建筑工程地下室防滲漏技術(shù)研究與應(yīng)用

何文學 劉長清 范炳權(quán)

（四川航焱建筑工程有限責任公司，四川 成都 530028）

0 引言

建筑工程地下室裂縫產(chǎn)生的原因多種多樣，包括荷載裂縫、溫度裂縫、干縮裂縫、腐蝕裂縫、沉降裂縫等[1]。國內(nèi)外對地下室裂縫還沒有進行針對性控制的專門措施。該文結(jié)合混凝土材料性質(zhì)及現(xiàn)場施工實際情況，對建筑工程地下室情況進行了施工工藝總結(jié)，提出了防止混凝土結(jié)構(gòu)地下室開裂的施工技術(shù)。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)主要包括設(shè)置后澆帶、膨脹加強帶和間歇式加強帶，并摻加粉煤灰、聚丙烯纖維和外加劑[2]以優(yōu)化混凝土配合比；采用防水混凝土，設(shè)置后澆帶。由于連續(xù)膨脹加強帶耐震抗裂，有利于環(huán)保，因此目前更多的是采用連續(xù)膨脹加強帶來代替?zhèn)鹘y(tǒng)施工的后澆帶[3]。然而，目前行業(yè)內(nèi)采用的加強帶還停留在比較初級的階段，不能滿足大型建筑工程的需要，通常還需要不斷增加其他措施來提高建筑的防水效果。

2 混凝土開裂滲水及控制技術(shù)應(yīng)用

2.1 混凝土工作及開裂模式

根據(jù)GB50496—2018《大體積混凝土施工標準》[4]中外約束系數(shù)（如公式（1）和表1 所示），混凝土澆筑體的約束系數(shù)Ri（t）、地基阻力系數(shù)Cx和澆筑長度成正比，與澆筑體厚度和當量彈性模量E（t）成反比，約束系數(shù)越大，開裂風險越高。如公式（1）所示。

表1 地基阻力系數(shù)標準值

式中：L為混凝土澆筑長度，單位是mm；H為混凝土澆筑體的厚度，單位是mm；Cx為地基阻力系數(shù)，單位是N/mm3。

混凝土徐變特性和大體積澆筑引起的水化熱反應(yīng)等可能造成混凝土裂縫，這些裂縫會以各種不同情況出現(xiàn)，如圖1 所示。

圖1 裂縫不同類型的走向示意

2.2 防水滲透試驗及數(shù)據(jù)分析

為準確反映地下室滲水工況，該文進行了防水滲透測試試驗[5]。選取抗裂硅質(zhì)型防水劑和混凝土試塊進行抗?jié)B試驗，有關(guān)材料數(shù)據(jù)見表2。

表2 混凝土試塊參數(shù)表

滲水方式是把試塊進行淋水和浸泡，通過28d 的養(yǎng)生時間后觀察試塊的浸濕范圍。試驗結(jié)果對比如圖2 所示。

圖2 混凝土試塊滲水浸濕面積統(tǒng)計圖

由圖2 可知，1#、5#滲水面積最大，均在40cm2以上，而2#、3#這2 塊試件則表現(xiàn)出較強的抗水性，4#、6#試塊居于中間。對滲水面積的多少，規(guī)范中并沒有明確定義。該文為分析地下室防滲漏及其應(yīng)對措施，將滲水面積超過30cm2的試塊檢驗結(jié)果認定為質(zhì)量不合格，需要防滲加固。6 件試塊的測試結(jié)果的詳細數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表3。根據(jù)表3 繪制數(shù)據(jù)散點圖，并將滲水情況趨勢線連接繪制，如圖3 所示。

圖3 不同時間段混凝土試塊累計吸水量趨勢圖

表3 混凝土累計吸水量歲齡期增長變化統(tǒng)計表

從圖3 可以看出，養(yǎng)護3d 到養(yǎng)護28d 后的效果顯示，整體吸水情況呈上漲趨勢并且大致服從線性分布趨勢。隨著時間的增加，后期試塊的吸水率增長相對較小，更多的是來自于早期的階段[6]，因此在實際施工過程中應(yīng)重點考慮對地下室結(jié)構(gòu)的初期防水。

3 施工滲漏點分析

3.1 滲漏及開裂排查

南充市鐵投·錦繡瀾庭項目所處的建筑地下室工程混凝土配合比見表4。在該配合比之下，所有地下室結(jié)構(gòu)施工均按表4 進行。施工后發(fā)現(xiàn)滲漏情況，具體見表5。

