高层建筑大体积混凝土后浇带防水施工技术

孟雪峰

（北京城建十建设工程有限公司，北京 100020）

0 引言

2020 年以来，高层建筑已经逐步取代了传统的低层建筑，成为城市的主流建筑，高层建筑对我国的建筑工程发展进步有重要意义，但经过研究发现，高层建筑存在的施工问题越来越多，其中，最常见的就是渗漏问题，一旦高层建筑出现了严重渗漏，不仅会降低其使用寿命，甚至还会影响建筑内部稳定性，造成较高的经济损失，大体积混凝土后浇带是最常见的建筑渗漏区，因此需要对建筑大体积混凝土后浇带防水施工技术进行研究。

传统的高层建筑后浇带组成结构较简单，通常采用钢筋网和板材拼接而成，研究人员经过多次试验分析发现，这种结构的稳定性较差，容易出现大规模渗漏问题，除此之外，传统的高层建筑后浇带结构整体成本较高，人工操作困难，因此目前混凝土后浇带逐渐取代传统后浇带成为高层建筑的必要组成部分，受混凝土特性影响，其在使用过程中可能出现裂缝，造成严重的渗漏，传统的大体积混凝土后浇带施工后渗水面积仍然较大，因此该文设计了新的高层建筑大体积混凝土后浇带防水施工技术，为维护高层建筑稳定性做出贡献。

1 高层建筑大体积混凝土后浇带防水施工技术设计

1.1 制备高层建筑大体积混凝土后浇带混凝土原材料

混凝土原材料对保证大体积混凝土后浇带的稳定性十分重要。因此该文首先制备基础性混凝土原材料，选取P.O 42.5 水泥制备混凝土，首先需要确定与该水泥共同搅拌的砂石特性及添加量，为了提高制备有效性，该文选取II 级颗粒砂进行制备检测，将其含泥量控制在2.1%内，选取的碎石最大粒径为25 mm 含泥量低于0.4%，压碎指标为9%，为了增加混凝土的黏合性，制备时还额外添加了纳米防水剂。

上述材料准备完毕后可以进行预拌，在搅拌机内添加一定量的水润湿，首先将选取的碎石和砂子倒入，充分融合后再加入水泥和纳米防水材料，在搅拌的过程中需要不断观察混凝土的流动性，如果混凝土的流动性过低可以立即添加补水剂补水，直至搅拌成符合要求的混凝土。受实际使用需求影响，在混凝土制备完毕后还需要进行流动性试验，检测混凝土的使用状态，为后续的防水施工提供参考，可以将混凝土流动性检测分为几个不同的步骤：首先，选取一个适合检测的坍落度筒，设置标准的测试湿度，进行固定，其次，将制备的混凝土分成几个等份，倒入测试装置中，进行捣插，最后，将坍落筒拿起，测试高度，即可完成流动性试验，得到符合施工需求的混凝土原材料。

1.2 张开型裂缝的理论分析

混凝土断裂力学在建筑行业中是一门重要学科，主要研究的是建筑结构中微弱缺点与整体质量之间存在的关系，应用范围也较为普遍，主要由应力在起作用并且带有宏观裂缝的缺陷体。在断裂力学中，仅处理裂缝相关的问题，在常见的处理裂缝分类中，主要分为3 种形式：滑开型裂缝、张开型裂缝和撕开性裂缝。建筑后浇带出现裂缝属于张开型裂缝，正应力存在于裂缝表面的垂直面。受到正应力的作用下，随着时间的推迟，裂缝尖端会逐渐延长并张开，产生的扩张方向垂直于的方向。裂缝尖端具有特殊的属性，即奇异性。但是基于断裂力学相关理论，即可求出应力强度因子、位移场及附近的应力。张开型裂缝如公式（1）所示。

基于材料力学相关知识，可知材料本身具有临界荷载，超过范围材料会受到破坏。断裂力学中，将此时的临界应力强度因子叫做断裂韧度，可体现裂缝端部真实情况的断裂参数。

式（2）可以体现出裂缝材料的破坏准则，即当K达到尤K时，材料就会破坏。于是，在K已知的情况下，的值可以根据计算公式计算出来，随即可计算临界裂缝的长度a，随即可以估算其疲劳寿命值等参数。与此同时，已知实际的裂缝长度，可计算出使材料不受到破坏的应力，与材料本身可以承担的临界应力相比，可知裂缝尖端的储备应力。在一些工程实例中，无法避免构件产生裂缝，混凝土结构基本都是带裂缝工作，只要将裂缝值控制在允许范围内，就可以满足要求。

1.3 计算高层建筑大体积混凝土后浇带裂缝作用力

传统的高层建筑大体积混凝土后浇带防水施工在施工后经常存在无法解决的裂缝，影响防水施工效果，因此需要计算计算高层建筑大体积混凝土后浇带裂缝作用力，排除其对后浇带防水造成的影响，结合实际后浇带渗漏因素，可以进一步计算裂缝影响作用力，如公式（4）所示。

式中：为强度指标，为裂缝作用因子，为应力扩散差值，混凝土在环境变化时可能会受强度因子变化影响，出现微小缺陷，从而产生裂缝，这些强度因子可以用应力来代表，如公式（5）所示。

式中：为裂缝宽度，为缺陷系数，此时混凝土裂缝边缘会存在微小应力场，这些应力场可以不断叠加，长此以往，很容易出现荷载超标问题，导致材料破坏，因此该文设计的施工技术计算了力学断裂指标，如公式（6）所示。

