混凝土结构自防水施工-高层建筑施工（第3版）

混凝土结构自防水是以工程结构本身的密实性和抗裂性来实现防水功能的一种防水做法，它使结构承重和防水合为一体。其具有材料来源丰富、造价低廉、工序简单、施工方便等特点。

防水混凝土是以自身壁厚及其憎水性和密实性来达到防水目的的。防水混凝土一般分为普通防水混凝土、集料级配防水混凝土、外加剂（密实剂、防水剂等）防水混凝土和特种水泥（大坝水泥、防水水泥、膨胀水泥等）防水混凝土。不同类型的防水混凝土具有不同的特点，应根据工程特征及使用要求进行选择。

随着防水混凝土技术的发展，高层建筑地下室目前广泛应用外加剂防水混凝土，值得推荐的是应用补偿收缩混凝土（膨胀水泥）做钢筋混凝土结构自防水。

（一）外加剂防水混凝土

外加剂防水混凝土是依靠掺入少量的有机物或无机物外加剂来改善混凝土的和易性，提高其密实性和抗渗性，以适应工程需要的防水混凝土。按所掺外加剂种类的不同，外加剂防水混凝土可分为减水剂防水混凝土、氯化铁防水混凝土、加气剂防水混凝土、三乙醇胺防水混凝土等。

1.减水剂防水混凝土

减水剂对水泥具有强烈的分散作用，它借助极性吸附作用，大大降低了水泥颗粒间的吸引力，有效地阻碍和破坏了颗粒间的凝聚作用，并释放出凝聚体中的水，从而提高了混凝土的和易性。在满足施工和易性的条件下就可大大降低拌和用水量，使硬化后孔结构的分布情况得以改变，孔径及总孔隙率均显著减小，毛细孔更加细小、分散和均匀，混凝土的密实性、抗渗性得到提高。在大体积防水混凝土中，减水剂可使水泥水化热峰值推迟出现，这就减少或避免了在混凝土取得一定强度前因温度应力而开裂，从而提高了混凝土的防水效果。

减水剂防水混凝土的配制除应遵循普通防水混凝土的一般规定外，还应注意以下技术要求：

（1）应根据工程要求，施工工艺和温度及混凝土原材料的组成、特性等，正确选用减水剂品种。对所选用的减水剂，必须经过试验，求得减水剂适宜掺量。

（2）根据工程需要调节水胶比。当工程需要混凝土坍落度为80～100mm时，可不减少或稍减少拌和用水量；当要求混凝土坍落度为30～50mm时，可大大减少拌和用水量。

（3）由于减水剂能增大混凝土的流动性，故掺有减水剂的防水混凝土，其最大施工坍落度可不受50mm的限制，但也不宜过大，以50～100mm为宜。

（4）混凝土拌合物泌水率的大小对硬化后混凝土的抗渗性有很大影响。由于加入不同品种的减水剂后，均能获得降低泌水率的良好效果，一般有引气作用的减水剂（如MF、木钙）效果更为显著，故可采用矿渣水泥配制防水混凝土。

2.氯化铁防水混凝土

氯化铁防水混凝土是在混凝土拌合物中加入少量氯化铁防水剂拌制而成的、具有高抗渗性和密实度的混凝土。氯化铁防水混凝土依靠化学反应的产物氢氧化铁等胶体的密实填充作用、新生的氯化钙对水泥熟料矿物的激化作用，将易溶性物质转化为难溶性物质，再加上降低析水性等作用而增强混凝土的密实性和提高其抗渗性。

（1）氯化铁防水剂的准备。目前制备氯化铁防水剂常用的含铁原料为轧钢时脱落下来的氧化镀锌薄钢板。其制备方法是：先将一份质量的氧化镀锌薄钢板投入耐酸容器（常用陶瓷缸）中，然后注入两份质量的盐酸，用压缩空气或机械等方法不断搅拌，使其充分反应，反应进行2h左右，向溶液中加入0.2份质量的氧化镀锌薄钢板，继续反应4～5h后，反应液逐渐变成深棕色浓稠的酱油状氯化铁溶液。静置3～4h，吸出上部清液，再向清液中加入相当于清液质量5%的硫酸铝，经搅拌至完全溶解，并使其相对密度达到1.4以上，即成为氯化铁防水剂。

