地下混凝土工程大面积渗漏治理.doc

地下混凝土工程大面积渗漏治理案例

摘 要： 正确地选择防水施工方案是治理地下防水混凝土大面积渗漏问题的关键。对“***原有地下室渗漏的治理，采用水性聚氨
酯注浆堵漏和“赛柏斯”（XYPEX）大面积涂刷的综合方案比较理想。其施工工艺简便，防水效果可靠，且综合费用较低。
关键词：防水混凝土；渗漏治理；注浆堵漏；水性聚氨酯；水泥基渗透结晶型防水材料；“赛柏斯”（XYPEX）

Project of underground concrete to control large leakage

Abstract：In order to protect the underground waterproof concrete from large leakage, the key point is to choose the right waterproof construction project. The combination methods of grouting and leakage-preventing with water-soluble polyurethane, and brushing largely with XYPEX were used in the basement of Jiang-Nan Mansion. The results show that it is easy, dependability and the total expenses is low.
Key words：waterproof concrete； leakage manage； grouting and leakage-preventing；water-soluble polyurethane； cementitious cappilline crystalline waterproofing materials； XYPEX.

0 前言

目前，在我国地下自防水混凝土因设计、施工或材料使用不当所引起的渗漏问题时有发生，有些工程的渗漏问题还相当严重。对已发生渗漏的地下混凝土工程，正确地选择和设计治理方案是十分重要的，这对于渗漏的治理效果、以及今后工程的维护费用和使用寿命都是非常关键的。
本文是以续建工程“****”原有地下室混凝土大面积渗漏的治理工程为案例。该工程的治理方案打破了传统 “以柔为主，以刚为辅” 的防水理念，大胆选用与混凝土结合力好、又能长期提高混凝土综合性能的水泥基渗透结晶型防水材料作底板和外墙的背水面主防水涂层，辅以水性聚氨酯对少量裂缝进行灌浆堵漏的综合治理方案，取得了非常好的渗漏治理效果。这套方案施工方法简便易行，防渗漏效果明显，且综合费用较低。不仅确保了自防水混凝土工程的渗漏治理质量，而且还能满足工程今后使用的耐久性要求。

1 工程概况

“****”续建工程为两座22层塔楼组成，由原停建工程的九层裙楼续建而成，建筑面积共104644㎡，其中地下室共三层15000㎡。地下室及裙楼的钢筋混凝土结构已施工完成约七年的时间，其它作业均未施工。当年混凝土结构底板和

外墙体只作了自防水混凝土，未做任何外防水。
由于本工程基地离海岸较近，地下水位较高，水量相当丰富。施工进入现场时，原地下室已存满水，水位已至地下一层中间。将地下室内水抽出后，现状为：地下三层结构底板存有大量淤泥，并有多处渗水水流涌出；混凝土外墙有多处渗漏点，成网状分布；原预留预埋线管、线盒均已锈蚀严重；原支设模板用预埋钢筋、钢管均未割除，并遍布底板及墙体表面。该工程墙地面严重渗漏，渗水点多、渗水压力高和预埋金属物件的处理等问题成为该工程渗漏治理的难点。

