軟土隧道施工縫填復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料防水性能研究

高雪峰

（中鐵十七局集團(tuán)第一工程有限公司，山東 青島 266555）

1 引言

在軟土隧道施工中，縫填質(zhì)量直接影響軟土隧道施工質(zhì)量。結(jié)合以往研究表明，影響軟土隧道施工縫填質(zhì)量中最關(guān)鍵的因素就是填縫涂料的防水性能，因此，研究軟土隧道施工縫填常用的復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料具有現(xiàn)實(shí)意義。我國(guó)針對(duì)軟土隧道施工縫填復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料防水性能的研究，普遍停留在理論層面，缺乏防水等級(jí)以及實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的評(píng)價(jià)。本文旨在通過(guò)明確復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料的防水性能，為隧道施工縫填的防水設(shè)計(jì)提供現(xiàn)實(shí)意義的數(shù)據(jù)以及經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步提高軟土隧道施工縫填質(zhì)量。

2 復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料簡(jiǎn)介

取樣分析由硅酸鹽水泥構(gòu)成的復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料，發(fā)現(xiàn)其中含有大量由人工化學(xué)反應(yīng)方式合成的優(yōu)質(zhì)石英砂，因此，物質(zhì)的活化性能相對(duì)較高。在常溫情況下，復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料呈灰色粉末狀，使用時(shí)可取適量粉末與水調(diào)制成膠狀，借助水體滲透力，使涂料滲透到混凝土施工的角落。復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料在細(xì)微的混凝土裂縫中流動(dòng)，不僅可起到填充作用，在傳輸過(guò)程中涂料產(chǎn)生一定的物化反應(yīng)，還會(huì)形成一種不溶于水的結(jié)晶類物質(zhì)。此種結(jié)晶體在混凝土墻體或縫隙中呈現(xiàn)枝蔓狀，與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，從而起到封閉防水的作用。同時(shí)，形成的防水層不僅能防止不同物質(zhì)對(duì)主體隧道的侵蝕，還能通過(guò)攔截雜質(zhì)，達(dá)到防水、耐腐蝕的目的，進(jìn)而在軟土地基層形成一層保護(hù)鍍膜，增加施工中混凝土的承載能力與組織結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

本文研究的復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料中含有活性物質(zhì)，粉刷后能夠自主地堵塞滲水通道，提升施工隧道防滲能力。當(dāng)涂料處于干燥狀態(tài)時(shí)，其中的防水因子會(huì)休眠，不產(chǎn)生上述作用，遇水后才能重新生成防水結(jié)晶。綜上所述可知，復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料材料性能長(zhǎng)期存在于施工過(guò)程中。

3 軟土隧道施工縫填復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料防水性能

3.1 復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料抗?jié)B機(jī)理

分析軟土隧道施工縫填復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料防水性能，必須預(yù)先明確復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料抗?jié)B機(jī)理。利用該防水涂料在自然條件中會(huì)發(fā)生水化反應(yīng)，達(dá)到復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂層基體的結(jié)晶效果，完成軟土隧道施工縫填，起到抗?jié)B作用。此過(guò)程中的水化反應(yīng)可通過(guò)下述化學(xué)方程式表示，如公式（1）所示。

以上為復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料抗?jié)B機(jī)理。

3.2 復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料一字縫與T 字縫測(cè)試

在明確復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料抗?jié)B機(jī)理的基礎(chǔ)上，針對(duì)軟土隧道施工縫填復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料防水性能提出兩種測(cè)試方法，分別是一字縫測(cè)試與T 字縫測(cè)試。在一字縫測(cè)試中，假定錯(cuò)位量為S，水壓為P，那么，水壓P 隨接縫張開(kāi)量L逐漸減小，水密性強(qiáng)，反之則弱。在T 字縫測(cè)試中，水壓曲線一般情況下都會(huì)存在拐點(diǎn)以及最大水壓值。當(dāng)接縫張開(kāi)量L 數(shù)值較大時(shí)，復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料的漏水點(diǎn)一般在水平接縫處，由于復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料的逐漸壓縮，漏水點(diǎn)會(huì)由水平接縫處向垂直接縫處逐漸轉(zhuǎn)移。T 字縫測(cè)試的水平接縫與垂直接縫控制水壓分布情況呈相對(duì)獨(dú)立關(guān)系，水壓曲線的拐點(diǎn)位置即為水平接縫控制與垂直接縫控制水壓相同的位置。

3.3 復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料在施工縫填中的性能參數(shù)

完成復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料一字縫與T 字縫測(cè)試后，考慮到該防水涂料在施工縫填中會(huì)受到擠壓形成接觸應(yīng)力，進(jìn)而改變防水性能。因此，將復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料斷面放在顯微鏡下，經(jīng)過(guò)多次網(wǎng)格細(xì)化以及微調(diào)，對(duì)斷面進(jìn)行壓縮10mm 的模擬分析，得出該防水涂料斷面模擬示意圖，如圖1所示。

圖1 復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料斷面模擬示意圖

根據(jù)圖1 測(cè)試出復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料在施工縫填中斷面性能參數(shù)，如表1 所示。

表1 復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料在縫填中斷面性能參數(shù)

根據(jù)表1 可知，復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料接觸應(yīng)力越大，該涂料的開(kāi)孔率越小，證明復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料在施工縫填中所受的接觸應(yīng)力越大，其防水性能越好。

3.4 判斷復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料在縫填中的防水性能

通過(guò)計(jì)算復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料在縫填中的抗?jié)B系數(shù)，判斷其防水性能。設(shè)抗?jié)B系數(shù)的計(jì)算表達(dá)式為P，H 指復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料在軟土隧道施工縫填中能承受的最大水壓力，可得公式（2）。

通過(guò)公式（2），得出防水涂料在縫填中的抗?jié)B系數(shù)，以此為依據(jù)，劃分復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料的防水等級(jí)，如表2 所示。

表2 復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料的防水等級(jí)

結(jié)合表2 所示，以抗?jié)B等級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)，判斷復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料在縫填中的防水性能。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)研究軟土隧道施工縫填復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料的防水性能，能解決對(duì)其防水性能判斷不明確的問(wèn)題。應(yīng)針對(duì)復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料的防水等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，加大在軟土隧道施工縫填中的應(yīng)用力度。截止目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)軟土隧道施工縫填復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料防水性能研究仍存在一些問(wèn)題，還要進(jìn)一步研究該防水涂料的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高復(fù)合型滲透結(jié)晶防水涂料的綜合性能。