王嵩

（遼寧省水資源管理集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110003）

國內(nèi)建筑物建設(shè)規(guī)模及工程體量普遍較大，地下結(jié)構(gòu)作為根基是影響整體質(zhì)量的關(guān)鍵。為確保建筑物系統(tǒng)穩(wěn)定性及整體品質(zhì)，地下建筑物的防水質(zhì)量尤為重要。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在我國有超過80%的建筑遭受著不同程度滲漏水的侵害與影響，而地下建筑物的滲漏水現(xiàn)象則尤為突出，并逐漸成為影響建筑質(zhì)量的主要因素之一。地下室滲漏問題主要集中在混凝土后澆帶、施工縫、底/頂板、剪力墻裂縫，以及混凝土疏松、振搗不充分等結(jié)構(gòu)部位[1，2]。目前，傳統(tǒng)建筑薄膜卷材防水技術(shù)（“雨衣式/面式”），由于其施工繁瑣、復(fù)雜防水節(jié)點(diǎn)多、處理難度高、耐久性差，與此同時(shí)，施工過程中的搭接縫多、底板卷材容易開裂，極易導(dǎo)致“串水”而造成整個(gè)防水系統(tǒng)失效，而且后期維修難度大、成本高、耗時(shí)長。因此，研究一種新型的綜合防水技術(shù)與方案顯得尤為必要。

1 方案設(shè)計(jì)

對比傳統(tǒng)防水方式及其施工材料因素造成的防水失效問題，在水利工程及建筑防水施工中，擁有抗?jié)B性能的混凝土起到至關(guān)重要的作用。建筑物結(jié)構(gòu)混凝土性能劣化，究其原因主要為長期處于惡劣的自然環(huán)境中（如嚴(yán)寒、臨海地區(qū)等），而凍融劣化破壞、氯離子和硫酸根離子腐蝕等被認(rèn)為是影響混凝土耐久性的主要因素[3，4]。本文從建筑物結(jié)構(gòu)本身出發(fā)，從提高混凝土結(jié)構(gòu)綜合性能的角度出發(fā)，以一種“內(nèi)摻+外涂”的施工方式，添加新型納米防水材料，有效提升混凝土的整體力學(xué)性能，達(dá)到綜合防水的效果和目的，以改善并解決地下滲漏水問題，確保建筑物整體防水系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)本身質(zhì)量安全、使用壽命可靠。

2 材料選用

2.1 SJ自愈型無機(jī)增殖劑

SJ自愈型無機(jī)增殖防水劑是以無定形活性硅為主，輔以水化熱抑制成分和微膨脹劑的天然無機(jī)防水材料，具有增密、防裂、抗?jié)B、裂縫自愈、提高耐久性等功能。這種特殊的活性硅增殖防水劑，是借助空氣中的水分或建筑物結(jié)構(gòu)內(nèi)部水源，使其與水泥中的氫氧化鈣反應(yīng)，生成不可溶的枝蔓狀水化硅酸鈣晶體，填充至混凝土內(nèi)部滲水通道及毛細(xì)孔隙中，遏止游離態(tài)氫氧化鈣的流失。隨著硅酸鈣結(jié)晶體的不斷重復(fù)繁殖，混凝土的密實(shí)度得到不斷增強(qiáng)，在提高其耐久性的同時(shí)，使其溫度裂縫、收縮裂縫得到了自愈，形成了高密性、不透水軀體結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到了永久性的結(jié)構(gòu)防水。反應(yīng)原理：X-SiO3+mCa（OH）2+nH2O→mCaO·SiO2·nH2O+X-OH。

2.2 納米硅酸鹽浸透性改質(zhì)劑

清華大學(xué)技術(shù)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的SK納米硅酸鹽浸透性改質(zhì)劑[5-8]，可以深入滲透到混凝土內(nèi)部3～5 cm，內(nèi)含納米級硅離子可以跟混凝土中的鈣離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，抑制碳酸氣體、氯離子及水等劣化因子的侵入，提高混凝土密實(shí)性和強(qiáng)度，延長結(jié)構(gòu)壽命。

3 混凝土抗?jié)B性測試

3.1 試驗(yàn)方法

為探究SJ無機(jī)增殖劑（內(nèi)摻型）和SK納米硅酸鹽溶液（外涂型）單獨(dú)或共同使用對混凝土抗?jié)B性能的影響，現(xiàn)設(shè)定基準(zhǔn)、內(nèi)摻、外涂和內(nèi)摻+外涂共4組進(jìn)行對比試驗(yàn)測試。

試驗(yàn)測試方法按T/CECS 848-2021《無機(jī)水性滲透結(jié)晶型材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》有關(guān)規(guī)定執(zhí)行：所有試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至28 d，一半試件作為基準(zhǔn)組留置于標(biāo)養(yǎng)室繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至36 d；另一半試件作為受檢試件從養(yǎng)護(hù)室取出，放置于溫度為（20±2）℃、相對濕度為（60±5）%的恒溫恒濕環(huán)境中養(yǎng)護(hù)1 d，然后在受檢試件的迎水面下方墊不銹鋼條，朝下在SK溶液中浸泡1 d，液面應(yīng)高出試件10 mm以上，取出后，用濾紙抹去表面附著液，繼續(xù)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)6 d備用。按照GB/T 50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)[9]，并測定平均滲透高度。

