一種水性滲透型防水劑在地鐵工程施工縫防滲漏中的應(yīng)用

張曉暉 黃正卿 朱志勇 陳緒港 謝民燕

（1.福州市地鐵集團(tuán)有限公司 福建福州 350004；2.福州市城鄉(xiāng)建設(shè)局 福建福州 350007；3.中科院廣州化灌工程有限公司 廣東廣州 510650）

1 引言

伴隨著城市的迅速發(fā)展，各類地下交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)蓬勃開(kāi)展，地鐵等軌道交通為人們的出行提供了極大的便利。在地下工程的建設(shè)施工以及后期的運(yùn)行過(guò)程中，由于受地域地質(zhì)、水文、外界環(huán)境以及施工材料和工藝等的影響，都會(huì)或多或少出現(xiàn)滲漏的問(wèn)題。建筑滲漏問(wèn)題已經(jīng)成為了建筑工程的質(zhì)量通病，讓人不甚其擾。地鐵車站的防水等級(jí)為一級(jí)防水，防水以混凝土結(jié)構(gòu)自防水為根本，輔以結(jié)構(gòu)整體外包防水，在施工縫、新舊混凝土連接界面等部位為防水重點(diǎn)，附加防水層或采取其他防水加強(qiáng)措施為輔助[1-2]。而施工縫即新舊混凝土結(jié)合界面出現(xiàn)冷縫導(dǎo)致滲水是混凝土建筑滲漏中常見(jiàn)的難題。就施工縫而言，施工縫指的是在混凝土澆筑過(guò)程中，因設(shè)計(jì)要求或施工需要分段澆筑，而在先、后澆筑的混凝土之間所形成的接縫。施工縫并不是一種真實(shí)存在的“縫”，它只是因先澆筑混凝土超過(guò)初凝時(shí)間，而與后澆筑的混凝土之間存在一個(gè)結(jié)合面，該結(jié)合面就稱之為施工縫。施工縫處混凝土骨料集中，混凝土酥松，新舊混凝土接茬明顯，沿縫隙處容易滲漏水等[3]。

目前國(guó)內(nèi)關(guān)于施工縫防滲漏的研究和實(shí)踐，主要通過(guò)依靠止水帶（條）、膨脹止水條等材料進(jìn)行防水。沈雷鳴等[4]采用水性聚氨酯作為施工縫的內(nèi)在填充材料，施工縫交接處灌注水性聚氨酯，封閉混凝土微縫，在縫外側(cè)刷聚氨酯涂膜，后鋪貼防水卷材，防滲效果良好，為同類施工縫的防滲處理提供了一種方案。李保營(yíng)[5]在地下隧道通過(guò)防水卷材、外貼式止水帶、可注漿式鋼邊橡膠止水帶等多種措施結(jié)合，形成一整套的完整防水體系。王雪龍等[6]在長(zhǎng)沙地鐵2號(hào)線盾構(gòu)隧道管片施工縫采取灌注高滲透性環(huán)氧材料的辦法，使地鐵隧道達(dá)到了不滲水的目的。陳偉等[7]采用JSP止水條封閉裂縫，結(jié)合高壓注漿方法處理連云港市某水庫(kù)的泄水涵洞墻身施工冷縫，效果良好。張匯偉[8]采用在砂漿中摻加極少量鋁粉作為膨脹劑并涂嵌“遇水膨脹密封膠”（SM膠），解決了在沿海地區(qū)現(xiàn)澆水工構(gòu)筑物混凝土施工縫的防滲問(wèn)題。

總的來(lái)看，目前施工縫主要采用止水帶（條）、膨脹止水條等材料進(jìn)行防水。施工縫防水構(gòu)造主要有外貼式止水帶防水和中埋式止水帶防水兩類[9-12]。

但是新舊混凝土界面的不親和產(chǎn)生的冷縫，仍然是造成混凝土接縫滲漏水的主要原因，也是混凝土結(jié)構(gòu)防水的難題之一。如何在材料選擇、施工工藝上進(jìn)行新的嘗試，對(duì)新舊混凝土界面即“冷縫”進(jìn)行處理，以達(dá)到無(wú)滲漏的目的，減少后期堵漏的成本，就成為施工縫防滲漏的一個(gè)課題。

本文通過(guò)選用一種水性滲透型防水材料，配合相關(guān)防水施工工藝，應(yīng)用于地鐵工程某出入口施工縫的防滲漏處理中，對(duì)新舊混凝土界面和冷縫處理進(jìn)行一種新的嘗試，達(dá)到了無(wú)滲漏的使用效果。

