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为了保证地下工程在峻工后的正常使用,以及减少维护费用,解决好地下工程的防渗漏工作是关键。通过对一些地下工程施工过程及竣工后使用情况的调查,发现造成地下工程渗漏的主要原因就是防水层质量不可靠,而混凝土自身又存在诸多问题,使抗渗能力大打折扣。防水层质量不过关,主要是材料方面和施工方面的原因,也有设计方面的问题。笔者主要从提高混凝土本身抗渗能力的方面进行探讨。
按防水工程的重要性,地下工程的防水等级分为四级,不管哪个防水等级,结构自防水是根本防线,因此在施工中分析影响防水混凝土自防水效果的相关因素,采取相应预防措施,改善混凝土自身的抗渗能力,成为施工人员关注的重点。
防水混凝土的自防水效果影响因素主要有以下几点:1、混凝土防水剂的选择及配合比的设计:2、原材料的质量控制及准确计量;3、施工中的振捣及细部结构(施工缝、变形缝、后浇带、钢筋撑角、穿墙管、穿墙螺栓、桩头等)的处理;4、混凝土的拆模时间及拆模后的养护。
一、防水剂的选择及配合比的设计,为了提高自防水混凝土的抗渗能力,人们在防水材料的研究上倾注了巨大的精力,防水材料的性能有了很大的改善。如中国建筑材料科学研究院研制成功的U型膨胀剂就是一种良好的防水抗渗材料。在混凝土中掺入l0%一14%U型膨胀剂,能使得混凝土抗渗能力提高1—2倍,达S30,因此选择一种应用成熟的、效果较好的混凝土防水剂是混凝土配合比设计成功的前提。
选择了性能良好的膨胀剂。还必须选择有相应资质和能力的试验室进行配合比设计,进行配合比设计时的抗渗水压值应比设计值提高0.2Mpa,水泥用量≥300kg/m’,砂率宜
为35—45%,水灰比≤O.55,入泵坍落度不宜大于140mm。另外,采用商品混凝土时必须考虑路途远近及道路运输状况,适当延长混凝土的初凝时间,避免浇筑过程中出现冷缝,并推迟水泥水化热峰值出现时间,减小温度裂缝。
二、原材料的质量控制及准确计量
组成自防水混凝土的主要原材料有:水泥、砂、石子、膨胀剂、粉煤灰、水等。水泥品种强度等级应≥32.5#,石子粒径宜为5-40mm。含泥量≤1%,砂宜用中砂,含泥量≤3%,膨胀剂的技术性能必须符合国家标准一等品;
粉煤灰必须达到二级,掺量≤20%,水应采用不含有害物质的洁净水。在施工前进场材料必须现场抽样检验。达不到要求不得使用,重点控制砂石含泥量及级配。混凝土如采用现场搅拌,i-t-R系统使用前必须进行校验。人工添加膨胀剂及粉煤灰时必须对操作人员进行交底和培训,务必添加准确,误差≤0.5%。加入膨胀剂后的混凝土搅拌时间应比普通混凝土延长30~60s.
三、施工中的振捣及细部结构(施工缝、变形缝、后浇带、钢筋撑角(环)、穿墙螺栓、穿墙管、桩头等)的处理
混凝土振捣时必须专人负责,振捣时间宜为10~30s,以混凝土泛浆和不冒气泡为准,确保不漏振、不欠振、不超振。
l、墙体施工缝的施工。按照《地下工程防水技术规范》(GB50108-2001)的规定,墙体水平施工缝应留在高出底板表面不少于300mm的墙体上,施工缝防水的构造形式主要有设置BW遇水膨胀止水条和中埋钢板止水带两种。设置BW止水条是近年发展起来的一种新工艺。主要有操作简单、施工速度快等优点。但由于现场施工条件复杂,其可靠性及止水效果往往不及传统的钢板止水带。墙体水平施工缝浇灌混凝土前,其表面浮浆和松散混凝土必须清除干净,然后再铺30--50厚1:1水泥砂浆。铺设水泥砂浆的铺浆长度要适应混凝土的浇筑速度,不宜过长或者间断漏铺。兰j混凝土砂浆在墙体中的卸料高度>3m时,可根据墙体厚度选用柔性流管浇灌,避免混凝土出现离析现象。
2、变形缝的施工为避免止水带局部出现卷边或接头粘接不牢,在施工中应采取以下几项措施:①选购止水带时应按图纸要求选购长度能够满足底板加两侧墙板的长度尺寸,如长度不能满足要求而需接长时,可采用氯丁型801胶结剂粘结,并用木制的夹具夹紧,最好采用热挤压粘结方法,以保证粘结效果。②止水带安装过程中的支模和其他工序施工中,要注意不应有金属一类的硬物损伤止水带。③浇注混凝土时,应先将底板处的止水带下侧混凝土振捣密实,并密切注意止水带有无上翘现象;对墙板处的混凝土应从止水带两侧对称振捣,并注意止水带有无位移现象,使止水带始终居于中间位置。④为便于施工,变形缝中填塞的衬垫材料应改用聚苯乙烯泡沫塑料板或沥青浸泡过的木丝板。
