FS102 混凝土防水密實(shí)劑剛性防水施工關(guān)鍵技術(shù)

張寧

0 引言

FS102 防水密實(shí)劑是常見(jiàn)的建筑防水材料，其具有良好的水溶性，并且材料易于分散，添加到混凝土混合料中后，能夠通過(guò)化學(xué)反應(yīng)提高混凝土自身密實(shí)性，從而進(jìn)一步強(qiáng)化建筑工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。與此同時(shí)，F(xiàn)S102 防水材料能夠減緩混凝土材料收縮時(shí)間，因此可減少結(jié)構(gòu)裂縫，應(yīng)用效果顯著。為進(jìn)一步提高建筑項(xiàng)目地下工程防水施工效果，在經(jīng)過(guò)防水試驗(yàn)后決定是否在混凝土材料中添加FS102 材料，具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 FS102 防水密實(shí)劑特征

FS102 防水密實(shí)劑屬于改良混凝土材料的額外添加劑，此材料能夠與水泥析出物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而生成結(jié)晶體和凝膠體，填充混凝土結(jié)構(gòu)域中微小縫隙，對(duì)壓力水滲透產(chǎn)生有效抑制，提高混凝土抗?jié)B性、密實(shí)性和穩(wěn)定性，并且控制干縮裂縫。通過(guò)總結(jié)認(rèn)為，F(xiàn)S102 防水密實(shí)劑具有如下特征：

（1）FS102 防水密實(shí)劑是一種綠色環(huán)保材料，經(jīng)過(guò)IS014001 體系認(rèn)證，無(wú)害無(wú)毒，能夠有效降低污染。

（2）FS102 防水密實(shí)劑作為剛性防水材料，摻量少，具有良好分散性，將其余混凝土材料混合后，增強(qiáng)混凝土拌合物稠度，從而改善混凝土性能和保水性。

（3）添加FS102 防水密實(shí)劑后，水化反應(yīng)將更加充分，可有效避免大坍落度混凝土拌合物出現(xiàn)離析。

（4）能夠適應(yīng)FS102 防水密實(shí)劑與泵送劑、減水劑、防凍劑等材料，對(duì)鋼筋不會(huì)產(chǎn)生腐蝕，并且添加后能夠發(fā)揮良好防水性能，與混凝土承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件融為一體，結(jié)構(gòu)性能與防水性能保持高度一致，不影響混凝土強(qiáng)度的同時(shí)，具有抗?jié)B性能。

（5）采用FS102 防水密實(shí)劑后，防水時(shí)間與結(jié)構(gòu)壽命相同，不會(huì)出現(xiàn)提前老化，即使混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生滲漏，也會(huì)及時(shí)顯現(xiàn)出來(lái)，便于處理。

2 工程案例

2.1 工程概況

以廊坊市臨空經(jīng)濟(jì)區(qū)起步區(qū)11 個(gè)村街回遷安置區(qū)項(xiàng)目為例，其中我單位負(fù)責(zé)的科技創(chuàng)新區(qū)起步區(qū)A、B、C、D9、E、F 六個(gè)地塊，總占地面積約229 430m，總建筑面積677 818.17m，其中，地上建筑面積455 320.32m，地下建筑面積222 497.85m。本工程共計(jì)66 棟單體建筑，主要建筑物為11～14 層住宅樓與配套公建，車(chē)庫(kù)為地下1 層，主樓為2層地下室。采用剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)使用年限為50 年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，建筑物抗震設(shè)防烈度8 度。為保證本項(xiàng)目地下工程結(jié)構(gòu)防水功能，在地下工程開(kāi)展混凝土施工時(shí)添加FS102 防水密實(shí)劑，配合剛性防水施工技術(shù)，防水混凝土方量超過(guò)10 000m。

2.2 試驗(yàn)方法

施工前進(jìn)行試驗(yàn)，主要分析FS102 防水密實(shí)劑對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度、彈性模量、抗?jié)B性能的影響，試驗(yàn)方法如下：取地下工程混凝土施工所用硅酸鹽水泥（大于32.5MPa）進(jìn)行試驗(yàn)，F(xiàn)S102 防水密實(shí)劑摻和量分別為0%、0.21%和0.25%，測(cè)定規(guī)定齡期抗?jié)B性能。試驗(yàn)要求主要包括三個(gè)方面：