式中：为裂缝尖端应力，使用上述公式进行计算，即可确定估计混凝土后浇带的实际力学承受状态，根据上述承受状态制定合理的施工方案，进一步提高防水施工效果。

1.4 设计高层建筑大体积混凝土后浇带防水施工框架

高层建筑大体积混凝土后浇带防水施工的最后一步就是设计高层建筑大体积混凝土后浇带防水施工框架，该施工框架必须能满足不断变化的荷载需求，因此需要从框架高度、破坏能力等方面进行综合设计。首先可以根据大体积混凝土后浇带作用因素判断框架的尺寸，结合上述计算的力学参数设计的施工框架如图1 所示。

图 1 高层建筑大体积混凝土后浇带防水施工框架（单位：dm）

由图1 可知，该框架在设计时使用了等比例尺模型，每层的层高都存在一定的差异，该框架可以在上部与悬梁共同固定，最大程度地减少渗漏影响。

根据设计的防水施工框架，可以制定不同渗流裂缝出现的应对策略，在水平施工裂缝出现时，可能会产生砍台，此时可以设置钢板止水带，进行循环养护，降低渗漏概率，出现墙体不规则裂缝造成渗漏时，需要进行渗漏裂缝检测，判断裂缝的发育状况，并及时使用注浆堵漏法治理，穿墙管道引起的裂缝经常由管道和混凝土设计黏合状态决定，因此在处理时可以设置有效的凹槽，涂抹防水涂料，有效解决渗水问题。

沉降作用是导致大多数混凝土后浇带出现渗漏的原因，因此，该文设计的方法在实际施工过程中进行了不间断的沉降监测，判断沉降高度与裂缝宽度规律，并根据该规律计算相关的施工参数，完成高层建筑大体积混凝土后浇带防水施工。

1.5 施工方案

由于工期较紧，根据相关规范，施工单位在两侧混凝土浇筑完成第43d 进行后浇带混凝土浇筑，此时地上高层建筑主体结构已经完工，后浇带施工图样如图2 所示。

图2 后浇带施工图样

施工方案如下。基层工作完备；单独支设模板，并保证模板安装质量，严禁漏浆；采用C35 微膨胀混凝土，必要时，采用溜槽，避免高处下落导致混凝土离析；整个高度分3 层机械振捣，每层高约1.5m；洒水养护14d；拆模后外观稍可，剔除缝隙两边凸出部位，用防水砂浆补缝，抹平压实；外墙防水施工。

2 实例分析

2.1 概况及准备

为了验证该文设计的高层建筑大体积混凝土后浇带防水施工技术的实际防水效果，该文选取了某高层建筑，进行实例分析，该高层建筑为某市中心的高层公寓，主要使用框架剪力墙构建，该建筑主要包括22 层地上结构和2 层地下结构，该建筑施工面积为6598 m，防水等级为II 级。

某高层建筑施工工程采用了结合后浇带防水施工体系进行施工，内部添加了几种有效的复合型卷材，经过比对发现，该工程的综合抗渗等级为S8，防水混凝土厚度约为294mm，结构底板厚约100mm，该工程混凝土后浇带组成示意图如图3 所示。

图3 大体积混凝土后浇带组成

该工程内部后浇带防水结构厚度要与实际内部钢筋组成厚度一致，可以根据实际施工需求，设计防水施工方案，首先，在基坑开挖完毕后，需要根据地基状态进行混凝土浇筑，将LB-23 混凝土与纤维材料搅拌后进行缺陷检测，通过检测即可开始浇筑，其次按照标准防水施工顺序进行机械振捣、浇筑，直至完成施工，为了保证实例分析的准确性，该文进行了沉降观测，观测数据见表1。

由表1 可知，浇筑后，全部观测点位均出现了不同程度的沉降，证明此时的观测点位符合实例分析需求，在该高层建筑内侧设置5 个移动水流，划分渗透时间，进行模拟渗透，为了增加试验的准确性，该文选取V-Sorb 2800S 容量法比表面积测试仪进行渗水面积检测，此时需要计算综合检测权重，为后续的分析打下基础，如公式（7）所示。

表1 沉降观测数据

式中：为测试时序，为测试误差因子，根据该检测权重可以进行区域时间分配，完成高精度防水效果测试。

2.2 应用结果与讨论

结合上述的实例分析准备，选取10 个不同的测试区域，分别使用该文设计的高层建筑大体积混凝土后浇带防水施工技术和传统的混凝土后浇带防水施工技术进行施工，使用V-Sorb 2800S 容量法比表面积测试仪分别测试模拟水流下2种施工方式产生的渗水面积，应用结果见表2。

表2 应用结果

由表2 可知，该文设计的高层建筑大体积混凝土后浇带防水施工技术在不同区域检测到的渗水面积均比传统的混凝土后浇带防水施工技术低，证明设计的防水施工技术防水效果较好。

3 结语

综上所述，为了满足人口的居住需求，我国的高层建筑数量越来越多，施工难度也越来越高，出现了很多高层建筑后浇带渗漏问题，不仅影响建筑的综合寿命，还导致严重的财产损失，因此需要进行后浇带防水施工，传统的高层建筑大体积混凝土后浇带防水施工技术施工后渗水面积仍然较大，因此该文设计了新的高层建筑大体积混凝土后浇带防水施工技术，进行实例分析，结果表明，设计的高层建筑大体积混凝土后浇带防水施工技术的渗水面积较小，证明其防水效果较好，具有有效性，有一定的应用价值，可以作为后续高层建筑围护保养的参考。