对于防水混凝土结构渗漏原因及控制措施

摘要:主要分析了防水混凝土结构渗漏原因,针对其渗漏部位产生的原因,对防水混凝土在材料控制、模板支设、混凝土施工、细部构造防水等方面的技术控制措施进行了探讨,指出为实现防水目标,应通过精心施工达到结构防水的最佳效果。

关键词:混凝土;防水混凝土;结构渗漏

1 概述

防水混凝土结构工程包括具有一定防水能力的地下室、水泵房、水塔、水池、地下人防等,如果一旦发生渗漏,不仅严重影响正常使用,而且也降低了混凝土的耐久性,同时堵漏处理难度较大,耗用较多的人力、物力、财力堵漏且效果往往不佳。因此,分析结构渗漏原因,采取相应技术控制措施,防止工程结构渗漏仍是解决问题的关键所在。

2 结构渗漏原因分析

2.1 结构孔洞漏水。混凝土蜂窝、狗洞、麻面可导致施工孔洞的连接贯通,直接造成渗水漏水渠道;或虽未贯通,但对结构防水截面削弱减薄,使截面的抗渗能力大大减弱造成渗水。主要是浇筑时,混凝土流动性小,振捣的自流效应较低,钢筋密集,一旦出现漏振或浅振,或模板封闭不严漏浆严重,往往出现在构件截面尺寸较小的侧墙根部或拐角部位。振捣不当、脱模早,模板干燥、模板缝隙偏大漏浆所致。

2.2 构造孔隙渗水。混凝土在水化凝结硬化过程中,多余水分蒸发后,形成毛细孔道。毛细孔道的孔径越粗,渗水可能性越大,数量越多越容易渗水;毛细孔的数量、大小与微裂缝发展状况与骨料粒径、水灰比、水泥品种与用量、振捣、养护密切相关。

1)水灰比。水灰比对硬化的混凝土孔隙数量、孔隙率大小起决定作用,直接影响混凝土的密实性,在保证水泥完全水化所需用水量的前提下,水灰比越小,密实性越好,抗渗性与强度越高。但水灰比过小,造成混凝土过干,不宜振捣密实,对混凝土的抗渗不利。

2)泌水影响。一般情况下,水灰比加大,单位用水量增多,混凝土坍落度加大;或混凝土保水粘聚性较差;或振捣时间过长;或水泥、水、外加剂存在不相容性。上述情况容易形成泌水,泌水率越大,骨料下沉越剧烈,在混凝土内形成毛细孔越多,对混凝土抗渗性影响越大,同时泌水率加大使混凝土碳化速度加快。

3)水泥用量与砂率。在一定水灰比下,足够水泥用量与较高的砂率可保证混凝土中水泥砂浆的数量与质量,增加流动性,并使硬化后在石子表面出现的裂缝间距加大。

4)骨料影响。为控制混凝土中的孔隙,减少分层离析,需限制石子最大粒径。防水混凝土石子最大粒径不应大于40mm,同时与钢筋净距、构件最小截面尺寸及泵送混凝土的管径与泵送距离、高度有关系。

5)养护条件。湿养护对防水混凝土非常重要,在潮湿环境中硬化,可减少混凝土中水分蒸发,降低孔隙率,减少收缩,提高密实性和抗渗性,同时湿养护减少了混凝土内的微裂缝,增大混凝土抗拉能力,提高抗裂性。防水混凝土不宜采用蒸汽养护,因蒸汽会使混凝土中毛细孔受蒸汽压力作用而扩张,导致混凝土抗渗性急剧下降。

2.3 混凝土裂缝渗水。混凝土裂缝的形成及原因有多种:构筑物混凝土池体强度较长,地基对上部结构有约束、温差大等原因,引起的结构混凝土的内应力,致使结构混凝土裂缝。地基不均匀沉降引起的结构性裂缝。混凝土早期养护不好,表面形成的不规则裂缝。混凝土计量、配合比不准、坍落度大或随意加水以及浇筑速度过快与振捣不实引起的湿沉降等原因,致使较厚底板或较高的池壁混凝土表面出现较多的、不规则水平微裂缝。混凝土结构出现的裂缝宽度大于0.1mm的表面裂缝,削弱截面加大水力梯度,并增加渗水程度,或贯穿裂缝造成直接渗水渠道。

2.4 薄弱工程部位渗漏。主要指结构的沉降缝、伸缩缝、施工缝、后浇带、穿墙管、预埋件、固定竖向结构模板的穿墙螺栓等细部防水构造设计与施工处理不当,引起渗水。施工缝未清理干净,未作糙化处理,直接浇筑混凝土。变形缝止水带部位混凝土严重漏振或止水带严重位移。

3 预防渗漏措施

3.1 材料控制。防水混凝土需按照工程防水等级,经有相应资质的试验室进行配合比设计。原材料的质量与级配配比,对混凝土的密实性,收缩裂缝、抗渗性均有重要影响。选定配合比时,防水混凝土应通过试验确定,其设计等级应提高0.2MPa。防水混凝土所用的砂、石子、水泥、水、外加剂、掺合料技术质量均应符合现行国家规范标准要求。石子的最大粒径不宜大于40mm,泵送时不大于输送管径1/4,吸水率不大于1.5%,含泥量不得大于1.0%,不应使用高碱活性骨料。砂子宜为中砂,含泥量不大于2%~3%,泥块含量不得大于1.0%,泵送时砂率应提高,一般为35%~45%。灰砂比宜为1∶2~1∶2.5,水灰比不得大于0.55,优先选用普通硅酸盐水泥,水泥用量不得少于320kg/m3,掺有活性掺合料时不得少于280kg/m3。掺有引气剂的防水混凝土,其含气量宜控制在3%~5%。为了增加混凝土防水抗渗可靠性,防水混凝土一般需掺加防水外加剂。其中多功能高效复合型防水剂对有高抗渗要求的泵送防水混凝土更为有效,同时也便于施工,避免多种外加剂复合使用可能造成的化学不相容性。

