17-1 混凝土结构自防水.doc

17 地下防水工程
随着我国建筑业的发展，建筑防水领域的法制化建设和规范化管理正在逐步完善。遵循国家标准规范、严格执行强制性条文，是保证地下防水工程质量的关键。
“防、排、截、堵相结合，刚柔相济，因地制宜，综合治理”的原则是我国建筑防水技术发展至今的实践经验总结。地下防水工程的设计和施工应遵循这一原则，并根据建筑功能及使用要求，按现行规范正确划定防水等级，合理确定防水方案。
现行规范规定地下工程防水等级及其相应的适用范围见表17-1；地下工程防水设防要求见表17-2及表17-3。
地下工程防水等级及其适用范围 表17-1
防水等级
标准
适用范围
一级
不允许渗水，结构表面无湿渍
人员长期停留的场所；因有少量湿渍会使物品变质、失效的贮物场所及严重影响设备正常运转和危及工程安全运营的部位；极重要的战备工程
二级
不允许漏水，结构表面可有少量湿渍
工业与民用建筑：总湿渍面积不应大于总防水面积（包括顶板、墙面、地面）的1/1000；任意100m2防水面积上的湿渍不超过1处，单个湿渍的最大面积不大于0.1m2
其他地下工程：总湿渍面积不应大于总防水面积的6/1000；任意100m2防水面积上的湿渍不超过4处，单个湿渍的最大面积不大于0.2m2
人员经常活动的场所；在有少量湿渍的情况下不会使物品变质、失效的贮物场所及基本不影响设备正常运转和工程安全运营的部位；重要的战备工程
三级
有少量漏水点，不得有线流和漏泥砂
任意100m2防水面积上的漏水点数不超过7处，单个漏水点的最大漏水量不大于2.5L/d，单个湿渍的最大面积不大于0.3m2
人员临时活动的场所；一般战备工程
四级
有漏水点，不得有线流和漏泥砂
整个工程平均漏水量不大于2L/m2·d；任意100m2防水面积的平均漏水量不大于4L/m2·d
对渗漏水无严格要求的工程

明挖法地下工程防水设防 表17-2
工程部位
主体
施工缝
后浇带
变形缝、诱导缝
防水措施
防水混凝土
防水砂浆
防水卷材
防水涂料
塑料防水板
金属板
遇水膨胀止水条
中埋式止水带
外贴式止水带
外抹防水砂浆
外涂防水涂料
膨胀混凝土
遇水膨胀止水条
外贴式止水带
防水嵌缝材料
中埋式止水带
外贴式止水带
可卸式止水带
防水嵌缝材料
外贴防水卷材
外涂防水涂料
遇水膨胀止水条
防水等级
一级
应选
应选1~2种
应选2种
应选
应选2种
应选
应选2种
二级
应选
应选1种
应选1~2种
应选
应选1~2种
应选
应选1~2种
三级
应选
宜选1种
宜选1~2种
应选
宜选1~2利
应选
宜选1~2种
四级
宜选
-
宜选1种
应选
宜选1种
应选
宜选1种
暗挖法地下工程防水设防 表17-3
工程部位
主体
内衬砌施工缝
内衬砌变形缝、诱导缝
防水措施
复合式衬砌
离壁式衬砌、衬套
贴壁式衬砌
喷射混凝土
外贴式止水带
遇水膨胀止水条
防水嵌缝材料
中埋式止水带
外涂防水涂料
中埋式止水带
外贴式止水带
可卸式止水带
防水嵌缝材料
遇水膨胀止水条
防水等级
一级
应选1种
-
应选2种
应选
应选2种
二级
应选1种
应选1~2种
应选
应选1~2种
三级
-
应选1种
宜选1~2种
应选
宜选1种
四级
应选1种
宜选1种
应选
宜选1种

从表17-2可以看到，根据地下防水工程的特点及环境要求，坚持多道设防、刚柔相济、扬长避短、综合防治的作法是十分必要的。片面地单一设防，出现渗漏，再耗资堵治，则会导致社会效益及经济效益的双重巨大损失。
目前，地下防水工程应用技术正由单一防水向多道设防、刚柔并举方向发展；刚性防水材料从普通防水混凝土向高性能、外加剂纤维抗裂以及聚合物水泥混凝土方向发展；柔性防水材料从普通纸胎沥青油毡向聚酯胎、玻纤胎高聚物改性沥青以及合成高分子片材方向发展；防水涂料和密封防水材料也从沥青基向高聚物改性沥青、高分子以及聚合物无机涂料方向发展。新材料、新技术、新工艺的推广促使我国地下防水应用技术水平有新的飞跃和提高。
17-1 混凝土结构自防水
以混凝土自身的密实性而具有一定防水能力的混凝土或钢筋混凝土结构形式称之为混凝土结构自防水。它兼具承重、围护功能，且可满足一定的耐冻融和耐侵蚀要求。随着混凝土工业化、商品化生产和与其配套的先进运输及浇捣设备的发展，它已成为地下防水工程首选的一种主要结构形式，广泛适用于一般工业与民用建筑地下工程的建（构）筑物。例如地下室、地下停车场、水池、水塔、地下转运站、桥墩、码头、水坝等。混凝土结构自防水不适用于以下情况：允许裂缝开展宽度大于0.2mm的结构、遭受剧烈振动或冲击的结构、环境温度高于80℃的结构，以及可致耐蚀系数小于0.8的侵蚀性介质中使用的结构。