3.2 混凝土配合比

參與測試各組試件的混凝土配合比，按照T/CECS 848-2021要求進(jìn)行，具體如表1所示。

表1 試驗(yàn)各組混凝土配合比

3.3 試件成型及養(yǎng)護(hù)

抗水滲透壓力試驗(yàn)用混凝土試件尺寸為上表面直徑175 mm，下表面直徑185 mm，高150 mm的圓臺(tái)體，浸泡及養(yǎng)護(hù)按照GB/T 50082-2009要求進(jìn)行：基準(zhǔn)組和內(nèi)摻組標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)36 d（28 d+1 d+1 d+6 d）；外涂組和內(nèi)摻+外涂組標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d，室內(nèi)干養(yǎng)護(hù)1 d，SK溶液中浸泡1 d（成型面向下，且浸入液面高出試件不少于10 mm），取出后標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)6 d。

3.4 結(jié)果及分析

內(nèi)摻SJ無機(jī)增殖劑和外涂SK納米硅酸鹽溶液對基準(zhǔn)混凝土抗水壓滲透性能影響的試驗(yàn)研究，結(jié)果如表2所示。

表2 對基準(zhǔn)混凝土抗水滲透壓力的影響結(jié)果

同配合比參數(shù)條件下，表2試驗(yàn)結(jié)果表明：1）基準(zhǔn)混凝土外涂SK溶液，滲透高度比為46%，即滲水高度降低54%；2）基準(zhǔn)混凝土摻加無機(jī)增殖劑或和外涂SK溶液共用后，內(nèi)摻組無機(jī)增殖劑滲透高度比為82%，即滲水高度降低18%；3）無機(jī)增殖劑和外涂SK溶液復(fù)合使用后滲透高度比為39%，即滲水高度降低61%。由此得出，內(nèi)摻SJ無機(jī)增殖劑和外涂SK溶液對基準(zhǔn)混凝土的抗水滲透性能均有不同程度的提高，其中以兩者復(fù)合使用時(shí)的抗?jié)B性能改善最為顯著。

4 混凝土致密性測試

通常情況下，混凝土表面抗壓強(qiáng)度與其致密性成正相關(guān)，混凝土越密實(shí)，其抗壓強(qiáng)度越高。與此同時(shí)，混凝土致密性的增強(qiáng)，也就意味著其內(nèi)部細(xì)微縫隙的減少及抗?jié)B能力的增強(qiáng)[10]。為再次驗(yàn)證SK納米硅酸鹽溶液對混凝土表面抗?jié)B性能的影響，現(xiàn)單獨(dú)設(shè)置空白組及外涂試驗(yàn)組，通過測試混凝土外表面抗壓強(qiáng)度的變化來間接推斷其結(jié)構(gòu)致密性及抗?jié)B性的變化。試件制備與上文相同。基準(zhǔn)空白組與噴涂1遍、噴涂2遍SK納米硅酸鹽溶液后，混凝土強(qiáng)度的測試結(jié)果見表3，圖1，2。

圖1 回彈強(qiáng)度增長值

表3 混凝土強(qiáng)度回彈測試值 MPa

測試結(jié)果表明：噴涂SK納米硅酸鹽溶液以后，混凝土表面回彈強(qiáng)度相比于空白組，1周后強(qiáng)度迅速提升，4周后強(qiáng)度增長速率放緩但仍在增長；6周后，空白組強(qiáng)度增長率僅為3.29%，噴涂1遍的增長率為14.28%，噴涂2遍的增長率為15.32%，且在測試期間一直保持增長態(tài)勢。由此可知，混凝土表面使用SK溶液后養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長，材料滲透深度越深，混凝土強(qiáng)度越大；繼而得出，其致密性及抗?jié)B防水性能，也隨著SK溶液的使用而增強(qiáng)，且材料的滲透深度越深，混凝土結(jié)構(gòu)的自防水性能越強(qiáng)。

圖2 回彈強(qiáng)度增長率

5 結(jié)語

普通防水材料的使用壽命遠(yuǎn)不及結(jié)構(gòu)混凝土自身，為改善依靠建筑物表面“貼皮式”抗?jié)B防護(hù)的傳統(tǒng)做法，本文提出的“內(nèi)摻+外涂”式結(jié)構(gòu)自防水，一方面通過混凝土拌合添加無機(jī)增殖劑，修復(fù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)微裂縫；另一方面通過外涂納米硅離子溶液的方式，改善混凝土表面密實(shí)性、抑制結(jié)構(gòu)表面裂縫的產(chǎn)生，提高混凝土的抗折抗壓、耐腐蝕、抗凍融、抗氯離子等耐久性能。內(nèi)外結(jié)合，有效避免了傳統(tǒng)防水的弊端，達(dá)到永久抗?jié)B、綜合提高建筑物整體防水及使用壽命的良好效果。