2　渗漏治理方案设计及防水材料的选择

2.1　渗漏原因分析
　　由于本工程紧靠海岸，加之已施工的混凝土结构工程年久无人管理，地下水和污水等多成分水质汇集于地下室内，水中又含有对混凝土有害的氯化物和硫化物等多种腐蚀性介质。又因当年地下室施工用的自防水混凝土是采用膨胀剂组分配制的，虽然设计者的初衷是想提高混凝土的密实度，增强其防水功能，但由于混凝土中的膨胀组分“钙矾石”不耐上述条件下的软水和其它腐蚀性介质的侵蚀。因此，该工程地下防水混凝土的实际应用效果却适得其反，从而导致了混凝土底板和墙面的大面积严重渗漏。
根据自防水混凝土近几年的研究成果[1]分析，上述设计方
·99·
案的防水理念存在一定的片面性，至少在有些地区是不适用的。本工程所面临的现实即是证明。因为膨胀混凝土在流动的地下软水作用下，由于混凝土中Ca(OH)2的不断溶出而导致混凝土膨胀组分钙矾石的结晶水发生蜕变[1]，甚至是被溶出。所以膨胀组分在这种条件下不但起不到密实防水的作用，反而因结晶水蜕变和钙矾石溶出加速了混凝土内部微孔结构透水通道的形成和扩展，所以引起了混凝土地面和墙面的严重渗漏。这种溶出性侵蚀对混凝土内部结构的密实度影响较大，使混凝土的强度和耐久性都受到了很大损害，因此导致该地下室混凝土底板及墙体多处都形成了大面积的网状渗漏区域。
2.2　止水理论分析及方案选择
⑴由于地下室混凝土结构已施工完毕并回填，在迎水面作外防水的传统做法已不可能实现，混凝土结构底板更是如此。因此，必须
采用内防水（即背水面）的治理方案。
⑵ 根据现场渗水和水压情况分析，内防水施工如采用卷材等传统柔性防水做法则相当复杂，既不便于施工及结点的处理，其防水功能的可靠性也受到质疑，更谈不上对原有混凝土结构的保护，因此采用卷材的柔性防水的治理方案在技术、经济方面的可行性被否定。
⑶ 如果选用聚合物水泥（乳液）防水涂料，虽然该涂料与混凝土粘结强度较高，耐久性好，背水面防水效果也较理想，并有成功的先例[2]。但对于该工程已经被侵蚀的混凝土内部结构却无任何修复和保护作用。因此，对于该工程混凝土结构的耐久性帮助并不大。
⑷ 鉴于上述情况，我们分析了混凝土内部形成网状破坏的特征及漏水特性，又通过座谈研究听取了混凝土防水专家的建议，决定选择既能修复混凝土内部微观结构又能起到防水作用的刚性防水方案，即选用已列入地下防水设计和施工验收规范[3] [4]的水泥基渗透结晶型防水材料。以期达到其与混凝土结合后，能有效封闭混凝土的毛细孔和微孔结构，形成更为密实的结构整体，既能止水防渗，又能提高地下室既有混凝土的强度和耐久性的双重目的。
2.3　治理方案的设计
该工程的防水施工选择先降水堵漏，再做整体防水的设计方案。对少量宏观裂缝引起的主漏（涌）水处，先用水性聚氨酯液体堵漏剂进行注浆封闭堵漏，再对混凝土底板和墙面的微裂缝和毛细孔所引起的大面积网状渗漏面，采用水泥基渗透结晶型防水材料进行整体的堵漏和防水涂刷处理。
2.4 防水材料的选择
2.4.1 混凝土整体刚性防水材料的选择
根据实际情况，通过考察国内外各种刚性防水材料，选择了对混凝土结构有可靠修复作用的进口水泥基渗透结晶型防水材料，即加拿大的“赛柏斯”（XYPEX）。它是我国近几年引进并成功应用、建设部已下文推广[5]并已列入规范的新型混凝土功能性材料，其特点及工作原理如下：
⑴ “赛柏斯”（XYPEX）的特点
赛柏斯（XYPEX）是引进加拿大专有技术而生产的含有特殊活性化学物质，以渗透结晶方式为主的无机防水材料。其防水性能优越，是一种无毒无公害环保型混凝土功能性材料。赛柏斯（XYPEX）与混凝土结合后，在水的引导下，可向混
·100·
凝土内部渗透，在混凝土中形成不溶于水的微结晶体，填塞毛细孔道，从而使混凝土内部变得更加致密、防水。
经赛柏斯(XYPEX)处理过的混凝土多年后如再遇水，材料中的活性物质还能被重新激活，与混凝土中未完全水化的水泥成分再发生反应产生结晶，封闭后期形成的微裂缝；它属无机物，不老化，线膨胀系数与混凝土基本一致，防水年限基本与混凝土结构的寿命相同，并且具有增强混凝土的强度和耐久性，延缓混凝土的碳化过程，防止钢筋锈蚀的特殊功能性
作用；同时赛柏斯(XYPEX)防水还有施工工艺简便，无明火作业，无毒，无刺激性气味，与基层混凝土共同工作，可承受1.5MPa～1.9MPa的强水压，并能直接在潮湿的基面上施工等优点。
⑵“赛柏斯”（XYPEX）的工作原理：
赛柏斯（XYPEX）是由波特兰水泥、硅砂和多种特殊活性较强的化学物质组成的灰色粉末状材料，其防水工作原理是赛柏斯（XYPEX）材料中特有的活性化学物质以水为载体.利用混凝土本身的化学特性和多孔性,借助水的渗透作用,在混凝土微孔及毛细管中渗透、充盈、催化混凝土中水泥颗粒中未完全水化的成份，使水泥再次发生特殊的水化作用，形成不溶于水的支蔓状微结晶体，并与混凝土凝结成密实的整体，从而提高混凝土的密实度和强度，起到堵漏、防水和耐侵蚀的效果，达到永久性的防渗、防水、防腐蚀和保护钢筋的效果，并能够增强混凝土结构本身的整体强度。
2.4.2 混凝土裂缝堵漏材料的选择
对地下室混凝土的宏观裂缝引起的渗漏处，选用单组份高弹性水性聚氨酯发泡剂（以下简称“E－108”）进行高压注浆堵漏，E－108的特点及工作原理如下：
⑴ E－108的特点：
E－108为淡黄色透明液体，属单液型、亲水性聚氨酯堵漏材料。其与水反应时间快慢视其液体与水混合之比例不同而不同。在通常情况下，树脂的密度愈高反应速度愈快，固化时间愈短，硬化后的材料抗拉强度愈高，伸长率愈长，韧性愈好；环境温度高也会加快其反应和固化速度。固化后的树脂与混凝土基材粘着力强，且抗化学性好（可抗软水、海水、废水、稀释之酸碱性化学品）；与饮用水接触之区域亦可使用，也不会对地球臭氧层造成破坏；施工时适用于单剂式注射机具。
⑵ E－108的工作原理：
E－108需运用压力足够的高压注浆机具搭配高压橡胶埋管，将其注入于渗水裂缝处。E－108与裂缝中的水一接触，就立刻起化学反应而迅速膨胀，形成的高弹性发泡体堵塞混凝土的裂缝及透水通道，从而达到堵漏止水的目的。
3 防水堵漏施工机具
F512型高压注浆机高压橡胶管、手用钢丝刷、高压水枪、喷雾器具、凿子、锤子、专用尼龙刷、半硬棕刷、计量水和料的器具、拌料器具、抹布、胶皮手套。
4 施工工艺流程
降水清淤 → 混凝土基层处理 → 高压注浆（裂缝堵漏） → 涂刷赛柏斯（混凝土基面防水） → 养护
5 防水堵漏施工方法及要点
5.1　降水清淤
5.1.1 降水 在地下三层车道入口原预留洞口处预存的集水