混凝土结构自防水可采用不同品种的混凝土进行浇筑。
防水混凝土应用技术发展至今已获巨大进步，特别是在有效地提高混凝土密实性和抗裂性方面，一些新品种、新技术的开发已处于国际先进水平。现将简况叙述如下：
20世纪50年代以德国提出获得最小孔隙率的骨料连续级配曲线为理论依据，采用骨料级配防水混凝土。但因其对级配要求十分严格，必须按曲线筛分大量石子，费工费时，劳动强度大，施工效率低，不适合我国国情，难以推广。
60年代，冶金部建筑研究总院提出富砂浆理论，研制成以调整混凝土配合比各项技术参数而获得最小孔隙率的普通防水混凝土。由于其施工简便、节省劳力、效率高、工期短，适合我国国情，得到广泛应用。
70年代，因多种外加剂的开发，外加剂防水混凝土应运而生。它是用掺入适量外加剂的方法，改善混凝土内部微观结构，减小孔隙率、增加密实性、提高抗渗性。
上述各种混凝土均未能有效遏制混凝土开裂这一降低抗渗性的另一重要因素的产生。80年代后期，我国研制、开发并获得推广的补偿收缩混凝土有效地以自身适度膨胀抵消混凝土收缩裂缝；同时水泥水化物结晶体体积增大，将水泥石中的孔隙填充堵塞，减少孔隙率，而使抗渗性大为提高。
近些年来，又有一批新型防水混凝土应用在工程上。例如：聚合物水泥混凝土、纤维抗裂防水混凝土，以及高性能防水混凝土等。
17-1-1 普通防水混凝土
17-1-1-1 影响防水混凝土抗渗性的技术参数
普通防水混凝土应用技术在我国已有40多年的历史。根据经验，以调整和控制混凝土配合比各项技术参数的方法提高混凝土的抗渗性是行之有效的。
1．水泥用量：最少不得少于300kg/m3；当掺有活性掺合料时，不得少于280kg/m3。
2．砂率：宜为35%~45%；泵送混凝土的砂率可为45%。
3．灰砂比：宜为1：2~1：2.5。
4．水灰比：不得大于0.55。
5．坍落度：不宜大于50mm。
对于预拌混凝土，其入泵坍落度宜控制为100~140mm；入泵前坍落度每小时损失值不应大于30mm，总损失值不应大于60mm。
应予注意的是，不能以上述技术参数的限值组成混凝土配合比，而是应在技术参数的限值范围内进行选值、通过试配求得符合设计要求的防水混凝土最佳配合比。
17-1-1-2 选材要求
1．水泥
水泥强度等级不应低于32.5级。
在不受侵蚀性介质和冻融作用的条件下，宜采用普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥；若选用矿渣硅酸盐水泥，则必须掺用高效减水剂。
在受侵蚀性介质作用的条件下，应按介质的性质选用相应的水泥。例如：在受硫酸盐侵蚀性介质作用的条件下，可采用火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥，或抗硫酸盐硅酸盐水泥。
在受冻融作用的条件下，应优先选用普通硅酸盐水泥，不宜采用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。
不得使用过期或受潮结块的水泥；不得使用混入有害杂质的水泥；不得将不同品种或不同强度等级的水泥混合使用。
2．石子
石子最大粒径不宜大于40mm；泵送混凝土，石子最大粒径应为输送管径的1/4；石子吸水率不应大于1.5%；含泥量不得大于1%、泥块含量不得大于0.5%；不得使用碱活性骨料；其他要求应符合现行《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ 53-92）的规定。
3．砂
宜采用中砂；含泥量不得大于3.0%，泥块含量不得大于1.0%；其他要求应符合现行《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ 52-92）的规定。
4．水
应符合现行《混凝土拌合用水标准》（JGJ 63-89）的规定。
5．掺合料
粉煤灰的级别不应低于二级，掺量不宜大于20%，其质量应符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB 1596标准的要求；硅粉掺量不应大于3%；其他掺合料的掺量应经过试验确定，例如磨细矿渣粉等。
