一、前言
滲漏水在我國地下工程,特別是隧道、高層建筑地下室的施工縫中較為突出,對運(yùn)營和使用影響很,處理起來又較為困難。混凝土施工縫SEM彌合砂漿防水技術(shù)成功地解決了這一難題。該防水砂漿采用補(bǔ)償收縮等技術(shù),從根本上改善混凝土的微循環(huán)特征,彌合收縮縫。該項(xiàng)技術(shù)屬國內(nèi)首創(chuàng)。中鐵第二十工程局和石家莊鐵道學(xué)院在朔黃電氣化鐵路建設(shè)中成功地將這一技術(shù)應(yīng)用到隧道施工中,替代傳統(tǒng)的橡膠止水帶,經(jīng)總結(jié)形成本工法。
二、工法特點(diǎn)
1.施工縫防水處理操作簡便,勞動(dòng)強(qiáng)度低,施工效率高。
2.原材料來源廣泛,可就地取材,無毒無污染,成本低廉。
三、適用范圍
1.本工法適用于鐵路、公路隧道施工縫取代橡膠止水帶施工。
2.本工法適用于游泳池、污水處理池、房建:工程地下室等施工縫的防水處理。
3.本工法不適用于型水利、電力等建筑物的防水止漏工程。
四、SEM彌合防水砂漿
1.技術(shù)原理
SEM彌合防水砂漿,是一種專門用于防治混凝土施工縫滲漏水的工程防水新材料,是采用化學(xué)外加劑—SEM彌合劑與水泥、細(xì)骨料、水等按特定配合比配制而成的特種砂漿。它對混凝土有補(bǔ)償收縮功能,有延時(shí)膨脹效果,終凝時(shí)間可控制在50~80h,以便使其膨脹時(shí)兩側(cè)混凝土均具備足夠強(qiáng)度。SEM砂漿在施工縫中發(fā)生膨脹,這種膨脹是在混凝土的約束下發(fā)生的,膨脹的能量一部分壓迫兩側(cè)混凝土使之變形,一部分由于混凝土對砂漿膨脹的抵抗作用形成彈性變形能量儲(chǔ)存在砂漿內(nèi)。處于壓縮狀態(tài)的施工縫砂漿當(dāng)鄰側(cè)混凝土發(fā)生收縮變形時(shí),會(huì)發(fā)生相應(yīng)的膨脹,對混凝土的收縮作相應(yīng)的補(bǔ)充,這就是SEM防水砂漿的關(guān)鍵功能——實(shí)時(shí)補(bǔ)償功能。人們正是利用這種功能達(dá)到防止施工縫滲漏水的目的。
2.原材料
(1)水泥。硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,強(qiáng)度等級≥32.5MPa,質(zhì)量應(yīng)符合《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》(GB 175—1999)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),不宜使用礦碴硅酸鹽水泥。
(2)細(xì)骨料。潔凈無污染的中砂,細(xì)度模數(shù)2.3~3.0,含泥量≯3%,其他技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合TB 10210—2001標(biāo)準(zhǔn)要求。
(3)膨脹劑。符合混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范GBJ119—88.
(4)彌合劑。化學(xué)外加劑,其標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB 8076—1997、GBJ119—88.
(5)水。飲用水,不得使用海水。
3.配合比設(shè)計(jì)
配合比的設(shè)計(jì)不僅要著眼于砂漿的強(qiáng)度,更要著眼于砂漿的延時(shí)膨脹超密實(shí)化。配合比經(jīng)試驗(yàn)室試配和現(xiàn)場反復(fù)試驗(yàn)已取得如下較理想配合比,實(shí)際施工時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場原材料的實(shí)際情況作適當(dāng)?shù)脑嚺湔{(diào)整(膨脹劑采用內(nèi)摻法,等量取代水泥)。
(1)(32.5MPa水泥+膨脹劑):砂:彌合劑:水:(0.9 + 0.1):2.0:0.02:0.44
(2)(42.5MPa水泥+膨脹劑):砂:彌合劑:水:(0.88 + 0.12):2.5:0.02:0.44.
4.彌合砂漿抗?jié)B性檢驗(yàn)
遵照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》(GBJ 82—85)第五章進(jìn)行。
(1)抗?jié)B試件的制作。
1)根據(jù)具體工程項(xiàng)目的混凝土強(qiáng)度等級和抗?jié)B等級,在室內(nèi)或施工現(xiàn)場提前28d制作同強(qiáng)度等級同抗?jié)B等級的抗?jié)B試件,在試件中央預(yù)埋一頂面直徑55mm、底面直徑65tm、高180mm的木制或橡膠制圓臺(tái)體,使脫模抽心后的抗壓試件中央出現(xiàn)一圓形孔洞。成形后的試件按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d.
