張曉博

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300350）

1 引言

1.1 研究背景

隨著城市中人口的不斷增加，城市里可用的地上空間逐漸減少，為提高人們的生活質(zhì)量，地下室工程隨之發(fā)展起來。但作為地下工程，地下室的建設(shè)難度較大，對(duì)于整個(gè)工程的質(zhì)量而言，地下室的防水工程是極為重要的影響因素。混凝土在硬化時(shí)若表面溫度和內(nèi)部溫度出現(xiàn)允許范圍內(nèi)的溫差時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，使其結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞，若此時(shí)防水工程出現(xiàn)問題，那么將會(huì)導(dǎo)致地下室結(jié)構(gòu)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，對(duì)整個(gè)工程的安全性造成影響。因此，為確保工程的施工質(zhì)量以及安全，必須控制好地下結(jié)構(gòu)的防水效果。

1.2 混凝土防水涂料研究現(xiàn)狀

當(dāng)前，地下室結(jié)構(gòu)的防水主要包括涂刷防水材料進(jìn)行防水以及依靠混凝土自身進(jìn)行防水。本文將針對(duì)其中的防水涂料展開研究。在混凝土的表面涂刷防水材料，能夠使混凝土的表面耐侵蝕性能得到較大的提高，從而提升混凝土的使用壽命。當(dāng)前，基于不同的成膜物質(zhì)，防水涂料可以劃分為以下幾種： （1）環(huán)氧樹脂類：主要由改性環(huán)氧以及其他助劑組成，該種涂料能夠有效的填充混凝土內(nèi)部細(xì)小管道，形成相應(yīng)的阻障，從而起到防水的目的。但該種材料存在低溫下難以固化以及抗紫外線性能較差等缺點(diǎn)。 （2）水泥基類：主要由水溶性硅酸鹽組成。其主要通過與混凝土中的氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，形成細(xì)小晶體堵塞孔隙的方式進(jìn)行防水。該種材料有著較好的環(huán)保性能，但存在較大的脆性，容易出現(xiàn)斷裂等情況。 （3）瀝青類：其主要由多種復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)組成，有著較好的抗腐蝕性能等，近年來有著較為廣闊的發(fā)展前景。

1.3 研究目的及意義

剛性防水混凝土難以較好的確保早期強(qiáng)度，因此為確保防水工程的施工質(zhì)量，必須提高地下室所采用的剛性防水混凝土的性能指標(biāo)?；诖?，本文在前人的研究基礎(chǔ)上，更加深入的分析研究防水涂料所產(chǎn)生的影響，再對(duì)地下室施工時(shí)的質(zhì)量控制技術(shù)進(jìn)行論述，以期為后續(xù)施工提供參考。

2 防水涂料的影響

因長(zhǎng)期處于地表以下部位，建筑地下室需長(zhǎng)期承受壓力，故要求建筑地下室的結(jié)構(gòu)具備抵抗?jié)B水壓力的性能，其不僅體現(xiàn)在混凝土需包含有較好的防水能力，還體現(xiàn)在其之上的防水材料的施工［2］。只有確保兩方面施工的質(zhì)量，才能確保建筑地下室能夠滿足使用壽命的要求。

基于當(dāng)前建筑地下室的常用混凝土材料，本文選用普通的C40混凝土作為研究對(duì)象，其所使用的配合比為：450水泥，635砂，1235碎石以及180水。本文將針對(duì)該種混凝土材料，研究分析其防水抗?jié)B性能和防水涂料之間的關(guān)系。

為開展更加深入的研究，本文共進(jìn)行了兩種試驗(yàn)，分別為吸水試驗(yàn)以及抗?jié)B試驗(yàn)。在吸水試驗(yàn)中，使用的是100×100×100mm的試件，在100℃的溫度環(huán)境下進(jìn)行48小時(shí)的加熱，并當(dāng)其降溫到20℃的時(shí)候，采用石蠟對(duì)其進(jìn)行密封，之后再對(duì)其開展吸水試驗(yàn)。具體試驗(yàn)流程如下圖1所示；在抗?jié)B試驗(yàn)中，針對(duì)其抗?jié)B性能，本文使用的是逐級(jí)加壓的方式進(jìn)行測(cè)量，首先將試驗(yàn)材料放置到抗?jié)B儀上，并以0.8小時(shí)為間隔，從0.1mpa逐級(jí)向上增壓0.1mpa，將各組混凝土中有透水現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)的水壓記錄下來，此次試驗(yàn)采用的試件為185×175×150mm3的尺寸，從試件脫模開始算起后的第28d即可開展抗?jié)B試驗(yàn)，具體流程如下圖2所示。