表4 混凝土配合比

表5 滲漏排查匯總表

表5 數(shù)據(jù)表明，滲漏現(xiàn)象非常顯著。為全力排查滲漏原因，該文進行了有關(guān)混凝土材料的試驗分析。將現(xiàn)場同配比的混凝土試塊進行同條件養(yǎng)護，然后進行立方體抗壓試驗、軸心抗壓試驗、單軸拉伸試驗和單軸壓縮試驗。壓縮急拉伸試驗加載方式如圖4、圖5 所示。

圖4 拉伸試驗加載方式

圖5 壓縮試驗加載方式

拉伸試驗加載均采用波浪形線性增加，再線性卸載[7]。通過試驗得出如下結(jié)論：1）地下室混凝土結(jié)構(gòu)的基本力學試驗表明，從混凝土開始承受軸載作用時便出現(xiàn)不同程度的自損傷，導致混凝土內(nèi)部出現(xiàn)不同程度的裂縫。2）為了更好地解決裂縫問題，從混凝土材料自身徐變問題入手，進一步探究徐變影響及控制徐變造成的影響。3）通過取消后澆帶，對地下室的滲漏點進行全面檢查，并改用膨脹加強帶的方式來改進地下室滲漏質(zhì)量問題。

3.2 質(zhì)量問題分析

由于地下室外墻整體屬于薄壁結(jié)構(gòu)，本身防水性能有限，因此施工中選用模板時必然會用到對拉螺栓。當混凝土澆筑不連續(xù)進行時，就會出現(xiàn)冷縫，進而形成天然的空隙。地下室外墻開裂模型如圖6 所示。

圖6 模板及鋼筋對地下室外墻結(jié)構(gòu)開裂擾動的形成模型

考慮混凝土徐變，運用極限收縮法進行膨脹加強帶的極限拉應(yīng)力計算。需要先計算溫差。將現(xiàn)場澆筑溫度取平均值T=23℃，根據(jù)公式（2）進行混凝土收縮徐變的應(yīng)力計算。

以90 天（t=90）為例計算混凝土的收縮徐變，可以得出總溫差在-41.6℃。這個計算結(jié)果表明，在地下室結(jié)構(gòu)施工完成后的3 個月內(nèi)，混凝土的溫差將達到40℃，這樣大的溫差會直接引起混凝土開裂，進而出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

3.3 防滲漏技術(shù)研究

通過將傳統(tǒng)施工方法中的后澆帶改進為連續(xù)膨脹加強帶+間斷鋼板止水帶的組合形式，并通過優(yōu)化混凝土頂板施工的材料配合比等方式進行施工工藝的改進，有效利用鋼筋與混凝土的共同作用機制。通過摻加粉煤灰、聚丙烯纖維等外加劑措施優(yōu)化混凝土配合比，降低大體積混凝土的水化熱，增強混凝土的抗裂性能，同時提高混凝土的密實性和澆筑過程的可操作性。鋼板止水帶和膨脹加強帶的組合使用結(jié)構(gòu)示意圖如圖7 所示。

圖7 膨脹加強帶+鋼板止水帶施工技術(shù)結(jié)構(gòu)圖

3.5 工程應(yīng)用

該文依托四川省南充市鐵投·錦繡瀾庭項目五標段工程項目進行施工應(yīng)用，設(shè)防體系采用結(jié)構(gòu)自防水+卷材防水層（外防）+構(gòu)造防水體系，對地下室設(shè)置膨脹加強帶，并結(jié)合混凝土自身防開裂相關(guān)原理和配合比進行優(yōu)化設(shè)計，將該項目施工的地下室滲水情況數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計對比，檢查滲漏處提升情況，見表6。

表6 地下室滲水檢查統(tǒng)計對比表

從表6 可以看到，該文所述技術(shù)手段可以較好地改善整個地下室滲漏問題，表明該文對混凝土材料的性能研究所推出的滲水、吸水等材性規(guī)律、混凝土結(jié)構(gòu)受載后的力學效果及防水規(guī)律是客觀、科學且有效的，能夠在實際工程運用中得到驗證。

4 結(jié)論

建筑工程中地下室發(fā)生滲漏時，應(yīng)當對混凝土材料做出充分的材性分析，選取適當?shù)呐浜媳龋瑫r采用連續(xù)膨脹加強帶與間斷式鋼板止水帶的形式進行布置，可有效改善房屋滲漏狀況。由于結(jié)構(gòu)養(yǎng)護中期及后期，整個工程的防水質(zhì)量將不再大幅度上升，因此在實際工程應(yīng)用中，應(yīng)當在結(jié)構(gòu)施工初期階段密切關(guān)注防水、防護措施的使用。