2)將標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至28d齡期的試件重新裝入抗?jié)B試模,在其預(yù)留孔洞中分三層灌入彌合砂漿,每層用直徑10mm的鋼筋棍插搗25次,使砂漿在孔洞中充分填實(shí),成形后的試件在室內(nèi)環(huán)境中靜置24h后,帶模在50C 90%環(huán)境下快速養(yǎng)護(hù)96h后進(jìn)行抗?jié)B性試驗(yàn)。
(2)抗?jié)B性試驗(yàn)。抗?jié)B等級以每6個(gè)試件中4個(gè)試件未出現(xiàn)滲水時(shí)的最水壓力計(jì)算,I其計(jì)算公式為:
S = 10H – 1
式中 S——抗?jié)B等級;
H——6個(gè)試件中3個(gè)滲水時(shí)的水壓力(MPa)。
(3)抗?jié)B性評定。6個(gè)試件中3個(gè)出現(xiàn)滲水,滲水部位都在混凝土部位且抗?jié)B等級于混凝土抗?jié)B等級時(shí),彌合砂漿的抗?jié)B性合格。 6個(gè)試件中3個(gè)出現(xiàn)滲水,其中有1個(gè)滲水部位在彌合砂漿內(nèi)部或砂漿與混凝土的接觸部位時(shí),彌合砂漿的抗?jié)B性不合格。
5.基本性能試驗(yàn)
(1)試驗(yàn)方法。遵照《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法》(JGJ70—90)進(jìn)行。
(2)抗壓強(qiáng)度評定。為確保彌合砂漿是永久的剛性材料,彌合砂漿的抗壓強(qiáng)度≮30MPa.
五、施工工藝
1.工藝流程
2.施工要點(diǎn)
(1)拌合SEM彌合砂漿須嚴(yán)把計(jì)量關(guān),嚴(yán)禁采用體積比,各種材料計(jì)量允許誤差為:砂3%,水泥1%,外加劑1%,水1%。
(2)攪拌機(jī)。拌合量不得于其額定拌合量的85%,攪拌時(shí)間比普通砂漿延長1~2min,采用滾筒式攪拌機(jī)時(shí),攪拌時(shí)間比普通砂漿延長2~3min.
(3)投料順序最好采用外加劑后摻法。
(4)拌合物出機(jī)后應(yīng)立即進(jìn)行和易性及稠度試驗(yàn)(達(dá)不到稠度及和易性要求的不能運(yùn)往施工作業(yè)面),同時(shí)應(yīng)根據(jù)規(guī)定作抗?jié)B試件及抗壓強(qiáng)度試件。按每工班或每條施工縫≯10m3作抗壓試件1組,每組6塊(70.7mm70.7mm70.7mm試模),按襯砌成洞每30~60m或5~10條施工縫作抗?jié)B試件1 組,每組6塊。
(5)應(yīng)盡量縮短彌合砂漿運(yùn)輸時(shí)間,運(yùn)輸過程應(yīng)避免的振動(dòng)防止拌合物離析,運(yùn)到工作面的砂漿應(yīng)在鐵板上進(jìn)行二次人工拌合后方可攤抹施工。
(6)攤抹彌合砂漿的最佳時(shí)機(jī)為混凝土拆模后的8~24h,此時(shí)的混凝土表面尚未干燥,容易進(jìn)行表面處理,砂漿容易與混凝土粘結(jié)。
(7)施工面在攤抹砂漿前應(yīng)進(jìn)行表面清理鑿毛,過于干燥的混凝土表面應(yīng)噴水濕潤。
(8)砂漿攤抹施工時(shí)沿襯砌面向內(nèi)回收50mm,使得襯砌后的混凝土施工縫砂漿不外露,達(dá)到襯砌面光潔美觀。自下而上均勻攤抹,抹面厚度應(yīng)達(dá)到20~30mm,分兩層,每層厚度為10~15mm.
