建筑物混凝土結構自防水方式的試驗探究

王嵩

（遼寧省水資源管理集團有限責任公司，遼寧 沈陽 110003）

國內(nèi)建筑物建設規(guī)模及工程體量普遍較大，地下結構作為根基是影響整體質(zhì)量的關鍵。為確保建筑物系統(tǒng)穩(wěn)定性及整體品質(zhì)，地下建筑物的防水質(zhì)量尤為重要。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，在我國有超過80%的建筑遭受著不同程度滲漏水的侵害與影響，而地下建筑物的滲漏水現(xiàn)象則尤為突出，并逐漸成為影響建筑質(zhì)量的主要因素之一。地下室滲漏問題主要集中在混凝土后澆帶、施工縫、底/頂板、剪力墻裂縫，以及混凝土疏松、振搗不充分等結構部位[1，2]。目前，傳統(tǒng)建筑薄膜卷材防水技術（“雨衣式/面式”），由于其施工繁瑣、復雜防水節(jié)點多、處理難度高、耐久性差，與此同時，施工過程中的搭接縫多、底板卷材容易開裂，極易導致“串水”而造成整個防水系統(tǒng)失效，而且后期維修難度大、成本高、耗時長。因此，研究一種新型的綜合防水技術與方案顯得尤為必要。

1 方案設計

對比傳統(tǒng)防水方式及其施工材料因素造成的防水失效問題，在水利工程及建筑防水施工中，擁有抗?jié)B性能的混凝土起到至關重要的作用。建筑物結構混凝土性能劣化，究其原因主要為長期處于惡劣的自然環(huán)境中（如嚴寒、臨海地區(qū)等），而凍融劣化破壞、氯離子和硫酸根離子腐蝕等被認為是影響混凝土耐久性的主要因素[3，4]。本文從建筑物結構本身出發(fā)，從提高混凝土結構綜合性能的角度出發(fā)，以一種“內(nèi)摻+外涂”的施工方式，添加新型納米防水材料，有效提升混凝土的整體力學性能，達到綜合防水的效果和目的，以改善并解決地下滲漏水問題，確保建筑物整體防水系統(tǒng)及結構本身質(zhì)量安全、使用壽命可靠。

2 材料選用

2.1 SJ自愈型無機增殖劑

SJ自愈型無機增殖防水劑是以無定形活性硅為主，輔以水化熱抑制成分和微膨脹劑的天然無機防水材料，具有增密、防裂、抗?jié)B、裂縫自愈、提高耐久性等功能。這種特殊的活性硅增殖防水劑，是借助空氣中的水分或建筑物結構內(nèi)部水源，使其與水泥中的氫氧化鈣反應，生成不可溶的枝蔓狀水化硅酸鈣晶體，填充至混凝土內(nèi)部滲水通道及毛細孔隙中，遏止游離態(tài)氫氧化鈣的流失。隨著硅酸鈣結晶體的不斷重復繁殖，混凝土的密實度得到不斷增強，在提高其耐久性的同時，使其溫度裂縫、收縮裂縫得到了自愈，形成了高密性、不透水軀體結構，從而達到了永久性的結構防水。反應原理：X-SiO3+mCa（OH）2+nH2O→mCaO·SiO2·nH2O+X-OH。

2.2 納米硅酸鹽浸透性改質(zhì)劑

清華大學技術團隊研發(fā)的SK納米硅酸鹽浸透性改質(zhì)劑[5-8]，可以深入滲透到混凝土內(nèi)部3～5 cm，內(nèi)含納米級硅離子可以跟混凝土中的鈣離子發(fā)生化學反應，抑制碳酸氣體、氯離子及水等劣化因子的侵入，提高混凝土密實性和強度，延長結構壽命。

3 混凝土抗?jié)B性測試

3.1 試驗方法

為探究SJ無機增殖劑（內(nèi)摻型）和SK納米硅酸鹽溶液（外涂型）單獨或共同使用對混凝土抗?jié)B性能的影響，現(xiàn)設定基準、內(nèi)摻、外涂和內(nèi)摻+外涂共4組進行對比試驗測試。