17-1-1-3 混凝土配合比设计计算
1．配合比的设计原则
在设计普通防水混凝土配合比时应考虑以下原则：
（1）根据工程的要求，由混凝土的抗渗性和耐久性确定水泥的品种，由混凝土的强度确定水泥的强度等级。
（2）砂、石材料应合理地选用，一般应优先考虑当地的砂石材料，但必须符合工程要求，以及防水混凝土选材要求。
（3）水灰比主要依据工程要求的抗渗性和施工最佳和易性来确定。施工和易性要由结构条件（如结构截面、钢筋布置等）和施工方法（运输、浇筑和振捣等）综合考虑决定。
2．配合比的计算及举例
例题：配制C20强度等级、P6抗渗等级的普通防水混凝土，配筋较密，采用振捣器振捣，初步选定混凝土的坍落度为30~50mm，砂率为38%，所用的材料特性如下：
水泥：强度等级42.5，密度ρc＝3.1；
石子：最大粒径30mm的卵石，密度ρg＝2.7；
砂：中砂，密度ρs＝2.6
按绝对体积法计算步骤如下：
（1）根据工程要求的抗渗等级、强度等级以及结构条件和施工条件选定坍落度，初步确定水灰比、用水量，并计算出水泥用量。
普通防水混凝土的水灰比可参考表17-4选用。
普通防水混凝土最大水灰比允许值 表17-4
混凝土抗渗等级①
混凝土强度等级
备注
C20~C30
C30以上
P6
0.60
0.55
1．试块P值应比设计提高0.2N/mm2
2．严格控制水灰比小于表中数字
P8~P12
0.55
0.50
P12以上
0.50
0.45
①混凝土抗渗等级是表示混凝土试块在渗透仪上作抗渗试验时，试块未发现渗水现象的最大水压值。例如P8表示该试块能在0.8N/mm2的水压力下不出现渗水现象。
现行规范规定，通过试验确定的施工配合比，其抗渗等级应比设计要求提高一级（0.2MPa）。因此，试配时应采用水灰比最大的配合比做抗渗试验，其试验结果应符合式（17-1）的要求：
（17-1）
式中 pt——6个试件中4个未出现渗水时的最大水压值（MPa）；
P——设计要求的抗渗等级。
混凝土拌合用水量与砂石材料、搅拌条件等因素有关，为了便于试拌进行初步配合比设计，提供表17-5以作参考，但用水量应根据试配最后选定。
混凝土拌合用水量参考表（kg/m3） 表17-5
坍落度（mm）
砂率（%）
35
40
45
10~30
175~185
185~195
195~205
30~50
180~190
190~200
200~210
注：1．表中石子粒径为5~20mm。若石子最大粒径为40mm，用水量应减少5~l0kg/m3。表中石子按卵石考虑，若为碎石应增加5~10kg/m3。
2．表中采用的是火山灰质水泥，若用普通水泥则用水量可减少5~10kg/m3。
根据例题设定的混凝土强度等级、抗渗等级以及坍落度，可初步确定水灰比为0.55，水的用量为190kg/m3。
计算水泥用量：
已知W/C＝0.55
水泥用量mco＝mwo/0.55＝190/0.55＝345kg/m3
式中 mco——水泥用量（kg/m3）；
mwo——水用量（kg/m3）。
（2）选用砂率：
砂率可根据石子空隙率和砂的平均粒径，参考表17-6选用。
石子空隙率按式（17-2）计算：
石子空隙率＝（1－
石子堆积密度
石子表观密度
）×100% （17-2）
砂率选用表（%） 表17-6
石子空隙率（%）
30
35
40
45
50
砂的细度模数
0.70
35
35
35
35
35
1.18
35
35
35
35
36
1.62
35
35
35
36
37
2.16
35
35
36
37
38
2.71
35
36
37
38
39
3.25
36
37
38
39
40
注：1．本表是按石子粒径为5~30mm计算，若采用粒径为5~20mm时，砂率应增加2%。
2．施工条件如钢筋很密，埋件很多，厚度较小，不易浇捣时可适当提高砂率至40%左右。
例题已初步选定砂率为38%。
（3）根据选定的砂率，按式（17-3）计算砂石混合密度：
ρsg＝ρsβs＋ρg（1－βs） （17-3）
式中 βs——砂率；
ρsg——砂石混合密度；
ρs——砂的密度；
ρg——石的密度。
根据例题已知数代人式（17-3），则
ρsg＝2.6×38%＋2.7×（1－38%）＝2.66
（4）按式（17-4）计算砂石混合用量：
（17-4）