（2）氯化铁防水混凝土配制注意事项。

1）氯化铁防水剂的掺量以水泥质量的3%为宜，掺量过多对钢筋锈蚀及混凝土收缩有不良影响；如果采用氯化铁砂浆抹面，掺量可增至3%～5%。

2）氯化铁防水剂必须符合质量标准，不得使用市场上出售的化学试剂氯化铁。

3）配料要准确。配制防水混凝土时，首先称取需用量的防水剂，并用80%以上的拌合水稀释，搅拌均匀后，再将该水溶液拌和砂浆或混凝土，最后加入剩余的水。严禁将防水剂直接倒入水泥砂浆或混凝土拌合物中，也不能在防水基层面上涂刷纯防水剂。

当采用机械搅拌时，必须先注入水泥及粗细集料，而后再注入氯化铁水溶液，以免搅拌机遭受腐蚀。搅拌时间需大于2min。

（3）氯化铁防水混凝土施工注意事项。

1）施工缝要用10～15mm厚的防水砂浆胶结。防水砂浆的质量配合比为水泥∶砂∶氯化铁防水剂1∶0.5∶0.03，水胶比为0.55。

2）氯化铁防水混凝土必须认真进行养护。养护温度不宜过高或过低，以25℃左右为宜。自然养护时，温度不得低于10℃，浇筑8h后即用湿草袋等覆盖，24h后浇水养护14d。

3.加气剂防水混凝土

加气剂防水混凝土是在混凝土拌合物中掺入微量加气剂配制而成的防水混凝土。

（1）加气剂防水混凝土的主要特征。

1）加气剂防水混凝土中存在适宜的闭孔气泡组织，故可提高混凝土的抗渗性和耐久性。

2）加气剂防水混凝土抗渗性能较好，水不易渗入，从而提高了混凝土的抗冻胀破坏能力。一般抗冻性最高可为普通混凝土的3～4倍。

3）加气剂防水混凝土的早期强度增长较慢，7d后强度增长比较正常。但这种混凝土的抗压强度随含气量的增加而降低，一般含气量增加1%，28d后强度下降3%～5%，但加气剂改善了混凝土的和易性，在保持和易性不变的情况下可减少拌和用水量，从而可补偿部分强度损失。

因此，加气剂防水混凝土适用于抗渗、抗冻要求较高的防水混凝土工程，特别适用于恶劣的自然环境工程。目前常用的加气剂有松香酸钠和松香热聚物，此外还有烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠等，以前者采用较多。

（2）加气剂防水混凝土的配制。

1）加气剂掺量。加气剂防水混凝土的质量与含气量密切相关。从改善混凝土内部结构、提高抗渗性及保持应有的混凝土强度出发，加气剂防水混凝土含气量以3%～6%为宜。此时，松香酸钠掺量为0.1%～0.3%，松香热聚物掺量约为0.1%。

2）水胶比。控制水胶比在某一适宜范围内，混凝土可获得适宜的含气量和较高的抗渗性。实践证明，水胶比最大不得超过0.65，以0.5～0.6为宜。

3）砂子细度。砂子细度对气泡的生成有不同程度的影响，宜采用中砂或细砂，特别是采用细度模数在2.6左右的砂子效果较好。

（3）加气剂防水混凝土的施工注意事项。

1）加气剂防水混凝土宜采用机械搅拌。搅拌时首先将砂、石、水泥倒入混凝土搅拌机。加气剂应预先加入混凝土拌合水中搅拌均匀后，再加入搅拌机内。加气剂不得直接加入搅拌机，以免气泡集中而影响混凝土质量。