坑设置Ф100水泵两台（无此条件的采用机械打井方法降水），将地下水位降至混凝土底板
标高左右。
5.1.2 清淤
将地下室存有的淤泥全部清理完毕，用高压水枪对整个地下室混凝土基面进行冲洗，将水排至原有集水坑内并抽出。
5.2　基层处理
　　混凝土基层处理为整个防水施工的最重要环节之一，只有做好基层的处理才能发挥两种材料的作用。由于原混凝土基面已形成各种物质的附着状态，必须清理至原混凝土基层才能使得赛柏斯(XYPEX)防水材料渗透入墙体和底板里，发挥赛柏斯(XYPEX)防水材料与混凝土内部成分充分结合以达到防水作用，处理方法如下：
⑴ 将墙面及底板混凝土面层上附着的固体物，包括非一次性形成的混凝土或砂浆附着体用凿子清除，清理至原一次性浇筑的混凝土结构体。
⑵ 将整个混凝土面喷洒浓度为5%盐酸溶液，用钢丝刷对整个墙面进行细致的清理，并充分进行洗刷，清除被水长期浸泡的墙面出现的严重病害、污染物及CaCO3沉积的现象，再用高压水枪对混凝土基面进行清洗，充分清除墙面的附着物。
⑶ 将混凝土结构面暴露的预埋钢筋和钢管的根部凿除30㎜深的混凝土，以气焊将钢筋头及钢管沿凿去的混凝土表面割平，有线盒处将线盒凿除，再分别用凿子及钢丝刷将松动的混凝土除去，用高压水枪等进行清理，最后用赛柏斯(XYPEX)浓缩剂料团填补压平后，再用赛柏斯(XYPEX)浓缩剂涂刷表面。
5.3　高压注浆
对地下室底板混凝土结构层面及整个地下三层的外墙内侧面进行细致的检查，对裂缝处、渗漏处进行标记和统计。
5.3.1 凿槽
将裂缝处用凿子沿缝凿出30㎜深、30㎜宽的槽，凿出后用钢丝刷进行清理，再用高压水枪进行清洗。
5.3.2 埋管
准备300㎜长、内径为5㎜的高压橡胶管，以供埋入凿出的槽内使用。用调和好的赛柏斯(XYPEX)浓缩剂料团，将高压橡胶管埋入槽内，沿缝方向边埋边将高压管逐步抽出，使内部形成管道，直至将整条缝以边埋边抽管的方式进行封堵，并在内部形成一条圆形管道，当埋至缝端时，将高压管留入槽内。
5.3.3 注浆
将高压灌注机与高压管连接，将E－108材料轻轻倒入灌注机容器中，以高压向预埋好的高压橡胶管内注入E－108的液料，直至注满至管端为止，并将高压橡胶管头煨180度后用绳子系好。注浆后，水性聚氨酯必须养护达到5小时后再进行预埋管头割除。
5.4　湿润基层
用水充分湿润待施工的混凝土基面，并保证混凝土表面润湿、润透，但不宜有明水。
5.5　涂刷赛柏斯（XYPEX）
5.5.1 制浆
用赛柏斯(XYPEX)粉料与干净的水调和(水要求无盐分和有害成分)，调和比例按照容积比为2份料：1份水，将计量