式中 α——砂石混合用量（kg/m3）；
mwo——水用量（kg/m3）；
ρw——水的密度；
mco——水泥用量（kg/m3）；
ρc——水泥的密度。
根据例题，将已知数代入式（17-4）：

（5）按式（17-5）和式（17-6）计算砂、石的用量。
mso＝Bs×α （17-5）
mgo＝α－mso （17-6）
式中 mso——砂的用量（kg/m3）；
Bs——砂率（%）；
α——砂石混合用量（kg/m3）；
mgo——石子的用量（kg/m3）。
根据例题的设定以及计算中的已知数代入式（17-5）和式（17-6），分别求出砂、石的用量：
mso＝38%×1858kg/m3＝706kg/m3
mgo＝（1858－706）kg/m3＝1152kg/m3
（6）得出初步配合比：由以上各步骤计算出的每立方米混凝土材料用量，可以列出初步配合比为：
水泥：砂：石＝mco：mso：mgo
水灰比＝W/C＝0.55
根据例题计算结果列出配合比为：
345：706：1152＝1：2.05：3.34
则混凝土的计算密度为
345＋706＋1152＋190＝2393kg/m3
（7）试配与校正：
按照初步配合比进行试拌，试拌结果若与工程要求不符，应按实际情况进行校正，调整比例，直至达到工程要求。
17-1-2 外加剂防水混凝土
不同的外加剂，其性能、作用各异，应根据工程结构和施工工艺等对防水混凝土的具体要求，适宜地选用相应的外加剂。
选择和使用外加剂应注意下列各点：
1．熟悉外加剂生产厂提供的技术资料，以及产品说明书。
2．以工程实际所用材料（包括水泥、砂、石、水等）的性能、用量、配合比，结合现场施工条件（施工方法、施工温度等）的要求，进行模拟试验，以试验效果评定所选外加剂是否可以采用。采用的外加剂应符合国家或行业标准一等品以上的质量要求。
3．参考普通防水混凝土配合比的技术参数，通过试配求得外加剂的最佳掺量。
4．加强施工管理，严格遵循外加剂掺量和使用注意事项。随时进行现场监督检查，发现问题及时采取措施，以保证混凝土施工质量。
5．按有关规定做好外加剂的制备、储存和使用。
6．选用外加剂应进行经济效益分析，根据工程实际情况，做多方案比较，选择技术经济全面合理的方案。
17-1-2-1 引气剂防水混凝土
引气剂防水混凝土是在混凝土拌合物中掺入适量的引气剂配制而成的混凝土。
1．简述
在混凝土拌合物中加入引气剂后，会产生大量微小、密闭、稳定而均匀的气泡，而使混凝土黏滞性增大，不易松散和离析，可以显著地改善混凝土的和易性；还可以使毛细管的形状及分布发生改变，切断渗水通路，从而提高了混凝土的密实性和抗渗性；同时，因弥补了混凝土内部结构的缺陷，抑制其胀缩变形，故可减少因干湿及冻融交替作用而产生的体积变化，有效地提高混凝土的抗冻性，通常可较普通混凝土提高3~4倍。
引气剂防水混凝土适用于对抗渗性和抗冻性要求较高的工程结构，特别适合寒冷地区使用。
常用的引气剂有松香酸钠（松香皂）、松香热聚物；另外还有烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠等。
2．混凝土配制要点
（1）掌握好引气剂的掺量
混凝土的含气量直接影响着引气剂防水混凝土的质量，而含气量的大小则主要取决于引气剂的掺量。
根据现行规范规定，混凝土含气量应控制在3%~5%。实践经验表明，含气量在此范围内，混凝土可获得较高的抗渗性和抗冻性；相应此最佳含气量的引气剂掺量为：松香酸钠0.1‰~0.3‰；松香热聚物0.1%。
（2）水灰比的控制
对于引气剂防水混凝土，水灰比的控制很必要，因为水灰比的大小直接影响混凝土内部气泡的数量与质量。适宜的水灰比可使混凝土获得最佳含气量和较高的抗渗性，配制混凝土时要注意调整水灰比。
（3）砂子细度的选择
砂子的细度影响混凝土内部气泡的生成。粗砂生成的气泡较大，混凝土抗渗性较差；中砂、细砂有利于混凝土的物理力学性能和抗渗性。实践表明，采用细度模数约2.6的砂较好。
3．施工注意事项
（1）采用机械搅拌。投料时，先将砂子、水泥、石子倒入搅拌机，再将引气剂与拌合水搅匀后投入搅拌机。不得单独将引气剂直接投入搅拌机，以免气泡分布不匀，影响混凝土质量。
（2）及时按规定检测混凝土拌合物的坍落度及含气量，使之严格控制在规定范围内。
（3）浇筑后采用高频振捣器振捣，排除大气泡，保证混凝土质量。