2）在搅拌过程中，应按规定检查拌合物的和易性（坍落度）与含气量，严格将其控制在规定的范围内。

3）宜采用高频振动器振捣，以排除大气泡，保证混凝土的抗冻性。

4）宜在常温条件下养护，冬期施工必须特别注意温度的影响。养护温度越高，对提高防水混凝土的抗渗性越有利。

4.三乙醇胺防水混凝土

三乙醇胺防水混凝土是在混凝土拌合物中随拌合水掺入适量的三乙醇胺而配制成的混凝土。

依靠三乙醇胺的催化作用，混凝土在早期生成较多的水化产物，部分游离水结合为结晶水，相应地减少了毛细管通路和孔隙，从而提高了混凝土的抗渗性，且具有早强作用。当三乙醇胺和氯化钠、亚硝酸钠等无机盐复合时，三乙醇胺不仅能促进水泥本身的水化，还能促进氯化钠、亚硝酸钠等无机盐与水泥的反应，生成氯铝酸盐等络合物，体积膨胀，能堵塞混凝土内部的孔隙，切断毛细管通路，增大混凝土的密实性。

三乙醇胺防水混凝土配制的注意事项如下：

（1）当设计抗渗压力为0.8～1.2N/mm2时，水泥用量以300kg/m3为宜。

（2）砂率必须随水泥用量的降低而相应提高，使混凝土有足够的砂浆量，以确保其抗渗性。当水泥用量为280～300kg/m3时，砂率以40%左右为宜。掺三乙醇胺早强防水剂后，灰砂比可以小于普通防水混凝土1∶2.5的限值。

（3）对石子级配无特殊要求，只要在一定水泥用量范围内并保证有足够的砂率，无论采用哪一种级配的石子，都可以使混凝土有良好的密实度和抗渗性。

（4）三乙醇胺早强防水剂对不同品种水泥的适应性较强，特别是能改善矿渣水泥的泌水性和黏滞性，明显地提高其抗渗性。因此，对要求低水化热的防水工程，使用矿渣水泥为好。

（5）三乙醇胺防水剂溶液随拌合水一起加入，比例约为50kg水泥加2kg防水剂溶液。

（二）补偿收缩混凝土

补偿收缩混凝土以膨胀水泥或在水泥中掺入膨胀剂制成，使混凝土产生适度膨胀，以补偿混凝土的收缩。

1.主要特征

（1）具有较高的抗渗功能。补偿收缩混凝土是依靠膨胀水泥或水泥膨胀剂在水化反应过程中形成钙矾石为膨胀源，这种结晶是稳定的水化物，填充于毛细孔隙中，使大孔变小孔，总孔隙率大大降低，从而增加了混凝土的密实性，提高了补偿收缩混凝土的抗渗能力，其抗渗能力比同强度等级的普通混凝土提高2～3倍。

（2）能抑制混凝土裂缝的出现。补偿收缩混凝土在硬化初期产生体积膨胀，在约束条件下，它通过水泥石与钢筋的黏结，使钢筋张拉，被张拉的钢筋对混凝土本身产生压应力（称为化学预应力或自应力）可抵消混凝土干缩和徐变产生的拉应力。也就是说补偿收缩混凝土的拉应变接近零，从而达到补偿收缩和抗裂防渗的双重效果。因此，补偿收缩混凝土是结构自防水技术的新发展。

（3）后期强度能稳定上升。由于补偿收缩混凝土的膨胀作用主要发生在混凝土硬化的早期，所以补偿收缩混凝土的后期强度能稳定上升。

具有膨胀特性的水泥及外掺剂主要有明矾石膨胀水泥、石膏矾土水泥及UEA微膨胀剂等。

2.施工注意事项

（1）补偿收缩混凝土具有膨胀可逆性和良好的自密作用，必须特别注意加强早期潮湿养护。养护时间太晚，则可能因强度增长较快而抑制了膨胀。在一般常温条件下，补偿收缩混凝土浇筑后8～12h即应开始浇水养护，待模板拆除后则应大量浇水。养护时间一般不应小于14d。

