

（1）抗裂硅质混凝土结构刚性防水施工与混凝土的施工同步进行，只需在添加料环节严格管控，在施工过程加强监督，无需额外施工，施工工艺简单（即混凝土正常浇捣、密实、保养即可），能大幅缩短工期，经大致测算，平均每一万平方米地库可缩短10~15d左右的工期。

（2）以地下室顶板为例，传统地下室顶板防水构造与硅质刚性防水构造对比，综合造价可节约约100元/m2。

3.2 社会效益

硅质抗裂防水剂主要原材料为天然沸石粉，属于无机环保产品，对人体无害，同时还具有吸附有害物质的功能，并且与混凝土同寿命，具有较好的社会效益。

4 结束语

综上所述，抗裂硅质防水剂是一种以天然沸石粉为主要原料，掺入混凝土中能显著提高混凝土防渗抗裂、防腐等性能，且与混凝土结构同寿命的新型无机环保防水材料。某小区地下室工程项目采用抗裂硅质混凝土结构刚性自防水技术，取代传统防水卷材，经后期使用效果验证，抗裂硅质防水剂能显著提高混凝土结构防水寿命，在保障工程质量、提高工程耐久性的同时，能够缩短施工周期、降低工程维修成本。实践证明，抗裂硅质刚性防水混凝土结构具有重要的推广意义。