（4）住意养护。要保持湿润养护。冬期施工要注意蓄热保温，否则影响混凝土质量。引气剂防水混凝土在低温（5℃）下养护，会完全丧失抗渗能力。
17-1-2-2 减水剂防水混凝土
减水剂防水混凝土是在混凝土拌合物中掺入适量的减水剂配制而成的混凝土。
1．简述
减水剂是一种表面活性剂，它以分子定向吸附作用将凝聚在一起的水泥颗粒絮凝状结构高度分散解体，并释放出其中包裹的拌合水，使在坍落度不变的条件下，减少了拌合用水量；此外，由于高度分散的水泥颗粒更能充分水化，使水泥石结构更加密实，从而提高了混凝土的密实性和抗渗性。
减水剂防水混凝土适用于一般工业与民用建筑的防水工程，也适用于大型设备基础等大体积混凝土，以及不同季节施工的防水工程。
常用的减水剂有木质素磺酸钙、多环芳香族磺酸钠、糖蜜等。
2．配制及施工要点
（1）选择减水剂品种及其适宜掺量。应根据结构要求、施工工艺、施工温度，以及混凝土原材料的组成、特性等因素，正确地选择减水剂品种。
对所选减水剂，应经试验复核产品说明书所列技术指标。不能完全依赖说明书推荐的“最佳掺量”，应以实际所用材料和施工条件，进行模拟试验，求得减水剂适宜掺量。各类减水剂适宜掺量可参考表17-7。
不同品种的减水剂适宜掺量参考表 表17-7
品种名称
适宜掺量（占水泥重量%）
说明
木钙、糖蜜
0.2~0.3
掺量不应大于0.3%，否则会使混凝土强度降低、且缓凝仅略增混凝土造价
NNO、MF
0.5~1.0
JN
0.5

UNF-5
0.5
与0.5%三乙醇胺共用，抗渗效果好
腐殖酸类
0.2~0.35

三聚氰胺类
0.5~2.0

（2）混凝土配合比，可以参考普通防水混凝土配合比各项技术参数，但应注意控制水灰比，充分发挥减水剂的估越性，并应在试配过程中，特别注意所用水泥是否与所选减水剂相适应，在有条件的情况下，宜对水泥和减水剂进行多品种比较，不宜在单一的狭隘范围内寻求“最佳掺量”。此步骤应结合经济效益一并分析考虑。
（3）施工中，应严格控制减水剂掺量，误差宜控制在1%以内。如减水剂为干粉状，宜在使用前，先将干粉倒入60℃左右的热水中搅匀，制成20%浓度的溶液（以比重计控制溶液浓度），再根据实际情况决定减水剂掺加方法（先加法或后加法）。严禁将减水剂干粉倒入混凝土搅拌机内拌合。
（4）若以粉煤灰为粉细料掺入混凝土，由于粉煤灰含有一定量的碳，可降低减水效果，应调整减水剂用量。
（5）使用引气型减水剂，为消除过多的有害气泡，可采取高频振动、插入振动，或与消泡剂复合使用等方法，含气量应控制在3%~5%，以增加混凝土的密实性。
（6）注意养护，特别是早期潮湿养护。
17-1-2-3 三乙醇胺防水混凝土
三乙醇胺防水混凝土是在混凝土拌合物中随拌合水掺入定量的三乙醇胺防水剂配制而成的。它抗渗性能良好，且具有早强和强化作用，施工简便，质量稳定，有利于提高模板周转率、加快施工进度和提高劳动生产率。
三乙醇胺防水剂对水泥的水化起加快作用，水化生成物增多，水泥石结晶变细，结构密实，因此提高了混凝土的抗渗性，抗渗压力可提高3倍以上。
1．三乙醇胺防水剂的配制
三乙醇胺为橙黄色透明黏稠状的吸水性液体，无臭、不燃烧、呈碱性，pH值8~9,相对密度为1.12~1.13，工业品纯度为70%~80%。它能吸收CO2，而不随水蒸气一同挥发，应避光保存。它对钢铁不起作用，而对铜、铝及其合金等破坏很快。
配制三乙醇胺防水剂的原材料均为市售成品，使用前应预先配好备用。配制防水剂时将组成材料按比例溶于水中，防水剂浓度应适当。
三乙醇胺防水剂配方有三种：见表17-8。
表17-8
型号
三乙醇胺
氯化钠
亚硝酸钠
备注
1
0.05%
-
-
1．表中百分数为水泥重量的百分数
2．1号配方适用于常温和夏季施工，2号、3号配方适用于冬期施工
2
0.05%
0.5%
-
3
0.05%
0.5%
1%
配制100kg三乙醇胺防水剂材料用量见表17-9。
表17-9
材料
1号配方
2号配方
3号配方
备注
水（kg）
98.75/98.33
86.25/85.83
61.25/60.83
表中数据分子为采用100%纯度三乙醇胺的量，分母为采用75%工业品三乙醇胺的用量
三乙醇胺（kg）
1.25/1.67
1.25/1.67
1.25/1.67
抓化钠（kg）

12.5/12.5
12.5/12.5
亚硝酸钠（kg）

25/25