圖1 混凝土吸水試驗(yàn)方案

圖2 混凝土抗?jié)B試驗(yàn)方案

2.1 吸水試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)于混凝土材料的吸水特性而言，在其未涂刷防水材料時(shí)，養(yǎng)護(hù)齡期是其重要的影響因素［3］。為進(jìn)一步探討兩者的關(guān)系，本文在正式試驗(yàn)前，針對(duì)不同的養(yǎng)護(hù)時(shí)間開展了吸水試驗(yàn)，所得結(jié)果如下圖3所示。

圖3 C40不同齡期混凝土吸水曲線

對(duì)四小時(shí)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析所得結(jié)果如下圖4所示。擬合所采用的直線方程為：

式中：y-混凝土累計(jì)吸水量；x-實(shí)驗(yàn)開展時(shí)間；a-初始含水量；b-吸水系數(shù)。

方程中的參數(shù)a和b取值如表1所示。

表1 擬合直線參數(shù)a和b

所得結(jié)果如圖4所示。為使試驗(yàn)結(jié)果更加直觀，本文將試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了擬合。

圖4 C40不同齡期混凝土擬合曲線

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，對(duì)于混凝土的吸水量而言，整體來看，齡期不同時(shí)其隨著時(shí)間的不斷增加均表現(xiàn)出線性的變化趨勢(shì)，但在經(jīng)過4小時(shí)的吸水之后，混凝土基本能夠達(dá)到飽和狀態(tài)，從而穩(wěn)定下來。

針對(duì)不同的齡期而言，其各自的變化大小則有所不同［4］。在混凝土中，3天齡期的有著105g的最大吸水量，28天齡期的有著36g的最小吸水量。從剛開始到第二個(gè)小時(shí)以內(nèi)，14天和28天養(yǎng)護(hù)齡期的混凝土有著相似的養(yǎng)護(hù)齡期，但隨著時(shí)間的增加，相比于28天養(yǎng)護(hù)齡期的混凝土，14天養(yǎng)護(hù)齡期的混凝土有著更多的吸水量。并且，相比于3天養(yǎng)護(hù)齡期的混凝土而言，大于3天養(yǎng)護(hù)齡期的混凝土有著更低的吸水量。

通過擬合后的結(jié)果可以看出，在表中3d齡期的混凝土有著較高的吸水系數(shù)，為22.750，在28d齡期下，混凝土有著較低的吸水系數(shù)，為10.233。因此，綜上分析可知，對(duì)于混凝土的吸水性能而言，養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)其有著重要影響。

基于上述研究，本文選取了3天和28天養(yǎng)護(hù)齡期的混凝土作為研究對(duì)象，以探討對(duì)于混凝土的吸水性能而言，在添加了不同的加固士涂料之后對(duì)其所產(chǎn)生的影響。所得結(jié)果如圖5所示。

圖5 3天齡期混凝土擬合曲線

整體上看，混凝土的吸水量和佳固士的涂量成大致的線性變化趨勢(shì)，并在4小時(shí)之后混凝土的吸水達(dá)到飽和狀態(tài)，從而保持穩(wěn)定。相比之下，未涂刷防水材料的混凝土有著最大的吸水量，400ml涂量的混凝土有著最小的吸水量。從剛開始到2小時(shí)的時(shí)候，400ml和300ml涂量的混凝土有著基本相似的吸水量變化，但隨著時(shí)間的推移，相比于400ml涂量的混凝土，300ml涂量的混凝土的增長(zhǎng)趨勢(shì)更多。相比于未涂刷防水材料的混凝土，涂刷了防水材料的混凝土有著更小的吸水量。綜上可知，對(duì)于混凝土的抗吸水性能而言，涂刷防水材料能夠使其得到一定的增強(qiáng)。

綜合齡期和防水材料涂量的研究結(jié)果可知，其養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)于吸水量以及吸水系數(shù)有著較大的影響，并且在養(yǎng)護(hù)初期，混凝土有著較大的吸水量和吸水系數(shù)，且該系數(shù)在后期逐漸降低，并趨于穩(wěn)定。故應(yīng)加大對(duì)混凝土初期養(yǎng)護(hù)的重視程度，以提高其防水抗?jié)B性能。防水材料的涂刷也使其性能得到一定的提高，但混凝土的吸水系數(shù)在一定的涂量下保持穩(wěn)定，此時(shí)的涂量作用有限。