2 工程介紹

福州地鐵2號(hào)線洪灣車站，站場(chǎng)主體為地下2層島式車站。洪灣站沿金祥路東西向設(shè)置站位，橫跨洪灣路，北側(cè)緊鄰橫江渡河，東南象限為金山碧水秋爽苑裙樓，西南象限為中庚國(guó)際華府裙樓。車站全長(zhǎng)208.5 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬19.7 m，端頭井寬度23.8 m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度約16.6 m，左端頭井基坑約18 m，右端頭井基坑深約18.4 m。車站設(shè)置4個(gè)出入口和2組風(fēng)亭，為地下1層建筑。其中3號(hào)出入口獨(dú)立設(shè)置在金祥路西側(cè)的站位南向地塊內(nèi)。車站采用明挖法施工，跨洪灣路口位置局部采用蓋挖法施工，洪灣站兩端區(qū)間采用盾構(gòu)法施工。至2017年11月底，洪灣車站的主體結(jié)構(gòu)已施工完成；尚有1號(hào)，2號(hào)風(fēng)亭和幾個(gè)出入口等工程還未完成施工，與之相關(guān)的結(jié)構(gòu)防水施工亦未完成?；炷两Y(jié)構(gòu)的施工縫等存在新舊混凝土結(jié)合界面的處理問(wèn)題。

3 具體施工

3.1 施工部位

福州地鐵2號(hào)線洪灣站3號(hào)出入口斜坡段底板施工縫約60 m長(zhǎng)，水平段頂板施工縫和兩側(cè)壁豎直施工縫約20 m長(zhǎng)，防水設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。

圖1 施工防水設(shè)計(jì)

3.2 水性滲透型防水劑性能(見(jiàn)表1)

表1 水性滲透型防水劑性能指標(biāo)

3.3 施工縫防滲漏施工工藝

（1）對(duì)施工縫混凝土界面進(jìn)行鑿毛，清理雜物，使得基層保持干凈。

（2）噴水濕潤(rùn)施工縫混凝土表面，噴水4遍以上。

（3）待施工縫混凝土界面無(wú)明水后，且處于潤(rùn)濕狀態(tài)下，噴灑水性滲透型防水劑2遍（噴灑使用防水劑前，應(yīng)先將防水劑儲(chǔ)存桶搖動(dòng)幾分鐘使之產(chǎn)生泡沫，再將桶內(nèi)溶液倒入專用噴霧器中備用）。

（4）24 h后用清水沖洗施工縫混凝土界面，清除水性滲透型防水劑置換出的混凝土有害物質(zhì)。

（5）澆筑混凝土前噴射摻有水性滲透型防水劑5‰的1∶2水泥漿一遍，厚度約3 mm。

（6）澆筑結(jié)構(gòu)混凝土。

3.4 施工流程

（1）材料準(zhǔn)備以及施工部位概況如圖2、圖3所示。

圖2 材料準(zhǔn)備

圖3 3號(hào)出入口斜坡段

（2）施工縫混凝土界面鑿毛如圖4、圖5所示。

圖4 工人在鑿毛

圖5 鑿毛后狀況

（3）用清水沖洗鑿毛后的混凝土表面（見(jiàn)圖6），去除雜物浮漿，沖洗干凈，使得表面保持濕潤(rùn)（見(jiàn)圖7）。

圖6 清水沖洗

圖7 保持潤(rùn)濕狀態(tài)的混凝土基面

（4）噴灑水性滲透型防水劑2～3遍，在前遍未干燥前再噴灑下一遍（見(jiàn)圖8、圖9）。

圖8 噴灑防水劑第一遍

圖9 噴灑第二遍

（5）24 h后清水沖洗混凝土表面，將防水劑置換出的有害物質(zhì)沖刷干凈（見(jiàn)圖10）。

（6）澆筑新混凝土前噴射摻有水性滲透型防水劑5‰的1∶2水泥漿一遍，厚度約3 mm（見(jiàn)圖11）。

圖10 清水沖刷 置換物

圖11 噴射摻有水性滲透型 防水劑5‰的1∶2水泥漿

（7）澆筑混凝土并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。

按施工工序完成的施工縫長(zhǎng)度約80 m，期間經(jīng)歷了福州多次長(zhǎng)時(shí)間的雨水和臺(tái)風(fēng)天氣考驗(yàn)，施工縫無(wú)滲漏。該施工方案初步解決了混凝土因新舊混凝土界面粘結(jié)不好出現(xiàn)的施工縫（冷縫）滲水問(wèn)題，提出了治理混凝土冷縫的一種方法，為解決混凝土結(jié)構(gòu)冷縫難題進(jìn)行了一次創(chuàng)新的應(yīng)用嘗試。

4 質(zhì)量管控措施

（1）防滲漏施工是一項(xiàng)專業(yè)性很強(qiáng)的工作，施工前必須做好技術(shù)交底和安全交底工作，施工人員必須經(jīng)過(guò)培訓(xùn)，并由熟練工人進(jìn)行操作。

（2）舊混凝土界面鑿毛應(yīng)徹底，表面的浮漿必須鑿除干凈。

（3）混凝土表面應(yīng)堅(jiān)實(shí)，若有蜂窩、麻面、酥松等，應(yīng)提前處理，修補(bǔ)缺陷。

（4）表面雜物要清理干凈，去除污漬、浮渣、灰皮、油漬。用清水沖洗施工縫混凝土界面，保持界面處于濕潤(rùn)狀態(tài)。

（5）噴灑水性滲透型防水劑時(shí)界面不能有明水。

（6）在澆筑新混凝土前1～2 h，水泥漿處于初凝狀態(tài)后，噴射摻有水性滲透型防水劑5‰的1∶2水泥漿一遍。

（7）施工溫度在5～40℃間均可施工，若天氣干燥（超過(guò)35℃），則應(yīng)在噴灑防水劑后每隔2 h在混凝土表面輕噴清水一遍，防止防水劑蒸發(fā)，保持溶液滲透性。