（2）补偿收缩混凝土对温度比较敏感，一般不宜在低于5℃和高于35℃的条件下进行施工。

（三）防水混凝土施工

防水混凝土工程质量的好坏不仅取决于混凝土材料质量本身及其配合比，而且施工过程中的搅拌、运输、浇筑、振捣及养护等工序都对混凝土的质量有着很大的影响。因此施工时，必须对上述各个环节严格控制。

（1）施工要点。防水混凝土施工除严格按现行《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204—2015）的要求进行施工作业外，还应注意以下几项：

1）施工期间，应做好基坑的降、排水工作，使地下水水位低于施工底面30cm以下，严防地下水或地表水流入基坑造成积水，影响混凝土的施工和正常硬化，导致防水混凝土的强度及抗渗性能降低。在主体混凝土结构施工前，必须做好基础垫层混凝土，使其起到辅助防水的作用。

2）模板应表面平整，拼缝严密，吸水性小，结构坚固。浇筑混凝土前，应将模板内部清理干净。模板固定一般不宜采用螺栓拉杆或钢丝对穿，以免在混凝土内部造成引水通路。

当固定模板必须采用螺栓穿过防水混凝土结构时，应采取有效的止水措施，如图8-3～图8-5所示。

图8-3　螺栓加止水环

1—防水结构；2—模板；3—止水环；4—螺栓；5—大龙骨；6—小龙骨

图8-4　预埋套管加止水环

1—防水结构；2—模板；3—止水环；4—螺栓；5—大龙骨；6—小龙骨；7—预埋套管（拆模后将螺栓拔出，套管内用膨胀水泥砂浆封堵）

图8-5　螺栓加堵头

1—防水结构；2—模板；3—止水环；4—螺栓；5—堵头（拆模后将螺栓沿平凹坑底割去，再用膨胀水泥砂浆封堵）；6—小龙骨；7—大龙骨

3）钢筋不得用钢丝或钢钉固定在模板上，必须采用与防水混凝土同强度等级的细石混凝土或砂浆块作垫块，并确保钢筋保护层的厚度不小于30mm，不允许出现负误差。如结构内部设置的钢筋的确用钢丝绑扎时，绑扎丝均不得接触模板。

4）防水混凝土的配合比应通过试验选定。选定配合比时，应按设计要求的抗渗等级提高0.2N/mm2。

5）防水混凝土应连续浇筑，尽量不留或少留施工缝，一次性连续浇筑完成。对于大体积的防水混凝土工程，可采取分区浇筑、使用发热量低的水泥或掺外加剂（如粉煤灰）等相应措施。

地下室顶板、底板混凝土应连续浇筑，不应留置施工缝。墙一般只允许留置水平施工缝，其位置不应留在剪力与弯矩最大处或底板与侧壁交接处，一般宜留在高出底板上表面不小于200mm的墙身上。当墙体设有孔洞时，施工缝距孔洞边缘不宜小于300mm。

如必须留垂直施工缝，应尽量与变形缝结合，按变形缝进行防水处理，并应避开地下水和裂隙水较集中的地段。在施工缝中推广应用遇水膨胀橡胶止水条代替传统的凸缝、阶梯缝或金属止水片进行处理（图8-6），其止水效果更佳。

图8-6　地下室防水混凝土施工缝的处理顺序

（a）上一道工序浇筑的混凝土施工缝平面；（b）在施工缝平面处粘贴遇水膨胀橡胶止水条；（c）施工缝处前后浇筑的混凝土
1—钢筋；2—已浇筑混凝土；3—遇水膨胀橡胶止水条；4—后浇筑混凝土