配制防水剂溶液时，可按表17-9所给数据先将水放入容器中，再将其他材料放入水中，搅拌直至完全溶解，即成防水剂溶液。使用时，拌合混凝土每50kg水泥随拌合水掺入2kg三乙醇胺防水剂溶液即可。
2．三乙醇胺防水混凝土配制要点
（1）严格按配方配制防水剂溶液，并应充分搅拌至完全溶解，防止氯化钠和亚硝酸钠溶解不充分，或三乙醇胺分布不匀而造成不良后果。
（2）三乙醇胺对不同品种的水泥作用不同，若调换水泥品种，则应重新进行试验，以确定能否采用。
（3）严格掌握掺量，并不得将防水剂材料直接投入搅拌机中，致使拌合不均匀而影响混凝土的质量。配好的防水剂应和拌合用水掺合均匀使用。
（4）在重要的防水工程中，为防钢筋锈蚀，可采用加入亚硝酸钠阻锈剂的3号配方配制三乙醇胺防水混凝土；靠近高压电源和大型直流电源的防水工程宜采用1号配方，不宜采用2号或3号配方。
（5）在寒冷地区冬期施工，可掺用三乙醇胺外加剂，以增加混凝土的早强抗冻性，但应结合本地区的具体条件，进行配合比试验，选择外加剂适宜掺量，确保混凝土强度的增长及混凝土抗渗质量。
17-1-2-4 氯化铁防水混凝土
氯化铁防水混凝土是在混凝土中掺入适量的氯化铁防水剂配制而成的。由于氯化铁防水剂与水泥水化析出物产生化学反应，其生成物填充混凝土内部孔隙，堵塞和切断贯通的毛细孔道，改善混凝土内部的孔隙结构，增加了密实性，使混凝土具有良好的抗渗性。氯化铁防水剂配制简便，且材料来源广泛，价格较低，并具有增强、早强、耐久、抗腐蚀等优点，且早期即具较高抗渗能力，是适合用在地下防水工程中的一种良好的防水剂，可以配制较高抗渗等级的防水混凝土或抗油渗混凝土，适用于长期贮水的构筑物，以及防水工程的治渗及维修。
1．氯化铁防水剂的质量要求
氯化铁防水剂相对密度应大于1.4，其中二氯化铁和三氯化铁的比例应在1：1.1~1.3（重量比）范围内、且它们的含量应不少于400g/L。防水剂溶液的pH值为1~2，硫酸铝或明矾的含量为溶液重量的5%~10%。注意切勿误将市售三氯化铁当作氯化铁防水剂使用。
2．氯化铁防水混凝土配制要点及注意事项
（1）氯化铁防水剂的掺量以水泥重量的3%为宜；水灰比不大于0.55；在坍落度为30~50mm时，每立方米混凝土中水泥用量宜为320kg左右。混凝土拌合水用量中应扣除氯化铁防水剂中的含水量。
（2）氯化铁防水剂应符合国家或行业标准一等品及以上的质量要求，进场必须复验合格方能用于工程中。
（3）配制防水混凝土时，必须配料准确。先将所需量的防水剂称量准确，再以80%的拌合用水量将防水剂稀释、搅拌均匀，然后加入混凝土拌合物中搅拌，最后加入剩余的拌合水继续搅拌。严禁将氯化铁防水剂直接加入水泥和骨料中。
（4）施工缝处，在浇筑混凝土之前，先将表面清理洁净，铺一层净浆，再铺设30~50mm厚的氯化铁防水砂浆，其重量配合比为水泥：砂子：氯化铁防水剂＝1：0.5：0.03，水灰比为0.55，然后及时浇筑氯化铁防水混凝土。
（5）氯化铁防水混凝土应注意加强养护，特别是早期湿润养护。自然养护可在浇筑8h后，即以湿草袋或草帘等覆盖（夏季还要提前），在24h后即定期浇水养护14d。养护温度不宜过高或过低，以25℃左右为宜，不宜低于10℃。蒸汽养护温度不宜超过50℃，并在升温过程中控制升温速度不超过6~8℃/h。
17-1-2-5 补偿收缩混凝土
补偿收缩混凝土是用膨胀水泥、或在普通混凝土中掺入适量膨胀剂配制而成的一种微膨胀混凝土。
1．简述
孔隙和裂缝是混凝土自身的两大弊端，也是混凝土结构产生渗漏水的两大主因。然而，能以同步抑制上述两个导致渗漏的因素正是补偿收缩混凝土所具有的特性。补偿收缩混凝土硬化初期，由于水泥水化作用生成的水化物结晶体体积增大而产生膨胀 不同种类的膨胀水泥或膨胀剂，所生成的膨胀结晶体不同。
，例如硫铝酸钙类膨胀水泥水化生成物为柱状或针状的水化硫铝酸钙，又称“钙矾石”，其固相体积可增大1.22~1.75倍，在其生长膨胀过程中，将水泥石中的孔隙填充，并堵塞、切断混凝土内连通的毛细孔道，从而使混凝土内的总孔隙率变小，亦即抑制了孔隙、改善了孔隙结构；同时，补偿收缩混凝土在硬化初期产生的适度膨胀在限制条件下（如钢筋、相邻物体等）产生的收缩应力（自应力）可大致抵消混凝土在干缩和徐变时产生的拉应力，使混凝土的拉应变值小于允许极限拉伸变形值或接近于零，因而混凝土可减少、或不出现裂缝。补偿收缩混凝土以其优异特性在建筑工程中获得广泛应用，适用于一般工业与民用建筑的地下防水结构，水池、水塔等构筑物，以及修补、堵漏、后浇带等。