2.2 抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果

隨著不斷增加的防水材料的涂量，混凝土的抗?jié)B強(qiáng)度不斷提高。混凝土的抗?jié)B強(qiáng)度在較低的涂量下僅有較小的增量，在400ml/m2的涂量下，混凝土有著較為明顯的抗?jié)B強(qiáng)度增加量。對(duì)于混凝土的第二次抗?jié)B強(qiáng)度而言，涂刷防水材料與否有著較為顯著的抗?jié)B能力差距，其原因在于該混凝土有著較好的密實(shí)性，僅存在較少的內(nèi)部空隙，有著較高的水泥含量，而防水材料能夠和水泥形成硅酸鈣凝膠，從而使得空隙得到填補(bǔ)，使其抗?jié)B強(qiáng)度有所提高。不同防水材料，摻量下混凝土的抗?jié)B強(qiáng)度見表2所示。

表2 不同防水材料摻量下混凝土的抗?jié)B強(qiáng)度

3 防水施工質(zhì)量控制

為確保地下室的施工質(zhì)量，以便于其設(shè)計(jì)功能的充分發(fā)揮，在具體施工時(shí)應(yīng)對(duì)其各個(gè)施工環(huán)節(jié)和步驟進(jìn)行控制。對(duì)于地下室結(jié)構(gòu)而言，因其長(zhǎng)期處于潮濕環(huán)境下，因此其防水性質(zhì)較為復(fù)雜，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)物的安全性而言有著較大的影響，因此在施工時(shí)應(yīng)該重視地下室結(jié)構(gòu)防水工程的質(zhì)量。

3.1 沉降縫處理

多數(shù)情況下在地上主體周圍均設(shè)置有地下結(jié)構(gòu)的沉降縫，以用于避免在不同結(jié)構(gòu)自重下而產(chǎn)生較大的沉降差異。但對(duì)于沉降縫而言，常常因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)尺寸等因素而使其難以開展相應(yīng)的施工，導(dǎo)致沉降縫中有新裂縫出現(xiàn)，進(jìn)而產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象［5］。此時(shí)為提高混凝土和沉降縫之間的緊密程度，可采用不銹鋼釘?shù)姆绞綄?duì)橡膠帶進(jìn)行固定，并通過雙面膠在完成澆筑的混凝土表面上進(jìn)行聚乙烯泡沫板的黏貼，在施工時(shí)需要確保聚乙烯泡沫有著牢固的粘結(jié)，無法進(jìn)行左右的移動(dòng)，最后再澆筑另一側(cè)混凝土。等到結(jié)構(gòu)沉降滿足要求之后，即可密閉施工沉降縫。首先對(duì)于松散分布于沉降縫中的泡沫板應(yīng)及時(shí)去除，而對(duì)于平整分布的則應(yīng)通過鑿毛的方式進(jìn)行修理，其次應(yīng)將沉降縫中的大塊雜物及時(shí)清除，并采用清水進(jìn)行清洗，但需確保縫隙中不能有積水存在，然后再在沉降縫中涂刷混凝土水泥漿液，最后再澆筑和振搗縫隙中的混凝土。

3.2 澆筑質(zhì)量控制

在未對(duì)混凝土進(jìn)行攪拌之前，在取樣原材料時(shí)需先對(duì)其各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。在配合比確定之后，還需進(jìn)行材料的適配，以確定合適的施工路線以及掌握好澆筑的時(shí)間，并尋求符合條件的配合比［6］。因?yàn)閷?duì)于攪拌站而言，多數(shù)時(shí)候是在露天條件下存放材料，因此天氣等因素對(duì)其有著較大的影響。故在進(jìn)行施工攪拌時(shí)應(yīng)隨時(shí)對(duì)其含水量進(jìn)行測(cè)量，保證水灰比符合設(shè)計(jì)情況。此外，對(duì)于有外加劑的需通過適配來確定其性能要求。當(dāng)前多數(shù)商品混凝土需經(jīng)過長(zhǎng)途運(yùn)輸才能去到現(xiàn)場(chǎng)，因此對(duì)于混凝土而言，進(jìn)行二次攪拌來使其滿足澆筑要求至關(guān)重要，該種方式能夠使混凝土離析的情況得到有效避免，以提高其流動(dòng)性能。對(duì)于有著較高防水要求的地下工程而言，可通過在混凝土加入特定高強(qiáng)度纖維的方式增強(qiáng)其抗破壞性能。在混凝土澆筑施工時(shí)，需確保有人進(jìn)行看守，避免出現(xiàn)漏振和過振情況，若發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)的模板，則需對(duì)其進(jìn)行加固處理，此外，澆筑時(shí)的方向以及速度也需進(jìn)行嚴(yán)格的控制，避免因澆筑事故而導(dǎo)致接縫出現(xiàn)。