3、后浇带施工由于工程施工的需要,常在地下结构中留设后浇带,而渗漏常出现在后浇带两侧混凝土的接缝处。后浇带的施工时间宜在两侧混凝土成型6周后,混凝土的收缩变形基本完成后再进行。或者通过沉降观测。当两侧沉降基本一致,结合上部结构荷载增加情况以及底下结构混凝土浇筑后的延续时间确定。施工前,应将接缝面用钢丝刷认真清理,最好用錾子凿去表面砂浆层,使其完全露出新鲜混凝土后再浇筑。施工时可根据混凝土浇筑的速度在接缝面上再涂刷一遍素水泥浆,但每次涂刷的超前量不宜过长,以免失去结合层的作用。后浇带混凝土中还可掺人15%的u型膨胀剂,在混凝土硬化时起收缩补偿作用。混凝土浇筑应采用二次振捣法,以提高密实性和界面的结合力,设计中往往会对该部位配筋进行加强,针对配筋较密的特点,后浇带宜采用T型的形状,以方便拆除模板。支设吊模时支撑模板的钢筋必须从中间截断,以免该钢筋成为渗水通道。
4、钢筋的绑扎施工中必须注意将撑环、撑角设置在双排钢筋之间,对应的位置也应加设保护层垫块。撑环或撑角的每一端应有不少于2道绑扎。为了慎重可靠,宜采取焊接的方法固定在钢筋上。
转贴于 5、安装模板设置的穿墙螺栓或穿墙管,施工规范规定要焊接止水环,但对施工中的止水环焊缝的检查要求不够严格。以致于施工中往往存在局部漏焊和严重夹渣现象,为渗水提供了通道。因此,要加强对止水环焊缝的检查,在满焊的条件下应逐个敲去焊缝检验,对不合格的要补焊后方可用到工程中。用于支模的穿墙螺栓也可采用汽压焊和电渣压力焊顶锻形成止水环工艺,但需注意顶锻后形成的止水环径部分应大于钢筋直径2.5倍以上。而且止水环相对穿墙螺栓中心不得有严重偏移现象。当混凝土达到一定强度后,应在穿墙螺栓端头迎水面侧凿除20----30mm深的混凝土,截去穿墙螺栓,用膨胀砂浆做墙面处理。对于较大的方形套管,管子的底部常因无法振捣而出现空洞蜂窝现象,我们对此类套管采取在止水环两侧分别开出直径不小于振捣棒直径的洞口,便于将振捣捧插入套管下部混凝土中振捣,同
时排出气体,从而保证了这部分混凝土的密实性。
6、近年来因桩头处理不好形成的渗漏水引起工程底板渗漏水的情况时有发生,因此在新版本的《=地下工程防水技术规范》中增加了桩头部分应做防水的条文,并给出近年来应用效果较好的几种做法,在实际施工中可根据实际情况选用其中的一种。不管选用哪种处理方法,桩头及桩四周的垃圾均必须清理干净。否则将起不到应有的效果。
四、混凝土的拆模时间及拆模后的养护
随着我国城市化进程的发展,高层建筑越来越多的在住宅建设中得到应用,地下防水工程也相应增多,本文结合实际工程,首先分析影响混凝土防水防渗性能的裂缝的种类及产生原因,在明确裂缝的种类及成因的基础上,以防水混凝土材料形成的全过程为主线,按顺序论述遏制或减少对混凝土防水防渗性能有害的裂缝的控制措施与具体要求,最大限度的遏制混凝土材料内部对防水防渗有害裂缝的产生,增加其整体密实性,充分发挥结构材料自防水的效能。
一、概述地下混凝土结构,长期受地下水的浸透和渗透作用,防水效能直接影响结构的安全、使用功能和整个建筑物的耐久性。混凝土是一种脆性材料,其抗拉强度极低,极限拉应变也很小,一旦所受的拉应力超过其本身的抗拉强度时就会开裂。钢筋混凝土结构在设计上是允许带裂缝工作的,混凝土在其生命周期中,在表面和内部会产生很多的微裂缝,地下工程出现细小无伤害裂缝是不可避免的,并视为一种可以接受的材料特征。大量工程实践证明,在防水混凝土材料的设计、配制及成型过程中如不进行专门的控制,则在成形的结构混凝土中将会存在大量的对于工程结构承载力无害,对于结构的防水防渗则有害的裂缝,最终导致混凝土结构自防水性能的缺失。
二、混凝土的裂缝种类及成因概述
混凝土是一种抗拉强度、极限拉应变都很小的非均质脆性材料,在温度、湿度及荷载的作用下均会产生裂缝,裂缝是由骨料间的细微裂缝在温差、干湿、外荷载等因素的作用下逐渐开展扩大而形成的,在实际工程施工中,由于操作不当、控制不严等因素产生的对混凝土防水防渗有害的裂缝主要有收缩裂缝、膨胀裂缝、震动裂缝和结构裂缝四种。
(一)、收缩裂缝收缩裂缝一般是不规则的,而且易于贯通结构而引起渗漏。混凝土的收缩裂缝主要包括塑性收缩、凝缩和碳化收缩三种,它们的共同特点是均出现在构件表面,主要原因是开始凝结的混凝土因受到强烈风、直射的阳光或湿度下降的影响,外露表面的水分迅速蒸发,造成混凝土体积的急剧变化,产生收缩应力或重力作用使没有完全凝固的混凝土下坠移动,最后导致裂缝,从防水混凝土材料成型的全过程来看,加强混凝土的配比设计、浇筑工艺与养护这三个阶段的控制是减少此类裂缝的关键。
(二)、膨胀裂缝
引起混凝土膨胀裂缝有许多因素,如水泥用量偏高,衬砌偏厚,混凝土内水泥水化热过高且不易散失,增大了混凝土表面和内部之间的温差等,从防水混凝土材料成型的全过程来看,加强混凝土的结构设计、原材料质量、浇筑工艺与养护这四个阶段的控制措施与要求是减少此类裂缝的关键。