过的粉料与水倒入容器内，用搅拌器充分搅拌3～5分钟，使料拌合均匀；一次调料不宜过多（调成后不准再加水及粉料，一次成型），并应在20分钟内用完。
5.5.2 涂刷
赛柏斯(XYPEX)涂刷时要用专用半硬的尼龙刷，涂刷时要注意来回用力，确保凹凸处满涂，并厚薄均匀。在平面或台阶处进行施工时必须注意将赛柏斯(XYPEX)涂刷均匀，阴阳角处要涂刷到位，且不能有过厚的沉积，防止该处出现开裂。涂层厚薄应满足规范[4]要求(≥0.8mm)，不允许漏涂或露底，不符合要求的应重刷。赛柏斯(XYPEX)浆料的调制使用量应符合规定要求(≥1.5kg/㎡),并在规定的时间内用完，涉及另有要求时按设计说明施工。
5.6　养护
待赛柏斯(XYPEX)终凝后3～4h，或根据施工现场的环境温湿度，采用喷雾式撒水养护，每天喷水养护3～5次，连续3～7d，养护期间不得碰撞破坏已形成的防水涂层，否则需进行修补。
6 防水效果及技术经济效益分析
⑴ 在注浆堵漏与防水施工均完成后，按照养护要求充分进行养护，并达到规定的养护期为止。此时将降水水泵停止，使地下室周边的地下水位恢复至正常水位，通过对地下室所有混凝土墙体、底板进行了一周时间的实际观察，未发现有任何渗漏现象，防水施工的效果明显，一次到位，非常成功，建设方十分满意。目前该工程已投入使用。
⑵ 通过本工程的实践，我们认为：对治理原有混凝土地下室大面积渗漏问题，采用赛柏斯(XYPEX)作混凝土基层刚性内防水的方案，在技术和经济上是非常合理、可行的方案。其与柔性外防水方案比较主要优势有如下三点：
a. 施工方法简便易行，工期短、费用较低。避免了外防水方案复杂的施工方法、过高的施工费用和较长的工期（具体分析见表1）
表1 采用内、外防水方案比较的经济效益分析表 万元

项目
土方
开挖
支护坑加固
脚手架费用
回填土
防水
材料
总计
工期
/d
外防水
142.8
54
20.4
15
118.2
350.4
80
内防水
0
0
4.2
0
167
171.2
45
由表1所示，采用内防水方案可节省费用179.2万元，由于不需要场区土方开挖，内防水又不占用总工期，所以可节省工期80天。
b. 直接采用刚性防水方案，既满足了防水层与混凝土基层结合牢固，能共同工作的要求，又达到了防水功能可靠，使用维护费较低
的目的。
c. 赛柏斯(XYPEX)还能通过长期的水化反应，不断修复原有混凝土内部的微观缺陷，逐年增加原有混凝土的密实度，从而提高了其强度，进一步保护了钢筋，有效地防止了各种腐蚀介质对混凝土的侵蚀，大大延长混凝土的使用寿命。
·101·
7 结束语

通过本工程的实践证明：对于地下室混凝土工程大面积渗漏的治理，采用水性聚氨酯注浆堵漏和水泥基渗透结晶型防水材料整体内防水的综合治理方案，虽打破传统观念，选用了以刚性防水为主、柔性防水为辅的治理方案，但也符合规范[3]建议的“刚柔相济”的治理原则，且实际治理效果显著。该方案与其它方案比较，具有可靠、实用、科学和经济的特点，值得同类工程推广应用。
随着新型防水材料的不断涌现和自防水混凝土工程实践的积累，我们应进一步加强对自防水混凝土的技术特性、防水机理和耐久性问题的研究、探讨，同时我们还应打破传统防水理念，从根本上研究解决目前困扰建筑界的防水方面的难题，特别应以新的防水理论来指导我们的工程实践，充分利用已经开发出的一些新型防水材料来解决当前一些防治渗漏方面的难点热点问题。