本节将根据补偿收缩混凝土的特性，对“UEA无缝设计施工新技术”予以介绍。
2．补偿收缩混凝土配制要点
（1）材料要求
1）水泥 所用水泥均应符合设计要求，以及国家标准或行业标准的规定。
膨胀水泥贮存超过3个月时，应根据测试的膨胀率确定其能否再用。严禁使用受潮、变质水泥。不同品种的水泥不得同时使用。
目前常用的膨胀水泥系列有：明矾石膨胀水泥、石膏矾土膨胀水泥、低热微膨胀水泥。
2）骨料 石子应符合现行《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ 53），且石子最大粒径应不大于40mm,含泥量不大于1%，泥块含量不大于0.5%，且所含泥土不得呈块状或包裹石子表面，其吸水率应不大于1.5%，砂岩骨料不宜使用。
砂应符合现行《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ 52），砂含泥量不大于3%，泥块含量不大于1%，且海砂不宜使用。
采用轻骨料，应符合相应的国家标准。
3）水 饮用水、洁净的天然水均可使用。
含有害杂质的水、pH值小于4的酸性水和pH值大于9的碱性水、硫酸盐含量（按SO42-计）超过水重量1%的水，以及海水、污水、工业废水等，均不得使用。
4）外加剂 所用外加剂应具有出厂合格证及产品技术资料，并符合相应国家标准一等品以上的质量要求。超过有效期或受潮的外加剂均不得使用。
膨胀剂掺入除纯熟料硅酸盐水泥或高强度等级硅酸盐水泥之外的其他品种水泥时，应以试验测出的限制膨胀率和强度为依据，决定可否采用。膨胀剂与其他外加剂复合使用时，应进行试验，在肯定复合使用效果的前提下，方可采用。
常用的膨胀剂有：U型膨胀剂、明矾石膨胀剂、复合膨胀剂，以及脂膜石灰膨胀剂等。
目前，新一代U型膨胀剂UEA-H不仅膨胀性能更好，还可提高混凝土的抗压强度，且碱度更低、与水泥和其他外加剂的适应性更强、施工更方便。
（2）配制方法
补偿收缩混凝土配合比的各项技术参数，如水灰比、水泥用量、砂率等，可参考普通防水混凝土的技术参数进行选择。
选定配合比宜用试配法，在考虑施工和易性的前提下，初步选出水灰比、水泥用量，求出用水量，再依据所选的砂率，求出砂、石的重量，得出初步配合比，以此制作强度试件及膨胀试件（包括自由膨胀试件和限制膨胀试件），在检验试件的强度、膨胀率（特别是限制膨胀率）均满足设计要求时，即可在现场进行试拌、核对坍落度、调整用水量，以最后确定施工配合比。
膨胀剂或膨胀水泥必须称量准确，膨胀剂称量误差应小于0.5%，膨胀水泥称量误差应小于1%。膨胀剂可直接投入料斗并同水泥、砂子、石子干拌均匀，再加水进行搅拌。对于泵送商品混凝土，膨胀剂可在施工现场后加，即将膨胀剂以混凝土罐车所载混凝土量按比例预先称好放在装料架上备用，待混凝土罐车停在架子下面，再将称好的膨胀剂通过架子加料口投入罐内，至少搅拌5min至拌匀方可使用。
3．施工注意事项
（1）浇筑前，应检查模板的坚固性、稳定性，使模板所有接缝严密，不得漏浆，并宜将模板及与混凝土接触的表面先行湿润或保潮，且保持清洁。
（2）严格掌握混凝土配合比，并依据施工现场情况的变化，及时正确调整。雨季施工应注意测定砂石含水率，及时调整配合比的用水量。
（3）采用机械搅拌，操作程序如下：开动搅拌机，相继投入骨料、水泥、膨胀剂，干拌0.5~1min，再边搅拌边分三次加入拌合水，然后继续搅拌1~2min。
（4）控制坍落度：人工浇筑，现场坍落度为7~8cm；泵送混凝土浇筑，现场坍落度为12~14cm。若现场施工温度超过30℃，或混凝土运输、停放时间超过30~40min，则应在混凝土拌合前采取加大坍落度的措施；混凝土拌合后，不得再次加水搅拌。
（5）混凝土应连续运输、连续浇筑。运输的时间间隔不应超过1.5h。夏季运输或运距较远可在混凝土中掺入适量缓凝剂，以保持混凝土的流动性，通常可掺入相当于水泥重量2.5‰~3.5‰的木钙。
（6）混凝土浇筑时间间隔不应超过2h，否则应事先考虑设置施工缝。
（7）混凝土必须采用机械振捣，不得采用人工振捣，以保证振捣密实，不允许有欠振、漏振和超振现象出现。
（8）混凝土的养护：必须注意混凝土的早期养护，若早期养护开始时间较迟，则可能抑制混凝土膨胀。一般常温下，混凝土浇筑后8~12h，即应进行浇水养护。必须保证混凝土的湿润养护，养护期内要保持外露混凝土表面呈湿润状态。