(三)、移动裂缝
一是模板的强度或刚度不够,则尚未凝固的混凝土在自重和振捣器压力作用下,很容易因变形而引起裂缝。
二是模板密封不严造成漏浆,也容易使混凝土产生裂缝。此类裂缝通常比较明显且对混凝土材料的防水性能影响较大,控制的关键在于加强模板工程的质量监控,防止其在浇筑混凝土期间变形、振动或漏浆。
(四)、结构裂缝 在设计时,结构设计考虑不周,如钢筋用量不足,配筋错误,地基不均匀下沉,超荷载,过度振动(如地震)等,都会使混凝土拉应力过大而产生裂缝。
三、防水混凝土的裂缝控制
防水混凝土产生裂缝的原因是很复杂的,而且往往是各种因素的综合。因此,在实际的工程中为了有效遏制裂缝的产生,减少有害裂缝的数量,就必须按照防水混凝土材料形成的顺序进行全过程控制。
(一)结构设计方面
防水混凝土的结构设计一般都要进行裂缝开展的验算。这涉及到防水混凝土裂缝允许宽度和配筋数量的问题。实际上防水混凝土裂缝宽度小于0.1mm时,一般不会渗水,混凝土发丝裂缝有自愈作用,在工程实际中,通常对于掘开式、浅埋低水压地下工程,将裂缝允许宽度放大到0.2mm,对于深埋和水压比较大的地下工程,其裂缝允许宽宜限制到0.1mm。增加用钢量也可控制防水混凝土裂缝的发展,通常其钢筋数量比一般普通混凝土增加20% ~ 40%,但过多的增加钢筋,混凝土容易产生其他弊病(如蜂窝、露石、鼠洞等),对地下防水反而不利。
(二)原材料方面
为增强防水混凝土材料自身的防水抗渗能力,要对组成防水混凝土材料的原材料及外加剂进行相应的配合比设计,确保使用组成防水混凝土材料的各项比例达到最佳效果。
(三)配合比方面
防水混凝土的科学配制技术基本上有三种:集料级配技术、外掺剂技术和选用特种水泥技术。选用特种水泥技术由于特种水泥产量少,成本高,在实际工程中采用较少,而普遍采用的是集料级配技术和外掺剂技术。大量实践证明:调整和控制混凝土配合比各项参数可以调整混凝土结构内部的细微变化,满足混凝土最大密实度的要求,减少内部的裂缝和孔隙,达到提高防水性能的目的。防水混凝土的配合比要求通过试验按绝对体积法或假定容重法设计确定。其抗渗等级应比设计要求提高0.2MPa。在满足抗渗要求的前提下,尽量减少水泥用量,但防水混凝土中水泥用量不得小于300kg/m3,当掺有活性粉细料时,水泥用量也不得小于280kg/m3;砂率宜控制在35% ~ 40%;灰砂比宜为1:2 ~ 1:2.5;水灰比不得大于0.55;掺引气剂或引气型减水剂时,混凝土含气量应控制在3% ~ 5%。
(四)模板支护方面
防水混凝土施工宜优先采用钢模板,模板表面应平整、拼缝严密、不漏浆,固定钢模板的对拉片(螺栓)应设止水环,竹胶合板的止水对拉螺栓应切割平齐,止水环应与钢筋和螺栓保持可靠、焊接严密。如采用木模板要支撑牢固,浇筑混凝土前充分湿透,以减少混凝土早期失水,必要时应在木模板上铺贴塑料布或刷涂料,以防漏浆。绑扎钢筋时,应特别注意保护层按设计要求留足,优先采用水泥砂浆垫块,不得采用钢筋头垫块,钢筋及绑扎用铁丝头不得接触模板。
(五)浇筑方面
防水混凝土必须采用机械搅拌,搅拌的时间不应小于2min;掺外加剂时,应根据外加剂的技术要求确定搅拌时间;混凝土运输过程中如出现离析,必须进行二次搅拌。当坍落度损失后不能满足施工要求时,应加入原水灰比的水泥浆,严禁直接加水。防水混凝土要避免在炎热的夏天露天浇筑,夏季混凝土入模温度宜控制在25℃以下。夏季施工时,宜将砂石预冷,例如向砂石堆上喷洒水温低的地下水或将砂石遮盖住。而冬季拌合混凝土时,应将拌合水适当加热,使混凝土入模温度能保持在5 ~ 10℃以上。防水混凝土必须采用机械振捣,时间宜为10 ~ 30s,以混凝土开始泛浆和不冒气泡为准,并应避免偏振、欠振或超振。分层浇筑时每层浇筑厚度不宜超过30~40cm。
(六)养护拆模方面
防水混凝土在潮湿环境中养护,有利于降温散热,减少温差,减少和推迟因失水而产生的干缩,保证混凝土强度迅速增长,因此,防水混凝土至少养护14d。防水混凝土拆模要求也比较高,拆模时间不宜过早,拆模时应精心操作,防止用铁棍撬、大锤猛敲硬撬,使混凝土遭受损伤。
四、结束语
综上所述,在结构自防水施工中必须对防水混凝土材料的结构设计、原材料、配合比、模板、浇筑、养护拆模全过程进行有效控制,严格把关,才能遏制或减少防水混凝土材料的内部裂缝,提高其自身的防水防渗能力,确保结构自防水效能的充分发挥。
参考文献:
[1]叶琳昌,叶筠.地下防水混凝土技术11问.[J].中国建筑防水.2001.04,38-40.