6）防水混凝土不宜过早拆模，拆模时混凝土表面温度与周围气温之差不得超过15℃～20℃，以防止混凝土表面出现裂缝。

7）防水混凝土浇筑后严禁打洞，所有预埋件、预留孔都应事先埋设准确。

8）防水混凝土工程的地下室结构部分，拆模后应及时回填土，以利于混凝土后期强度的增长并获得预期的抗渗性能。

回填土前，也可在结构混凝土外侧铺贴一道柔性防水附加层或抹一道刚性防水砂浆附加防水层。当为柔性防水附加层时，防水层的外侧应粘贴一层5～6mm厚的聚乙烯泡沫塑料片材（花贴固定即可）作软保护层，然后分步回填三七灰土，分步夯实。同时做好基坑周围的散水坡，以免地面水入侵。一般散水坡宽度大于800mm，横向坡度大于5%。

（2）局部构造处理。防水混凝土结构内的预埋铁件、穿墙管道以及结构的后浇缝部位均为防水薄弱环节，应采取有效的措施，仔细施工。

1）预埋铁件的防水做法。用加焊止水钢板（图8-7）的方法或加套遇水膨胀橡胶止水环（图8-8）的方法，既简便又可获得一定的防水效果。施工时，注意将铁件及止水钢板或遇水膨胀橡胶止水环周围的混凝土浇捣密实，保证质量。

2）穿墙管道的处理。在管道穿过防水混凝土结构时，预埋套管上应加套遇水膨胀橡胶止水环或加焊钢板止水环。如为钢板止水环，则应满焊严密，止水环的数量应符合设计规定。安装穿墙管时，先将管道穿过预埋管，并找准位置临时固定，然后将一端用封口钢板将套管焊牢，再将另一端套管与穿墙管之间的缝隙用防水密封材料嵌填严密，最后用封口钢板封堵严密。

图8-7　预埋件防水处理

1—预埋螺栓；2—焊缝；3—止水钢板；4—防水混凝土结构

图8-8　遇水膨胀橡胶止水环处理

1—预埋螺栓；2—遇水膨胀橡胶止水环；3—防水混凝土

图8-9　后浇缝形式

（a）平直缝；（b）阶梯缝；（c）企口缝
1—钢筋；2—先浇混凝土；3—后浇混凝土；4—遇水膨胀橡胶止水条

3）后浇缝。后浇缝主要用于大面积混凝土结构，是一种混凝土刚性接缝，适用于不允许设置柔性变形缝的工程及后期变形已趋于稳定的结构，施工时应注意以下几点：

①后浇缝留设的位置及宽度应符合设计要求，缝内的结构钢筋不能断开。

②后浇缝可留成平直缝、企口缝或阶梯缝（图8-9）。

③后浇缝混凝土应在其两侧混凝土浇筑完毕，待主体结构达到标高或间隔六个星期后，再用补偿收缩混凝土进行浇筑。

④后浇缝必须选用补偿收缩混凝土浇筑，其强度等级应与两侧混凝土相同。

⑤后浇缝在浇筑补偿收缩混凝土前，应将接缝处的表面凿毛，清洗干净，保持湿润，并在中心位置粘贴遇水膨胀橡胶止水条。

⑥后浇缝在浇筑补偿收缩混凝土后，其湿润养护时间不应少于四个星期。

（3）质量检查。

1）防水混凝土的质量应在施工过程中按下列规定检查：

①必须对原材料进行检验，不合格的材料严禁在工程中应用。当原材料有变化时，应取样复验，并及时调整混凝土配合比。

②每班检查原材料称量多于两次。

③在拌制和浇筑地点，测定混凝土坍落度，每班应多于两次。

④测定加气剂防水混凝土含气量，每班多于一次。

2）连续浇筑混凝土量为500m3以下时，应留两组抗渗试块；每增加250～500m3混凝土时应增留两组。试块应在浇筑地点制作，其中一组在标准情况下养护，另一组应在与现场相同条件下养护。试块养护期应大于28d，不超过90d。使用的原材料、配合比或施工方法有变化时，均应另行留置试块。