對(duì)于較大體積的頂?shù)装宓任恢?，在施工時(shí)需對(duì)室內(nèi)外的溫度進(jìn)行控制，如混凝土在攪拌時(shí)需采用冷水等。對(duì)混凝土溫度進(jìn)行控制，并及時(shí)對(duì)其開展相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)能夠有效的避免裂縫的出現(xiàn)，故在完成混凝土的澆筑后仍需對(duì)其內(nèi)外溫差進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確保其始終處于允許范圍內(nèi)。同時(shí)，混凝土在澆筑時(shí)需考慮天氣和風(fēng)力的影響，對(duì)于澆筑成型后有著表面泌水情況的混凝土需使用薄膜控制水分的流失，對(duì)于混凝土的養(yǎng)護(hù)而言，可通過覆蓋薄膜和噴灑養(yǎng)護(hù)劑的情況進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并需確保其有著14d以上的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。對(duì)于存在施工縫等的特殊位置則需確保其養(yǎng)護(hù)時(shí)間在28d以上。此外，需關(guān)注地下水的變化情況，在開始施工之前應(yīng)合理設(shè)置相應(yīng)的降排水裝置。在結(jié)束施工之后，需及時(shí)設(shè)置防水層等，使混凝土外露時(shí)間最短。

3.3 防水材料施工控制

在施工前需根據(jù)設(shè)計(jì)要求選取防水材料。對(duì)于防水卷材而言，在鋪貼時(shí)需嚴(yán)格按照順序進(jìn)行，并在其上均勻涂刷粘結(jié)劑，并注意搭接位置粘結(jié)質(zhì)量，卷材防水層在施工后需具備足夠的平整度。涂料要均勻涂抹，針對(duì)部分特殊部位則可采用小型滾刷進(jìn)行涂抹，從而避免有結(jié)構(gòu)縫隙出現(xiàn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求施工相應(yīng)的涂刷厚度和次數(shù)，并確保其含水率滿足要求。對(duì)于側(cè)墻外部的防水，可通過如下方式進(jìn)行控制，首先需選擇恰當(dāng)?shù)牟牧?，若選取的是柔性防水材料，則需確保其耐刺穿性等滿足設(shè)計(jì)要求，此外，需確保防水基層的強(qiáng)度以及平整度等滿足要求?？赏ㄟ^噴涂等方法進(jìn)行防水層的涂抹，并需確保其保持平整。在完成施工之后，需確保其質(zhì)量滿足檢驗(yàn)要求，在完成防水層的施工之后還需采取相應(yīng)的保護(hù)方法，避免后續(xù)施工對(duì)防水層造成破壞。最后，應(yīng)確保在土方壓力的作用下，材料的強(qiáng)度能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生有效的抵抗。

4 結(jié)語

因無法確保普通剛性防水混凝土的早期強(qiáng)度，故需提高地下結(jié)構(gòu)物常用的剛性防水混凝土的性能。在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)防水材料和混凝土吸水量之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，所得結(jié)論如下：隨著不斷增加的養(yǎng)護(hù)齡期，混凝土的吸水性能不斷降低，并且在7d的養(yǎng)護(hù)齡期內(nèi)，混凝土的吸水性能有著較大的降幅，后期降幅逐漸減小并趨于穩(wěn)定；隨著不斷增加的佳固士涂刷量，混凝土的吸水性能逐漸弱化，混凝土的吸水量在400ml/m2的涂量下有著最大的降幅，但其吸水系數(shù)的變化則較小，即隨著不斷增加的佳固士涂刷量，混凝土的抗?jié)B性能不斷提高；地下防水工程的質(zhì)量好壞主要取決于防水混凝土的應(yīng)用，在施工時(shí)應(yīng)注意對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)質(zhì)量的檢查。