养护期不小于14d。
（9）混凝土不得在5℃以下的条件下施工。
混凝土的养护温度和使用温度均不应大于80℃。
4．UEA混凝土无缝设计施工技术
“UEA混凝土无缝设计施工技术”是中国建筑材料科学研究院于20世纪90年代初期开发的新技术，已在北京西站（主楼336m×102m）、广州站前地下商城（136m×67m）、福州长乐国际机场航站楼（348m×36m）等国内重点大型超长地下建筑工程中应用，获得了很好的效益。
（1） UEA混凝土无缝设计施工的优点
1）避免了设置若干条后浇带的间隔施工法；实现了地下超长混凝土结构连续浇筑，符合现行规范规定；
2）以膨胀加强带取代后浇带，增强了混凝土结构的整体性；
3）有效地提高了混凝土结构的抗裂性，增强了密实性，从而大大提高了混凝土抗渗等级；
4）加速施工进度，缩短工期；减少了处理后浇带的难度以及质量缺陷。
（2） UEA混凝土无缝设计施工技术要点
1）按设计要求设置膨胀加强带（图17-1）。

图17-1 膨胀加强带示意图
σmax-混凝土最大收缩应力；σc-混凝土膨胀应力
2）经过试配，选定膨胀加强带及其两侧混凝土的配合比，并确定UEA膨胀剂掺量。
3）选材要求
除符合本节有关要求之外，尚应注意：
①宜选用低水化热的水泥，注意控制水泥用量。
②不得使用碱活性骨料。
③膨胀剂以选用UEA-H型为宜。
4）严格遵守选定的混凝土配合比，专人负责，准确称量，按序投料。严格区分并掌握膨胀加强带及其两侧混凝土的不同配合比，切勿混淆。
5）膨胀加强带的两侧应设置孔径5mm的钢丝网片，防止不同配合比的混凝土流入膨胀加强带内。
6）实施连续浇筑、不留施工缝，保持混凝土“软接槎”。具体作法可沿浇筑方向采用“一个坡度、薄层浇筑、循序推进、一次到顶”的施工方法。
7）振捣方法宜采用两部高频插入式振捣器，第一部振捣器设置在混凝土出料口处，将浇筑层上部混凝土振捣密实，混凝土自流形成斜坡；第二部振捣器设在坡角处，将下部混凝土振捣密实。然后二次振捣、全部振实。
8）混凝土浇筑后、凝结前，可用抹子抹压混凝土表面两三遍，抹实压光，以防龟裂。
9）严格养护。混凝土终凝后，应及时采取有效措施，实施保湿养护，至少14d，防止混凝土早期失水。
17-1-3 新型防水混凝土
伴随我国社会主义市场经济的发展，人们对工业生产、公用设施，以及住宅建筑的功能需求日益增高，建筑造型趋向功能化、个性化、多样化，建筑物也向高、长、宽和地下空间发展。体积大、尺寸大、形状复杂，致使混凝土内应力增加，裂缝增多。作为地下结构的一种主要防水材料其防水混凝土的抗裂性尤显重要。近十多年，逐步发展的纤维抗裂防水混凝土、高性能防水混凝土、聚合物水泥防水混凝土分别以其各自的特性，显著提高混凝土的密实性和抗裂性，成为新型的防水混凝土。
17-1-3-1 纤维抗裂防水混凝土
纤维抗裂防水混凝土是在防水混凝土中掺入一定量的纤维而组成的刚性复合材料。
国外早在20世纪70年代末即开始其应用技术的研究，至80年代，纤维混凝土就已大规模地应用。近几年来，纤维混凝土在我国建筑防水领域的开发应用，是诸多混凝土改性技术中进展最大、效果最明显的应用技术之一。纤维对混凝土的改性可分为低掺量和高掺量两种。
低掺量是指纤维掺量在0.05%~0.1%左右，可使混凝土在原有力学性能的情况下，减少其早期收缩裂缝50%~100%，从而有效地提高混凝土的抗裂性。
高掺量是指纤维掺量在0.5%以上，可以显著提高混凝土的各项力学性能。
纤维抗裂防水混凝土的防水机理：脆性大、抗拉强度低是混凝土材性所决定的，即使密实度高的混凝土也因干缩、温差、徐变等因素而产生微细裂缝，这些微裂缝存在于砂、石、水泥三相之间，以及微小的水泥颗粒之间。这些微裂缝是在混凝土硬化过程中产生和发展的，而且是从小到大向最薄弱的部位定向发展。因此，混凝土内部生成裂缝是不可避免的，这些裂缝交连，即便是微细裂缝的连通也会造成混凝土内部的渗水通道，形成渗漏隐患。因此，在提高防水混凝土密实性的同时，也提高其抗裂性就至关重要了。在研究和实践的基础上，人们发现，在混凝土中加入纤维可以有效地提高混凝土的抗裂性和其他机械力学性能。由于纤维均匀地分布在混凝土拌合物中，与水泥砂浆紧密结合，可以改变微裂缝发展的方向、阻止微细裂缝的连通。从宏观上讲，纤维分散了混凝土定向收缩的拉应力，从而达到抗裂效果