[2]《地下防水工程质量验收规范》 (GB50208-2002).[S].中华人民共和国建设部.2002.4.
关键词:防水砼施工技术
砼结构自防水,是以工程结构本身的密实度实现防水功能的一种防水做法。工程自防水结构通常采用C30.P8防水砼,在外加剂方面一般选用PNC砼早强膨胀剂。PNC属于硫铝酸钙砼膨胀剂,除具有膨胀功能外,对砼还有显著的早强、增强、低温硬化、抗渗、防冻害、抗硫酸盐等性能。PNC加入到水泥砼中,形成了膨胀性结晶水化物—水化硫铝酸钙,使砼产生膨胀,结构密实。在膨胀受约束条件下,所产生的膨胀能转变为压应力,这一压应力0.2—0.7Mpa,可抗消或部分抵消砼干缩、徐变、温度等产生的拉应力,从而可以防止砼的收缩开裂。钙矾石结晶具有填充、切断砼毛细管孔隙的作用,因而能显著提高砼的早期强度、后期强度及抗渗性能。PNC最佳掺量应根据工程的要求和所选用的水泥而定,一般情况下,配置补偿收缩的掺量为10—15%,配置填充用膨胀砼的掺量宜为15—20%。砼配合比的设计与普通砼相同,加料程序与普通砼相同。PNC的掺量要制作专用工具,专人负责,误差要小于0.5%。
防水混凝土所用的材料应符合下列规定:①水泥品种应按设计要求选用,其强度等级不应低于32.5级,不得使用过期或受潮结块水泥。水泥用量应不小于300Kg/m3;②碎石或卵石的粒径宜为5~40mm,含泥量不得大于1.0%,泥块含量不得大于0.5%;③砂宜用中砂,含泥量不得大于3.0%,泥块含量不得大于1.0%;④拌制混凝土所用水,应采用不含有害物质的洁净水;⑤外加剂的技术性能,应符合国家或行业标准一等品及以上的质量要求;⑥粉煤灰的级别不应低于二级,掺量不宜大于20%;硅粉掺量不应大于3%,其它掺合料的掺量应通过试验确定。
防水混凝土必须采用高频机械振捣密实,振捣时间以混凝土泛浆和不冒气泡为准,避免漏振、欠振和超振。浇注完后的砼,应加以养护,及时用草帘覆盖。砼硬化后,要有专人负责养护,养护时间不少于14天,如出现蜂窝孔洞,可把松散地方剔除,精心处理后,再用掺PNC的砂浆或细石砼修补好。
1砼施工缝渗漏水的产生原因及预防措施
1.1产生原因施工缝的预留位置不当,在支模时有杂物掉入缝内没有及时清理,浇筑砼后,在新旧砼间形成夹层。在浇筑上层砼时,没有先在施工缝上铺一层水泥浆或水泥砂浆,上下层砼不能牢固粘结。
1.2预防措施施工缝是防水砼工程中的薄弱部位,应尽量不留或少留,底板砼应连续浇筑,不得留施工缝,底板与墙体间必须留施工缝时,应留在墙上,且要高出底板上表面不少于200mm,墙体不得留垂直施工缝。
认真做好施工缝的处理,使上下两层砼之间粘结密实,以阻隔地下水的渗漏,认真清理施工缝处,凿掉表面上的浮粒和杂物,用钢丝刷或剁斧将旧砼表面打毛,用水冲刷干净,在施工缝处先浇一层与砼灰砂比相合的水泥砂浆,再浇灌上层砼,并且加强施工缝处和砼振捣,保证捣固密实。
施工缝不宜采用平口缝,应尽量采用不同形式的缝,如凸形缝、凹形缝、阶梯形缝等,以延长渗水路线,同时,设计钢筋布置和墙体厚试时,应考虑施工的方便,以利于保证施工质量。
2混凝土开裂渗漏水的产生原因及预防措施
2.1产生原因由于混凝土的配合比设计(水灰比设计、骨料级配、外加剂掺量、矿物掺合料的种类及用量等)不合理导致混凝土的流变性能不好,无法形成密实的内部结构,或者由于施工时振捣不均匀、不密实而造成的蜂窝、麻面、孔洞,或者由于混凝土浇注后养护不好等原因导致混凝土产生裂纹,从而导致结构渗漏。
2.2预防措施a.一般混凝土浇到设计标高后,用刮杠刮平,木抹子第一遍搓平,在初凝后终凝前进行第二遍收面,从而避免混凝土的脱水干裂。b.预防温度裂缝,可从控制温度,改进设计施工操作工艺,改善砼性能,减少约束条件等方面入手,尽量选用低热或中热水泥,选用良好级配的骨科,加强振捣,以提高砼的密实性和抗拉强度,在砼中掺加缓凝剂,以利于散热,应避开炎热天气浇筑大体积砼,浇筑砼后应及时洒水养护,适当延长拆模时间。c.根据地下工程的特点,在设计时应考虑地下水作用的最不利情况,即同时考虑地下水、地表水、上层滞水和毛细水对结构的作用,以及由于人为因素而引起的周围水文地质的变化,使结构具有足够的安全度和刚度,同时应合理设置变形缝,以适应结构变形的需要,防止产生局部裂缝或环形裂缝。d.配制砼时,应严格控制水灰比和水泥用量,选择良好的石子,减小空隙率和砂率,同时,要振捣密实,以减少收缩量,提高砼抗裂强度,砼养护可采用表面喷氯偏乳液养护剂,当表面发现细微裂缝时,应及时抹压一次,再覆盖养护,经过这些措施,能够及时预防砼干缩裂缝的产生。