（8）要按照施工工藝進(jìn)行施工，噴灑要均勻全面，不留死角，保證施工質(zhì)量。

5 防水機(jī)理分析

在新舊混凝土的界面，舊混凝土已經(jīng)固結(jié)和失水，再次與新澆筑的混凝土接觸后，舊混凝土必然要吸收新混凝土中的水分而膨脹。新混凝土在界面處失水和收縮，此時(shí)新舊混凝土的微觀運(yùn)動(dòng)方向一致。當(dāng)舊混凝土再次失水收縮，新混凝土已固結(jié)，冷縫就出現(xiàn)。同時(shí)隨著混凝土中的水分的蒸發(fā)，會(huì)帶出混凝土中的有害物質(zhì)（如游離堿），有害物質(zhì)積附在界面處，形成新舊混凝土的不親和。

本文所使用的這種水性滲透型防水劑材料，經(jīng)過(guò)配合相關(guān)的施工工藝，應(yīng)用于福州地鐵2號(hào)線洪灣站3號(hào)出入口施工縫的防滲漏處理中，達(dá)到了無(wú)滲漏的使用效果。從應(yīng)用來(lái)看，材料在該工程施工縫防滲漏處理中起到了關(guān)鍵的作用。分析材料的特性，對(duì)其防滲的機(jī)理可做如下分析:

（1）作為一種水性防水劑，一方面其黏度低，表面張力小，滲透深度大，使得滲入深度層的混凝土密實(shí)度提高，封閉舊的混凝土表面，防止其吹水，同時(shí)提高滲透深度范圍內(nèi)的混凝土強(qiáng)度。另一方面界面劑滲透到新的混凝土里面，起卯榫作用，增強(qiáng)二者的粘結(jié)力。同時(shí)置換出滲透深度內(nèi)的混凝土有害物質(zhì)，使得混凝土表面仍保持親水性，能與新澆筑混凝土結(jié)合，即形成可呼吸界面。

（2）作為混凝土界面劑，它是一種強(qiáng)堿活性滲透劑。能夠深入混凝土毛細(xì)孔，其中含有的催化劑能與混凝土的游離堿進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，形成結(jié)晶。而且對(duì)堿、水和濕氣具有親和力，可沿滲水路徑生成像凝膠一樣的永久性防水密封基體，成為混凝土的一部分。對(duì)于舊混凝土，能夠進(jìn)行封閉，防止其毛細(xì)孔吸收新混凝土的水分而膨脹，同時(shí)又防止新混凝土失水早而達(dá)不到預(yù)期的水化效果。通過(guò)對(duì)新、舊混凝土孔隙的滲透結(jié)晶在界面上產(chǎn)生親和力，從而增強(qiáng)界面粘結(jié)力。它不是一種物理上的粘接，而是一種化學(xué)上的溶合，因此提高了新舊混凝土的粘接強(qiáng)度和在新舊結(jié)合面上的抗?jié)B透性能。

6 結(jié)束語(yǔ)

這種水性滲透型防水劑應(yīng)用于地鐵出入口施工縫防滲漏處理中效果良好，達(dá)到了無(wú)滲漏的目的，而且在后續(xù)的長(zhǎng)時(shí)間里未發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象。通過(guò)總結(jié)整個(gè)施工縫防滲漏的施工工藝流程，分析材料選擇、工藝方法等的相互協(xié)作關(guān)系與機(jī)理，在施工縫防滲漏處理過(guò)程中，材料固然重要，配套的施工工藝同樣至關(guān)重要，二者協(xié)同配合，才能保證新舊混凝土界面施工縫防滲漏的效果。同時(shí)相關(guān)的質(zhì)量管控措施必須到位。

總之，只有選擇性能良好的界面劑材料、配套的施工工藝，以及嚴(yán)格的質(zhì)量管控措施，施工縫防滲漏效果才會(huì)好，三者缺一不可。

本文所論述的這種水性滲透型防水劑配套相關(guān)的施工工藝以及質(zhì)量管控措施為混凝土施工縫的防滲漏處理提供了可借鑒的工程應(yīng)用參考。該型防水劑配合相關(guān)的施工工藝以及質(zhì)量管控措施形成了一個(gè)完整的施工方案，改變了傳統(tǒng)的覆蓋式防水理念，提高了混凝土自身的防水功能，增強(qiáng)了混凝土早期的自身養(yǎng)護(hù)能力，減少了混凝土收縮裂縫，有效延長(zhǎng)混凝土的使用壽命，施工簡(jiǎn)便，工期短，可根據(jù)需要采用噴涂或刷涂方式進(jìn)行。具有優(yōu)良的滲透性能，防水、防滲性能優(yōu)良，使用效果良好，將在今后各類混凝土結(jié)構(gòu)的施工縫界面處理中展現(xiàn)很好的應(yīng)用前景。