試驗測試方法按T/CECS 848-2021《無機水性滲透結晶型材料應用技術規(guī)程》有關規(guī)定執(zhí)行：所有試件標準養(yǎng)護至28 d，一半試件作為基準組留置于標養(yǎng)室繼續(xù)養(yǎng)護至36 d；另一半試件作為受檢試件從養(yǎng)護室取出，放置于溫度為（20±2）℃、相對濕度為（60±5）%的恒溫恒濕環(huán)境中養(yǎng)護1 d，然后在受檢試件的迎水面下方墊不銹鋼條，朝下在SK溶液中浸泡1 d，液面應高出試件10 mm以上，取出后，用濾紙抹去表面附著液，繼續(xù)標準養(yǎng)護6 d備用。按照GB/T 50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》有關規(guī)定進行試驗[9]，并測定平均滲透高度。

3.2 混凝土配合比

參與測試各組試件的混凝土配合比，按照T/CECS 848-2021要求進行，具體如表1所示。

表1 試驗各組混凝土配合比

3.3 試件成型及養(yǎng)護

抗水滲透壓力試驗用混凝土試件尺寸為上表面直徑175 mm，下表面直徑185 mm，高150 mm的圓臺體，浸泡及養(yǎng)護按照GB/T 50082-2009要求進行：基準組和內(nèi)摻組標準養(yǎng)護36 d（28 d+1 d+1 d+6 d）；外涂組和內(nèi)摻+外涂組標準養(yǎng)護28 d，室內(nèi)干養(yǎng)護1 d，SK溶液中浸泡1 d（成型面向下，且浸入液面高出試件不少于10 mm），取出后標準養(yǎng)護6 d。

3.4 結果及分析

內(nèi)摻SJ無機增殖劑和外涂SK納米硅酸鹽溶液對基準混凝土抗水壓滲透性能影響的試驗研究，結果如表2所示。

表2 對基準混凝土抗水滲透壓力的影響結果

同配合比參數(shù)條件下，表2試驗結果表明：1）基準混凝土外涂SK溶液，滲透高度比為46%，即滲水高度降低54%；2）基準混凝土摻加無機增殖劑或和外涂SK溶液共用后，內(nèi)摻組無機增殖劑滲透高度比為82%，即滲水高度降低18%；3）無機增殖劑和外涂SK溶液復合使用后滲透高度比為39%，即滲水高度降低61%。由此得出，內(nèi)摻SJ無機增殖劑和外涂SK溶液對基準混凝土的抗水滲透性能均有不同程度的提高，其中以兩者復合使用時的抗?jié)B性能改善最為顯著。

4 混凝土致密性測試

通常情況下，混凝土表面抗壓強度與其致密性成正相關，混凝土越密實，其抗壓強度越高。與此同時，混凝土致密性的增強，也就意味著其內(nèi)部細微縫隙的減少及抗?jié)B能力的增強[10]。為再次驗證SK納米硅酸鹽溶液對混凝土表面抗?jié)B性能的影響，現(xiàn)單獨設置空白組及外涂試驗組，通過測試混凝土外表面抗壓強度的變化來間接推斷其結構致密性及抗?jié)B性的變化。試件制備與上文相同?；鶞士瞻捉M與噴涂1遍、噴涂2遍SK納米硅酸鹽溶液后，混凝土強度的測試結果見表3，圖1，2。

圖1 回彈強度增長值

表3 混凝土強度回彈測試值 MPa

測試結果表明：噴涂SK納米硅酸鹽溶液以后，混凝土表面回彈強度相比于空白組，1周后強度迅速提升，4周后強度增長速率放緩但仍在增長；6周后，空白組強度增長率僅為3.29%，噴涂1遍的增長率為14.28%，噴涂2遍的增長率為15.32%，且在測試期間一直保持增長態(tài)勢。由此可知，混凝土表面使用SK溶液后養(yǎng)護時間越長，材料滲透深度越深，混凝土強度越大；繼而得出，其致密性及抗?jié)B防水性能，也隨著SK溶液的使用而增強，且材料的滲透深度越深，混凝土結構的自防水性能越強。

圖2 回彈強度增長率

5 結語

普通防水材料的使用壽命遠不及結構混凝土自身，為改善依靠建筑物表面“貼皮式”抗?jié)B防護的傳統(tǒng)做法，本文提出的“內(nèi)摻+外涂”式結構自防水，一方面通過混凝土拌合添加無機增殖劑，修復其內(nèi)部結構細微裂縫；另一方面通過外涂納米硅離子溶液的方式，改善混凝土表面密實性、抑制結構表面裂縫的產(chǎn)生，提高混凝土的抗折抗壓、耐腐蝕、抗凍融、抗氯離子等耐久性能。內(nèi)外結合，有效避免了傳統(tǒng)防水的弊端，達到永久抗?jié)B、綜合提高建筑物整體防水及使用壽命的良好效果。