3砼蜂窝、麻面、孔洞渗漏水的产生原因及预防措施
3.1产生原因a.材料配合比不准确(浆少、石多),搅拌不匀,砼和易性差,造成砂浆与石分离。b.模板表面粗糙或未清理干净。脱模剂漏刷等,模板接缝拼装不严密,孔隙未堵好,模板支设不牢固。振捣砼时移位。c.砼搅拌时间短,没有拌合均匀,砼和易性差,振捣不密实,且未按顺序振捣砼,产生漏振。砼中有泥块和杂物掺入或将木块等大件料具打入砼中。
3.2预防措施a.严格遵守施工操作规程,认真做好各道工序质量检查工作,如检查模板的支撑是否牢固,板缝是否塞好,模板是否用清水润湿、冲洗干净等。b.模板面干净,不得粘有干硬水泥砂浆等杂物。钢模板脱模剂要均匀涂刷,不得漏刷。c.保证砼配合比准确,有合适的水灰比,各种材料过秤,不随意添加应。d.振动棒要分三点布置,一点置于浆头,一点置于泵口,一点置于中间,辗捣到虚浆不下沉,气泡不上浮。为避免漏振现象的发生:最好要进行一次复振,但是也要注意避免过振造成混凝土离析。e.遇到钢筋密集处,可采用豆石砼浇筑,使砼充满模板,机械振捣困难时,可采用人工振捣。
4预埋件及管道穿墙部位渗漏水的产生原因及预防措施
4.1产生原因埋件及管道周围砼振捣不密实,设置太密,砼振捣困难,没有清理周围表面锈蚀层,致使不能与砼粘结严密,在施工过程中,预埋件或管道受振松动,与砼产生缝隙。
【关键词】水泥混凝土;桥面;防水粘结层;研究
随着我国道路交通事业的飞速发展,目前公路桥梁的数量也在与日俱增,日趋完善的公路网在经济发展中发挥着重要的作用。但是,繁重的交通压力也导致许多的交通设施出现了许多形式的破损状况。尤其是,大多数的桥梁在还没有达到设计使用寿命之时,就已经出现了不同程度的破损情况,比如混凝土松散、钢筋锈蚀、结构强度下降等各种类型的桥梁病害现象,致使桥梁的安全性与稳定性都受到了严重的影响,不但对人们的安全带来安全隐患,也让桥梁的使用效益大幅度下降。据现场的调查与分析得知,造成以上桥梁病害现象发生的主要原因就是水泥混凝土桥面防水粘结层发生破坏后,大量的水分侵入到其内部发生侵蚀所导致的。
水泥混凝土桥面防水粘结层的性能要求
水泥混凝土桥面的防水层不但要把混凝土梁上那些细小的裂缝与空隙完全封闭,而且还要将水分自上而下的阻隔,防止水分从防水粘结层渗入到水泥混凝土桥梁当中。同时,防水粘结层还要具备良好的粘结性能,下面要能牢牢地和水泥混凝土的面板粘结,上面也要能牢牢地和沥青混凝土粘结,不然防水粘结层就会变成一个抗剪性能差夹层,从而致使桥面的铺装层出现滑移、拥包等病害现象。作为桥面铺装时不可或缺的一个重要部分,防水粘结层应该具备以下性能要求:①良好的适用性能,②良好的不透水性能,③良好的粘结性能,④耐高、低温性能,⑤抗桥面裂缝性能,⑥抗冻融性能,⑦抗疲劳性能,⑧抗冲击性能,⑨抗老化性能。
水泥混凝土桥面防水粘结层的作用
水泥混凝土桥面防水粘结层将桥面板和桥面的铺装层两者连结成一个统一的整体,这样可以有效地缓解桥面铺装结构的受力情况,而且对铺装层的使用寿命有显著的影响,主要表现在以下二方面:
第一方面,水泥混凝土桥面防水粘结层可以将沥青混凝土的铺装层和桥面板二者连接成一个统一的整体,这样能够充分发挥桥面的铺装层和桥面板之间的复合作用,有效缓解桥面板和桥面铺装层的受力压力。若是桥面板与桥面铺装层二者之间没有粘结牢固,就会出现脱层的现象,减小桥面铺装层的受力能力,从而导致整个桥梁的结构体系遭到严重破坏,加大了桥面修补工作量。
第二方面,水泥混凝土桥面防水粘结层可以发挥应变吸收层的作用。水泥混凝土桥面防水粘结层一般采用那些变形能力比较大的弹性材料。在桥面板受到温度的变化抑或是车辆的负荷作用下,水泥混凝土桥面防水粘结层就会发生向水平方向的变形,这个时候水泥混凝土桥面防水粘结层就可以有效地吸收桥面铺装层与桥面板之间部分的相对位移,达到减小铺装层内应力的目的。因而,桥面铺装层与桥面板二者间牢固持久的粘结性能正是保障桥梁铺装体系能够长期正常工作的前提。
桥面防水层材料性能评价的指标