（1）材料要求：在試驗(yàn)過(guò)程中，保證所用水泥為同一個(gè)品牌、同一批次、同一強(qiáng)度。與此同時(shí)，混合料中石料的最大粒徑不能超過(guò)40mm，并且保證泵送時(shí)泥塊含量、含泥量、吸水率分別低于0.5%、1.0%和1.5%，其他材料則符合相關(guān)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（2）配合比要求：砂率控制在35%～40%，灰砂比控制在1:1.5，并且通過(guò)試驗(yàn)明確水灰比。

（3）根據(jù)是否泵送確定混凝土坍落度，非泵送混凝土坍落度控制在8～14cm，泵送混凝土則控制在14～ 20cm。材料配合比允許偏差見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)材料配合比允許偏差

通過(guò)總結(jié)工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)S102 防水密實(shí)劑添加到混凝土混合料中，如果采用人工拌和，時(shí)間一般不能低于5min。而如果強(qiáng)拌，則時(shí)間要在30s 以上。在此基礎(chǔ)上，如果運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生離析現(xiàn)象，要進(jìn)行二次拌和，觀察如果離析后坍落度已經(jīng)不符合施工規(guī)范以及要求，需要根據(jù)加入水泥砂漿（按原水灰比），或者通過(guò)摻入減水劑的方法進(jìn)行改進(jìn)，切記不可直接添加水。為確保地下工程混凝土施工質(zhì)量，本次試驗(yàn)按照混凝土養(yǎng)護(hù)要求開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，分別與第3d、第7d、第14d、第28d 對(duì)FS102 防水密實(shí)劑三種摻和量試塊進(jìn)行檢測(cè)，計(jì)算抗壓強(qiáng)度、彈性模量，并于28d 后統(tǒng)一對(duì)三組試塊抗?jié)B結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

隨著時(shí)間的變化，三組試塊混凝土抗壓強(qiáng)度變化曲線如圖1 所示。

圖1 不同摻和量混凝土試塊抗壓強(qiáng)度變化情況

從上圖曲線變化中可以看到，不同F(xiàn)S102 防水材料摻和量混凝土抗壓強(qiáng)度隨著時(shí)間變化而增長(zhǎng)，三種摻和量增長(zhǎng)規(guī)律比較相對(duì)一致。在14d 前，三種情況混凝試塊抗壓強(qiáng)度均有明顯提升，在14～28d 內(nèi)強(qiáng)度雖然也在提升，但較之前相比速率明顯變緩。與此同時(shí)，14d 后用量越高的強(qiáng)度反而越低，如果假定0%摻和量的試塊抗壓強(qiáng)度為基準(zhǔn)值，0.21 摻和量基準(zhǔn)值為95%，0.25%摻和量基準(zhǔn)值為92%，則0.21%摻和量14d 抗壓強(qiáng)度為102.4%，0.25%摻和量14d 抗壓強(qiáng)度為92.4%。

2.3.2 彈性模量檢測(cè)結(jié)果

通過(guò)本次檢測(cè)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，混凝土彈性模量會(huì)隨著時(shí)間延長(zhǎng)而變大，且三種摻和量增長(zhǎng)規(guī)律一致（如圖2 所示）。圖2 中曲線變化可以說(shuō)明，F(xiàn)S102 材料摻和量增多后，彈性模量也隨之增大，如果將0%摻和量作為基準(zhǔn)值，則0.21%和0.25%摻和量混凝土試塊彈性模量分別為基準(zhǔn)值的101.4%、100.2%。

圖2 不同摻和量混凝土試塊彈性模量變化情況

2.3.3 抗?jié)B性能

本次試驗(yàn)28d 后三組試塊抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 三種摻和量混凝土試塊抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果

綜合上述結(jié)果，0.21%摻和量和0.25%摻和量抗?jié)B試驗(yàn)等級(jí)均達(dá)到P12，從施工經(jīng)濟(jì)成本角度看，為進(jìn)一步節(jié)省材料費(fèi)用，選擇0.21%摻和量即可滿足地下工程防水施工要求，且最為經(jīng)濟(jì)合理。