3.2 模板支设。模板应表面平整、支撑牢固、拼缝严密不漏浆。模板固定应避免采用穿铁丝拉结固定。结构内部设置的紧固钢筋及绑扎铁丝不得接触模板以免造成渗漏水通路线引起局部渗漏。模板内的垃圾、木屑、泥土、积水和钢筋上的油污等清除干净。模板在浇筑前1d浇水湿润但不得留有积水,钢模板内侧应刷好隔离剂。

3.3 混凝土施工控制

1)混凝土搅拌。防水混凝土应用机械搅拌,搅拌时间不应小于2min。掺外加剂的防水混凝土应根据外加剂的技术要求选用搅拌时间。防水混凝土采用预拌时,入泵坍落度宜控制在120mm±20mm,坍落度总损失值不应大于60mm。

2)混凝土运输。防水混凝土拌合物在运输后出现离析,必须进行二次搅拌,当坍落度损失后不能满足施工要求时,应加入原水灰比的水泥砂浆或二次掺加减水剂进行搅拌,严禁直接加水。

3)混凝土浇筑。防水混凝土应连续浇筑,宜少留施工缝。对超长、超宽、超厚大体积混凝土,要做浇筑施工方案,根据运输、泵送能力与混凝土初凝时间确定每次浇筑宽度,为了使每次浇筑宽度不至于太小,特别是夏季高温,混凝土初凝时间缩短,往往需要通过外加剂延缓混凝土的初凝时间。当地下构筑物设有结构变形缝时,应以变形缝为界跳仓施工。变形缝浇筑过程中应先将止水带下部的混凝土振实后再浇筑上部混凝土;该部位宜采用同强度等级的细石混凝土进行灌注。

4)混凝土振捣。混凝土浇筑应分层均匀进行振捣密实,避免漏振、欠振或超振或将止水带振偏或未按要求处理施工缝而造成渗漏水。浇筑应连续进行,分层浇筑,每层厚度不超过30mm~40mm,相邻两层浇筑时间不得超过2h。防水混凝土必须采用高频机械振捣密实,振捣时间为10s~30s,对流动性较小混凝土相对时间可长些,特别注意不得漏振,防止形成蜂窝、麻面、狗洞,对流动性较大的混凝土相对时间可短些,防止泌水和骨料下沉。当管道密集、预埋件和钢筋过密处浇灌混凝土有困难时,应采用相同抗渗等级的细石混凝土浇灌。大管径套管或面积大的预埋钢板应设浇灌振捣孔,以便于浇灌、振捣、排气,浇筑后进行补焊。如地下水位较高应采取措施将地下水位降低至底板以下0.5m,直至地下结构浇筑完成回填土完毕,以防地基浸泡造成不均匀下沉进而引起结构裂缝。为避免混凝土泌水在构件内部产生的渗水通道,防水混凝土通常要进行复振。

5)养护。防水混凝土的养护应尽量避免混凝土早期脱水和养护过程缺水。在常温下,混凝土采用覆盖浇水养护,每天浇水次数应能保证混凝土表面始终处于湿润状态,养护时间,不得少于14d。大体积混凝土应同时做好测温记录工作,控制混凝土内外温差不大于25℃。拆模后地下结构应及时分层回填土并夯实,不得长期暴露以避免因干缩和温差产生裂缝并有利于混凝土后期强度的增长和抗渗性的提高。

3.4 细部构造防水。地下混凝土结构防水工程细部构造包括:变形缝、施工缝、后浇带、预埋穿墙管等的防水构造做法。如果细部构造做的不好 ,往往成为工程结构渗漏的薄弱部位,形成渗漏隐患。

1)变形缝。包括伸缩缝和沉降缝,用于伸缩的变形缝宜不设或少设,可采用后浇带、加强带等代替。墙体水平施工缝不宜留在剪力弯矩最大处或底板侧墙交接处,应留在高出底板上表面不小于300mm的墙体处,顶板底板不宜留施工缝。垂直施工缝应避开地下水和裂隙水较多地段,宜与变形缝相结合并按变形缝构造处理。

2)施工缝。一般采用遇水膨胀止水条,应牢固安装在缝表面中间位置或预留槽内。

3)后浇带。设在结构受力和变形较小部位,间距宜为30m~60m,宽度为0.7m~1m。后浇带可做成平缝,结构主筋不宜在缝中断开。后浇带应在其两侧混凝土龄期达42d后再采用补偿收缩混凝土施工。施工前将接缝处的混凝土凿毛、清洗干净,保持湿润、并刷上水泥净浆。后浇带混凝土的养护时间不得少于28d。

4)预埋件、穿墙管。在混凝土浇筑前预埋,与内墙角距离应大于250mm,周围混凝土应仔细浇捣密实,保证质量。模板穿墙螺栓宜优先采用三节式可拆型止水穿墙螺栓,螺杆中部加焊止水片。

4 结语

通过以上论述,说明混凝土结构工程防水关键在于增加混凝土密实度,改善孔结构,降低孔隙率、减少收缩,避免或减少裂缝,应通过精心施工达到结构防水的最佳效果。只有提高混凝土自身防水能力,才能可靠地更好满足建构筑物特定使用功能的防水要求,同时提高混凝土的各项物理力学性能和耐久性能。