国外在对防水层材料性能的室内试验与室外测试等方面已形成了一套较为完善的方法,但是我国对这方面的研究才刚刚起步。对防水层材料性能的测试主要涉及到直剪试验、不透水试验、车辙试验、拉拔试验、抗刺破性能试验以及防水材料高低温试验等。因为我国当前实行的规范中关于桥面铺装与防水设计方面还几乎是一片空白,因而以上所述各项性能的试验还没有一套统一的指标,各个地区可以依据当地的气候条件与所选的防水材料性能开展试验且制定一套指标。
提高桥面防水粘结材料使用寿命的方法
根据实际的现场调查与测试试验得出的结果,大致可以采用以下三方面的措施来提高水泥混凝土桥面防水粘结层的使用寿命。
4.1设计合理的桥面的铺装结构
水泥混凝土桥面所具备的防水性主要是通过桥面铺装结构中的防水体系来保障的。因而,桥面防水粘结层使用寿命的增长不单纯局限在选择防水粘结层材料这方面,还要注重沥青混凝土的桥面铺装结构设计和其细部的结构处理。若是桥面的铺装结构有两层,那么其中至少有一层必须选用密实型的沥青混凝土,这样可以尽可能地减少外界因素比如光照、水对材粘结料的影响。
4.2选择合理的防水粘结材料
由于我国地域辽阔,南方与北方在降雨量、光照强度、年最高气温还有最低气温等方面存在很大的差异。正是因为这些因素上的巨大差异,才导致材料必须持久耐用的重要影响因素,恰恰是其中的某些因素才成为了选择防水性材料的制约因素。虽然防水粘结材料的种类繁多,但是材料的质量与性能存在很大的差异,因而,在选择防水粘结材料的时候,一定要根据当地的地域特点、气候特点来选择合理的防水粘结层材料。
4.3切实延长防水粘结材料的使用寿命
在对防水粘结层的施工工作结束之后,还应当做好施工组织工作,注意控制其和下一道工序也就是混合料摊铺之前的间隔时间。同时,在施工的过程中要合理选择施工技术并控制施工过程,避免温度对材料产生老化以及减短防水粘结材料使用寿命的影响。
结论
综上所述,水泥混凝土桥面防水粘结层是桥面铺装结构的一个关键组成部分,研究与设置科学合理的桥面防水粘结层是保障与提高桥梁使用寿命的一个有效措施。在实际的应用当中一定要做到对材料进行严格的检测以及对施工质量的控制。当今,欧美许多国家在水泥混凝土桥面防水粘结层方面的研究已非常全面、深入与系统化,但是我国目前仍处于起步发展阶段,相关体系还十分不完善,有待于进一步的研究与实践。
【参考文献】
[1]刘刚, 崔言继. 路桥施工中防水层质量控制分析[J]. 中国新技术新产品, 2010, (09) .
关键词 地铁车站 防水砼 细部构造
一、工程概况
开远门站主体结构型式为单柱二跨(局部双柱三跨)地下二层现浇钢筋混凝土箱形框架结构, 横断面为板式箱形框架,纵向为连续梁式框架。站台为岛式站台,宽10 m,车站外包总长为211.40 m,标准段总宽为19.50 m,总高为13.46 m。汉城路站外包总长为227.0 m,标准段总宽为20.7 m,总高为13.16 m。两车站两端均为盾构区间,每个车站共设4个出入口、2组风亭等附属工程。
车站防水遵循“以防为主、刚柔结合”的原则,结构采用防水钢筋砼,防水砼抗渗等级P8,附加外包全封闭防水卷材,防水等级为一级,不允许渗水、结构表面无湿渍。
二、防水混凝土施工
地铁车站以自防水为主,附加防水为辅,结构自防水首先应保证钢筋混凝土结构的自防水能力,为此应该采取有效技术措施,保证防水砼的密实性、抗渗性、抗裂性、防腐性和耐久性,加强诱导缝、变形缝、施工缝、后浇带等细部防水措施。
1.防水混凝土质量要求。
(1)胶凝材料用量应根据混凝土的抗渗等级和强度等级等选用,其总用量不宜小于320 kg/m3;水泥采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥,强度等级宜为42.5级,当强度要求较高或地下水有腐蚀性时,胶凝材料用量可通过试验调整。见表1。
表1 不同环境及强度水胶比和胶凝材料用量
注:表中胶凝材料最小用量指骨料最大粒径为20 mm的混凝土,如最大粒径为40 mm,最小用量取表中数值减30 kg/m3,如最大粒径为15 mm和10 mm,最小用量分别取表中数值加20 kg/m3和30 kg/m3。
(2)砂率宜为35%~40%,泵送时可增至45%;灰砂比宜为1∶1.5~1∶2.5;水胶比不得大于0.50,有侵蚀性介质时水胶比不宜大于0.45;防水混凝土采用预拌混凝土时,入泵坍落度宜控制在120 mm~160 mm,坍落度每小时损失值不应大于20 mm,坍落度总损失值不应大于40 mm。