3 FS102 材料剛性防水施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 施工準(zhǔn)備

本項(xiàng)目地下工程防水施工工藝主要包括FS102 材料摻和量試驗(yàn)→施工準(zhǔn)備→混合料攪拌→混合料運(yùn)輸→混凝土澆筑→混凝土振搗→結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)。為保證防水性能的充分發(fā)揮，添加FS102 必須進(jìn)行充分振搗，保證振搗時(shí)間合理，泛漿不起泡為最佳狀態(tài)，避免出現(xiàn)欠搗或過(guò)搗現(xiàn)象。在混凝土澆筑前，要對(duì)施工縫（垂直縫和水平縫）中雜物以及表面浮漿進(jìn)行徹底清理，先涂抹FS101 型防水砂漿，然后鋪設(shè)FS102 防水砂漿（厚度10～30mm），然后再進(jìn)行防水混凝土澆筑（按0.21%摻和量）。在此基礎(chǔ)上，采用膨脹止水帶（具備緩脹性能），保證1 周內(nèi)膨脹率低于最終膨脹率的60%，然后在預(yù)留槽內(nèi)安裝防水密封條，保證安裝到位、牢靠。為進(jìn)一步提升防水效果，施工前提前安裝止水鋼板，安裝牢固，且做好安全措施，避免脫落。

3.2 混凝土澆筑

3.2.1 基礎(chǔ)及底板澆筑

此部分采用分層澆筑方法，逐層水平推進(jìn)，注意合理控制每層澆筑厚度，本工程每層厚度低于40cm，且每層澆筑時(shí)間間隔低于上層初凝時(shí)間（60～90min）。上下層澆筑時(shí)注意觀察接茬處部位情況，保證振搗到位。為強(qiáng)化混凝土流動(dòng)性，根據(jù)需要進(jìn)行二次振搗。

3.2.2 墻體澆筑

本建筑地下墻體厚度為25cm，凈高5m，落差相對(duì)較大，混凝土澆筑施工具有一定難度，在澆筑前對(duì)施工縫進(jìn)行檢查，徹底清理，防止發(fā)生爛根現(xiàn)象。為降低澆筑難度，本工程在施工時(shí)在墻體底層先澆筑同等強(qiáng)度的水泥砂漿（添加FS102 防水材料），澆筑厚度為5cm，并且采用長(zhǎng)條流水作業(yè)方式，實(shí)行分段澆筑方法，勻速提升，且控制每層澆筑厚度，在上層混凝土初凝前完成澆筑。在此過(guò)程中，重視洞口、預(yù)埋套管位置澆筑，保證兩側(cè)同步振搗、均勻澆筑。墻體混凝土澆筑結(jié)束后對(duì)上口位置進(jìn)行仔細(xì)觀察，如發(fā)現(xiàn)多余鋼筋，則及時(shí)予以處理。結(jié)合設(shè)計(jì)標(biāo)高，對(duì)墻體表面進(jìn)行找平。

3.2.3 柱體澆筑

大量地下工程混凝土澆筑實(shí)踐證實(shí)，柱體混凝土澆筑易產(chǎn)生“蜂窩”，為防止此類問(wèn)題，本工程參照墻體澆筑方法，柱根底部先澆筑同等級(jí)強(qiáng)度防水水泥砂漿，厚度同樣為5cm，然后再進(jìn)行后續(xù)澆筑。為防止地下工程柱體混凝土澆筑出現(xiàn)混合料離析情況，嚴(yán)格按照施工要求控制自由傾落高度，本工程將此項(xiàng)指標(biāo)水平控制在2m 之內(nèi)。有研究認(rèn)為，如果超出上述范圍，則設(shè)置流槽。除此之外，在進(jìn)行柱體澆筑時(shí)，本工程結(jié)合剛性防水施工規(guī)范，對(duì)結(jié)構(gòu)收縮沉降情況進(jìn)行分析，根據(jù)混凝土自身特性的收縮沉降作用，于初凝前對(duì)柱體上部位置開(kāi)展二次振搗，從而進(jìn)一步加強(qiáng)柱體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，確保柱體結(jié)構(gòu)完整。

