浅谈混凝土结构自防水技术的应用

苏小芳 黄慧军 胡志宏

1厦门协诚工程建设监理有限公司（361000）2厦门特房建设工程集团有限公司（361000）

浅谈混凝土结构自防水技术的应用

苏小芳1黄慧军2胡志宏2

1厦门协诚工程建设监理有限公司（361000）2厦门特房建设工程集团有限公司（361000）

混凝土结构均有不同程度的裂缝，其中80%左右的裂缝均是由混凝土的各类收缩引起的。据统计，当前国内65%的建筑防水工程6～8年后需要翻修，地下防水工程已经成为建筑工程的施工难点，也是最易出现质量问题的环节。本文结合复旦中山厦门医院项目，主要探讨地下基础工程的开裂渗水问题！

自防水；膨胀剂；开裂

1 结构自防水技术的优势

《地下工程防水技术规范》(GB 50108-2008)指出，地下工程主体部分防水等级3级以上（含3级）的地下室工程必须采用防水混凝土，即混凝土的结构自防水。防水混凝土可以通过调整配合比达到一定的抗渗等级。据工程实例，大多数工程渗水都源于开裂，一旦开裂，混凝土结构再密实也无法发挥作用。一旦混凝土收缩开裂，外部地下水在渗透压力作用下产生流动，透过混凝土裂缝产生渗漏水，这是普通混凝土的渗水原因，也是地下工程防水混凝土必须具备高抗裂性能的原因。

结构自防水是控制裂缝的根本，有时抗裂比抗渗更重要，要抗裂就要补偿混凝土的收缩，而补偿混凝土收缩最好的途径就是加入高性能膨胀剂。

2 膨胀剂

高性能膨胀剂在混凝土拌制的过程中与水泥、水拌合后经水化反应生成钙矾石（C3A·3CaSO4· 32H2O），使混凝土产生体积膨胀，在一定的配筋和邻位的约束条件下，能使混凝土内部建立0.2～0.7 MPa的预压应力，对混凝土所产生的体积收缩起到补偿作用。同时，膨胀剂在水化过程中形成的钙矾石（C3A·3CaSO4·32H2O）为膨胀源，这种膨胀源是稳定的水化物，填充于毛细孔缝中，使总孔隙率减小，从而增加混凝土的密实性。这是补偿收缩混凝土的抗渗原理，这种混凝土的抗渗性能与同强度等级的普通混凝土相比大大提高。

2.1 市场上对Ⅱ型膨胀剂的需求

过去的混凝土强度等级低、早期强度低、低流态、收缩小、活性掺合料少，直接添加普通膨胀剂（Ⅰ型）就可以满足防水要求。现在的混凝土强度等级高、早期强度大、高流态、收缩大、活性掺和料多，如继续使用普通膨胀剂（Ⅰ型），膨胀与强度的协调性差，补偿收缩能力弱，混凝土容易开裂。标准状态下的试验证明，普通钢筋混凝土需要添加补偿率为3.0×10-4～4.0×10-4的膨胀剂。而普通膨胀剂远不能满足现在混凝土的强度要求。

2.2 国标I型、国标Ⅱ型膨胀剂、FQY膨胀剂如表1

从表1可以看出，FQY高性能膨胀剂的膨胀效果优于国家标准规定的Ⅱ型膨胀剂，可从根本上抑制混凝土的收缩开裂，实现建筑物结构自防水的功能。

表1 产品种类表

1）复合组分，全程抗裂

FQY高性能膨胀剂采用复合组分：硫铝酸钙(CAS)和氧化钙（CaO），双膨胀源组分既可以提供早期膨胀源，补偿混凝土硬化初期的自身收缩、水化热温升后降温引起的冷缩和部分干缩，又可以补偿混凝土中期的干缩，减少收缩落差，实现全程抗裂。

2）强度与限制膨胀率协调发展

FQY高性能膨胀剂通过优化配方、颗粒级配，减小了混凝土塑性阶段的无效膨胀，避免了后期延迟性膨胀，有效膨胀与混凝土强度同步协调增长。

3）混凝土膨胀与收缩协调发展

FQY高性能膨胀剂通过不同组分的复合，在混凝土收缩各个阶段予以有效膨胀，在混凝土早期硬化收缩剧烈时予以较大的补偿收缩，在混凝土中后期收缩平稳时予以稳定的补偿收缩，全面补偿混凝土各时段的收缩，实现混凝土结构膨胀与自身收缩的协调发展。

3 复旦医院地下室结构自防水做法

复旦中山厦门医院项目北区地下室底板筏板厚为800 mm,16层主楼部位为1 000 mm，承台厚1 300～2 000 mm。其中北区最大承台为CT-B，厚度1.8 m，面积为202 m2。承台及底板混凝土强度等级为C35，抗渗等级为P8。北区设计有5条后浇带将地下室底板划分成8段（见表2）。

表2 底板划分

复旦中山厦门医院项目地下室底板混凝土尺寸超长，混凝土开裂风险较大，对混凝土自身的抗裂性能提出了更高的要求。根据设计要求，该项目采用了FQY高性能膨胀剂。

3.1 配合比设计

结合JGJ/T 178-2009《补偿收缩混凝土应用技术规程》，对该工程有防水需求的结构部位的膨胀率的设计指标作如下设计（见表3）。表3中设计指标高于国家和行业相关标准，对控制混凝土裂缝和加强结构自防水效果更佳。

表3 设计示意表

3.2 现场取样、监控

在固定的浇筑混凝土方量内现场取样做烧杯实验快速检测（定性），在实体结构中埋设温度传感器,检测实体结构中混凝土的温度变化（温度曲线），对整个膨胀剂的使用过程以及混凝土的浇筑过程进行了严格的监控和把关，确保产品质量和施工质量。

3.3 浇筑养护

养护措施的好坏关系混凝土防水质量。在浇筑的过程中使用预埋式温度传感器采集温度数据，检测混凝土结构内部的温度随时间的变化趋势，以指导现场施工拆模和养护，效果良好。

做好混凝土本体防水的前提是阻止或降低混凝土结构的开裂，实现无裂缝混凝土。因此抗裂是防水的关键，不裂才不渗，抗裂才可能防水。整个工程施工过程在各方技术人员的指导协助下，严格施工、精细管理，地下室验收后基本没有产生有害裂缝，赢得业主、施工方的一致认可。

FQY高性能膨胀剂在复旦大学附属中山医院厦门医院项目中的使用效果再次体现了结构自防水的优越性以及大膨胀率膨胀剂的实际工程应用价值，同时也体现了建筑材料革新带来的技术先进性。