(3)配置砼的掺和料采用双掺,所有的矿物掺和料应符合下列要求:粉煤灰的品质应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596的有关规定,粉煤灰的等级不低于二级,烧失量不应大于5%,用量宜为胶凝总量的20%~30%。粒化高炉矿渣的品质要求应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣》GB/T18096的有关规定。
2.防水混凝土施工过程中质量控制。(1)进场检查。地铁施工中的混凝土基本都采用商品混凝土,施工单位主要对进场商砼进行质量检查,同时为加强过程和源头质量控制,还应定时和不定时对商砼原材进行检查,是否严格照施工配合比搅拌混凝土。要求项目部试验人员、质检人员及监理工程师共同对每车进场混凝土进行验收,主要验收内容有:
第一,检查质量证明资料,各种资料必须齐全,检查混凝土标号、使用部位、原材料各项参数、施工配合比和出厂时间等是否符合设计、规范和现场需求要求,如不符合应将混凝土退回厂家。
第二,检查外观质量,检查混凝土是否搅拌均匀,颜色一致,无杂物,不得有离析和泌水现象。
第三,塌落度验收,要对进场的砼进行塌落度检测,是否能满足设计要求,严格控制在120 mm~160 mm麻面之间。
第四,严格按照设计及规范要求制作和留置试件,西安地铁要求必须由监理单位、施工单位和商品混凝土供应单位三方试验人员共同见证砼试件的试件,并现场各方签字做好标记,取样时在现场浇筑点随机选取,同一部位、同一配合比的砼取样不少于一次,留置组数根据现场浇筑量确定,每一个部位不少于一组同条件试件。
(2)防水混凝土浇筑。防水混凝土浇筑采用连续水平、分层进行,选用由侧墙向中间,由一端头向另一端头整体推进,其中分层浇筑时两层时间间隔不超过2小时,气温超过30 ℃时不超过1小时,采用插入式振动泵振动时间一般控制在20 s~30 s,控制好振捣时间不能漏振或过振,以见到混凝土表面基本平坦,泛出水泥浆、混凝土不再显著下沉、无气泡排除为止。第二层混凝土应在第一层混凝土初凝前完成浇筑,振捣器应插入第一层5 cm~10 cm,充分振捣,消除第一层混凝土便面的泌水、气泡,使两层混凝土密实、均与的结合成一个整体,完成顶层浇筑后及时进行第一道收面,在终凝前完成第二次收面,收面时必须利用原浆,严禁采用顶面洒水及过度操作。
在进行墙体混凝土浇筑时,必须左右分层、对称、平行连续进行,当侧墙高度超过3 m,在浇筑至1/3高度时,必须适当的停歇,时间间隔不超过混凝土终凝,分层厚度一般为30 cm左右,混凝土自由倾落高度不应大于2 m,否则按规范要求每段每侧设置不少于3个串通,并且根据不同墙高选择振捣器的长度,保证能够作用到水平施工缝的位置,因结构中板一般为非抗渗的低标号混凝土,因此,侧墙混凝土需浇筑至中板顶部位置时方能浇筑中板与侧墙临接范围砼。
(3)防水混凝土养护。完成结构混凝土浇筑后,必须及时养护,确保成品混凝土在必要的温度和湿度下达设计强度。提高周围环境的湿度,减小混凝土内外结构温差,使水泥得以充分水化,并通过洒水或保湿水化热过程中损失的水分得到及时补充,避免混凝土表面或内部产生开裂,提高抗渗混凝土的强度和密实性。加强早起强度的养护尤为重要,抗渗混凝土养护周期一般不少于14天,夏季采用塑料薄膜覆盖,并在薄膜内洒水,避免水分蒸发过快。冬季时,首先采用塑料薄膜覆盖,再覆盖一到二层棉被,在棉被,必要时在棉被的顶面覆盖一层彩条布,以免雨雪天气淋湿棉被,如以上措施还达不到养护温度时,可在底板或中板位置设置火炉加热提高温度,侧墙处每间隔一定位置挂设碘钨灯进行烘烤。
防水混凝土结构内部设置的各种钢筋或绑扎铁丝,不得接触模板。用于固定模板的螺栓必须穿过混凝土结构时,可采用工具式螺栓或螺栓加堵头,螺栓上应应加焊方形止水环。拆模后应将留下的凹槽用密封材料封堵密实,并用聚合物水泥砂浆抹平。
3.脚手架拆除。在进行中板、顶板和梁等构件脚手架拆除时,严格按照同条件试验强度报告作为依据,必须达到设计强度100%时,方能开始拆除支撑体系,避免结构过早受力产生应力裂缝,导致后期产生渗漏点。
三、各种细部构造防水处理
通过对完成后的实体进行排查,出现渗漏水主要在车站的施工缝、诱导缝、车站主体与附属结构连接处的变形缝、盾构吊出孔后浇带、预埋件等部位,形成防水薄弱环节。
1.施工缝。
防水混凝土应连续浇筑,宜少留施工缝,当留设施工缝时,应符合下列规定:
(1)垂直施工缝应避开地下水和裂隙水较多的地段,并宜与变形缝相结合。墙体水平施工缝不应留在剪力最大处或底板与侧墙的交接处,应留在高出底板表面不小于300 mm的墙体上。拱(板)墙结合的水平施工缝,宜留在拱(板)墙接缝线以下300 mm处。墙体有预留孔洞时,施工缝距孔洞边缘不应小于300 mm。
(2)水平施工缝浇筑混凝土前,对缝表面应进行100%的凿毛处理,清除浮粒,用水冲洗干净并保持湿润,再铺上一层20 cm~25 cm厚、其材料和灰砂比与砼相同的水泥砂浆,使施工缝处新旧砼有效结合露出新鲜石子为度,然后铺设水泥基渗透结晶型防水涂料,再铺30 mm~50 mm厚的1∶1水泥砂浆并应及时浇筑混凝土。
(3)垂直施工缝浇筑混凝土前,应将其表面清理干净,再涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料,并应及时浇筑混凝土。见图1。
图1 水平施工缝防水示意图
(4)镀锌钢板止水带横向在两侧用丁字型钢筋固定,每50 cm一道;纵向用两根通长钢筋固定,钢筋均焊接在侧墙钢筋上,钢筋焊接时用相应的措施对止水带进行保护。砼浇注时应对施工缝部位的砼进行充分振捣,有利于止水带和砼密实粘贴。见图2。
图2 钢板止水带固定示意图
2.诱导缝施工。
(1)车站诱导缝在柱中设置,诱导缝处除辅助外防水层外设置三道各自成环的止水线。
(2)诱导缝中部设置带注浆管的橡胶止水带,形成一道封闭的防水线,顶板外侧加设一道低模量聚氨酯密封胶,侧墙和底板加设一道外贴式反应性丁基橡胶塑料止水带。
(3)诱导缝处为保证其能够达到其设计作用,此处砼无需进行凿毛处理,严格按照设计要求施做传力杆或传力筋,使诱导缝在发挥作用时,首先能够使传力杆或钢筋受力,以免混凝土被拉裂或诱导缝两侧不均匀变形过大,成为后期渗流的隐患点。
(4)诱导缝处底板、顶板的止水带采用盆式安装方法,以利于振捣混凝土时产生的气体顺利排出,振捣时严禁振捣棒接触止水带,止水带在转角部位的转弯半径不得小于20 cm,侧墙底板外贴式反应性丁基橡胶塑料止水带与防水卷材应黏结固定。见图3。
图3 诱导缝止水带施工示意图
3.变形缝施工。
(1)车站仅在结构形式变化较大或地质条件变化较大的部位以及车站与通道、风道的接口处设置,变形缝宽度为20 mm。结构变形缝采取外贴式止水带和带注浆花管中置式橡胶止水带,并设置不锈钢接水槽。带注浆花管中置式橡胶止水带采用铁丝拉展固定在结构钢筋上,并利用挡头模板的支持作用将止水带固定。变形缝止水带准确就位,中心气孔必须放置在变形缝中间,变形缝止水带必须成环,接缝采用小型硫化机现场硫化。
(2)在浇注一侧砼时,为防止另一侧的橡胶止水带受到破坏,另一侧挡头板做成箱形进行保护。底板与顶板的止水带采用盆式安装方法,以利于振捣混凝土时产生的气体顺利排除,止水带处的砼应浇注密实并充分振捣,振捣时严禁振捣棒接触止水带。
(3)止水带的接头不得留在转角处,距转角的最小距离为B(墙厚)+200 mm,止水带在转角部位的转角半径不得小于20 cm,止水带除对接外,其他接头部位(T字型、十字型等)接头均采用工厂接头,不得在现场进行接头处理,对接应采用现场热硫化接头。
(4)混凝土浇筑前应检查止水带有无破损,如有应进行修补,止水带任意一侧混凝土的厚度均不得小于15 cm,止水带的纵向中心线应与接缝对齐,两者距离误差不得大于1 cm,止水带部位的模板应安装准确、牢固,避免跑模、胀模等影响止水带定位的准确性;浇筑和振捣止水带部位的混凝土时,应注意边浇筑和振捣边用手将止水带扶正,避免止水带出现扭曲或倒伏。
4.后浇带施工。
设计预留后浇带,必须沿后浇带周边在板厚1/2处留置接茬台阶,台阶跨度不小于20 cm,高度为板厚的一半(详见后附图),在浇筑后浇带混凝土前,将整个接茬面100%凿毛,涂刷水泥结晶性渗透材料,并沿后浇带孔口在安装一周遇水膨胀止水条,后浇带必须采用微膨胀砼,并振捣密实,及时养护,此处的模板及支撑体系在同条件试件强度达100%时方能拆除。见图4。
图4 后浇带接缝构造图
四、总结
地铁工程为百年工程,地铁防水应严格按照以“自防水为主,外加防水为辅”的原则,尤其以细部防水为质量控制重点。确保混凝土密实性、控制早期裂缝,对混凝土配合比、施工工艺等进行控制,同时加强外防水的最后一道防线施工质量,方能保证万无一失。
参考文献
[1]西安市地铁一号线一期工程施工图设计.