3.2.4 頂板澆筑

此處混凝土澆筑浮鋪厚度應(yīng)該稍微高于板厚，于振搗后對(duì)其進(jìn)行抹平處理，由于頂板位置的特殊性，澆筑時(shí)禁止使用振搗棒進(jìn)行攤鋪。采用“趕漿法”進(jìn)行梁和板的澆筑，沿著次梁方向，先澆筑梁，根據(jù)梁高進(jìn)行階梯形分層澆筑，澆筑到板底時(shí)梁和板合筑。

3.3 結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)

通過(guò)總結(jié)本工程施工情況認(rèn)為，為確保防水混合料澆筑質(zhì)量，需要保證混凝土內(nèi)部鋼筋不與模板接觸，因此要做好固定，并且在螺栓（固定模板用）上方焊接止水圈，形狀最好是長(zhǎng)方形。待模板拆除后，對(duì)密封溝槽進(jìn)行檢查，確保其密封性。與此同時(shí)，連續(xù)澆筑，盡量防止形成施工縫。FS102 混凝土剛性防水施工完成混凝土澆筑后，在適宜時(shí)間開(kāi)展養(yǎng)護(hù)工作，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不低于FS102 型密實(shí)防水混凝土澆筑結(jié)束并凝固后，立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，按要求養(yǎng)護(hù)時(shí)間超過(guò)2 周。本次地下工程混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)合不同位置情況，采用不同養(yǎng)護(hù)方法，其中地下框架和墻體噴灑養(yǎng)護(hù)液，底板位置采取澆水方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，頂板澆水后采用塑料薄膜對(duì)其進(jìn)行覆蓋。

4 施工效益分析

在地下工程混凝土施工中，如果采用FS102 防水密實(shí)劑作為剛性防水材料，需要重視材料的混合比，并且保證混凝土振搗質(zhì)量，兩者是剛性防水的關(guān)鍵，也是影響結(jié)構(gòu)抗?jié)B效果的主要因素。本工程采用FS102 混凝土防水材料的同時(shí)，對(duì)剛性防水施工工藝以及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行不斷優(yōu)化，不僅節(jié)省大量人力成本，同時(shí)在規(guī)定工期內(nèi)高質(zhì)量完成地下結(jié)構(gòu)防水施工。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證實(shí)，采用0.21%摻和量FS102 防水材料，施工環(huán)境因素對(duì)防水施工幾乎不產(chǎn)生影響，且地下結(jié)構(gòu)防水效果能夠滿足施工設(shè)計(jì)規(guī)范和施工要求，達(dá)到預(yù)期防水效果。從施工成本情況看，與傳統(tǒng)防水技術(shù)相比，采用FS102 防水密實(shí)劑，不僅能夠提高防水效果，同時(shí)節(jié)省接近25%的材料造價(jià)成本，受到監(jiān)理單位和業(yè)主的一致認(rèn)可和好評(píng)，符合施工效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的需要。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，將FS102 型防水密實(shí)劑應(yīng)用到建筑項(xiàng)目地下工程混凝土施工中，可提高混凝土結(jié)構(gòu)密實(shí)性，并且提高抗?jié)B性能，有效避免混凝土早期收縮作用，從而控制裂縫。通過(guò)對(duì)上述工程的總結(jié)認(rèn)為，為確保FS102 材料摻和量科學(xué)合理，要在施工前開(kāi)展抗壓強(qiáng)度、彈性模量以及抗?jié)B性能試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定防水材料摻和量。與此同時(shí)，結(jié)合施工要求，對(duì)剛性防水施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行不斷改進(jìn)，做好施工準(zhǔn)備，完善施工工藝，同時(shí)對(duì)混凝土澆筑進(jìn)行嚴(yán)格控制，并做好養(yǎng)護(hù)工作，從而最大程度發(fā)揮FS102 混凝土防水密實(shí)劑的防水作用，為建筑地下工程混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量提供更多保障。