(9)灌注混凝土?xí)r,在砂漿面附近應(yīng)小心灌注,不得以拌合物正面沖擊施工縫砂漿,而應(yīng)采用“保護(hù)埋沒法”,逐步使拌合物填滿模板。振搗時(shí)振動(dòng)器應(yīng)由遠(yuǎn)而近慢慢接近砂漿界面,嚴(yán)禁直接插搗砂漿界面。砂漿出現(xiàn)脫落應(yīng)及時(shí)補(bǔ)抹后恢復(fù)灌注或振搗。
(10)砂漿應(yīng)集中堆放,表面用塑料膜覆蓋保存,再次使用前在鐵皮板上進(jìn)行充分的人工拌合。
六、機(jī)具設(shè)備
七、勞動(dòng)組織
八、質(zhì)量控制
1.嚴(yán)禁使用過期和受潮的原材料。
2.采用精度較高的磅稱或電子計(jì)量設(shè)備對原材料進(jìn)行計(jì)量,嚴(yán)禁采用體積比。
3.延長攪拌時(shí)間,提高拌合物和易性,以保證彌合劑發(fā)揮應(yīng)有的作用。
4.拆模后應(yīng)加強(qiáng)對鄰側(cè)混凝土的覆蓋等保濕養(yǎng)護(hù)措施,使其強(qiáng)度達(dá)到75%以上后方可轉(zhuǎn)為自然養(yǎng)護(hù),以保證彌合砂漿補(bǔ)償收縮功能的實(shí)現(xiàn)。
5.SEM彌合劑及UEA膨脹劑的試驗(yàn),應(yīng)執(zhí)行有關(guān)的試驗(yàn)規(guī)范和SEM彌合劑標(biāo)準(zhǔn)。
九、安全措施
除嚴(yán)格遵守國家、鐵道部制定的各種安全技術(shù)規(guī)程外,還應(yīng)注意以下事項(xiàng):
1.建立現(xiàn)場施工安全組織,對施工人員作好安全技術(shù)交底,建立安全責(zé)任制。設(shè)置專職安全員,監(jiān)督各項(xiàng)安全規(guī)程和制度的執(zhí)行情況。
2.施工機(jī)具,砂漿攪拌機(jī),機(jī)動(dòng)翻斗車,卷揚(yáng)機(jī)等機(jī)械要勤檢查,非操作人員不得操作各類機(jī)械設(shè)備。
3.高空作業(yè)時(shí),腳手架、平臺(tái)支撐應(yīng)牢固,作業(yè)前應(yīng)檢查其可靠性。
4.彌合砂漿施工精細(xì),工作面必須保證充足的燈光照明,所有照明線與動(dòng)力線應(yīng)注意架空、絕緣。任何人未經(jīng)允許,不得接觸電源開關(guān),發(fā)生故障由電工處理。
十、效益分析
SEM彌合防水砂漿施工方便簡捷,節(jié)省勞動(dòng)力,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,施工效率可提高3倍以上,防水質(zhì)量是設(shè)計(jì)防水等級的300%以上。
采用彌合砂漿取代橡膠止水帶作防水材料,環(huán)境效益較好,生產(chǎn)成本僅為橡膠止水帶的1/12左右,經(jīng)濟(jì)效益顯著。
十一、工程實(shí)例
朔黃鐵路石河口隧道及白村隧道,位于山西省定襄縣境內(nèi),全長分別為562m和245m,為電氣化雙線隧道。為確保電氣設(shè)備的安全及行車要求,隧道襯砌施工縫必須作防水處理,襯砌混凝土抗?jié)B等級為S8.
兩隧道地質(zhì)構(gòu)造相似,主要由下元古界、郡石組地層構(gòu)成,部分有燕山侵入體,塊狀構(gòu)造,節(jié)理發(fā)育切割成碎塊狀,風(fēng)化嚴(yán)重,內(nèi)含豐富的基巖裂隙水。原設(shè)計(jì)襯砌施工為防水橡膠止水帶,現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí),止水帶安裝困難,施工質(zhì)量難以保證。為確保質(zhì)量,經(jīng)征得設(shè)計(jì)單位和監(jiān)理單位的同意,采用SEM彌合砂漿取代EL橡膠止水帶,取得很好的效果,施工縫無一處漏水。
采用SEM彌合砂漿共處理施工縫133條,每條施工縫長約27m.按原設(shè)計(jì)EL橡膠止水帶每條施工縫成本1512元,采用SEM彌合砂漿后原材料成本僅為119.86元。
兩隧道的襯砌工程都于1998年12月27日前完工,比合同工期提前60d.近2年的觀察表明,無一處滲漏。