浅谈地下室防水技术
谢永华
摘要：源于扩大使用空间、稳定基础等要求，城市建筑中越来越多的高层建筑在地下都修建了地下室。地下室具有很多的优点和缺点，地下室具有能够扩大人们使用空间的作用是最受人们欢迎的;但是，地下室又存在防水效果差、采光难、通风难的缺点。地下室防水质量的高低直接影响着地下室中的活动人群、存放物品和管道等的状况。地下室防水对保证建筑物的整体结构安全具有重要意义。通过开展地下室防水研究，分析了地下室渗漏产生的主要原因，介绍了地下室防水结构的组成，阐述了地下室主体防水的主要途径、方法及构造节点防水的主要措施。
关键词：地下室；防水；结构自防水；节点防水
随着高层建筑和多层住宅的普及，地下室的开发与利用，显示出越来越大的社会效益和经济效益［。地下室防水工程是建筑地下工程的一个重要组成部分，调查表明，建筑物地下室普遍存在着防水失效、渗漏水的问题。地下室防水一旦失败很难补救，如果渗漏，将会影响建筑物的正常使用［。而且，地下室的围护结构经常受到各种水的侵蚀，地下水易浸入混凝土中导致钢筋锈蚀和可溶性侵蚀，影响建筑物整体结构安全。因此，开展地下室防水研究，对保证建筑物的整体结构安全，延长使用寿命具有重要意义。
1地下室工程渗漏水原因分析
1.1工程设计方面
(1)认为地下钢筋混凝土结构有了一定厚度即可达到结构防水要求,没有考虑到影响混凝土抗渗性能的因素是多方面的,施工质量,后期混凝土碳化会加速其中钢筋的锈蚀程度等都能导致结构产生裂缝而造成渗漏。
(2)对施工缝、后浇带、变形缝的设置和防渗要求不具体,造成施工的随意性,而导致抗渗效能差。
(3)设计地下室时防渗标高不够,没有考虑到自然条件的非常情况,如多雨季节出现的地下水位抬高而致防水标高以上部分的内渗漏。
(4)设计部门各专业配合不够,会签不认真,预埋件遗漏或位置有误,使施工返工,破坏结构,影响地下防水。
(5)地下室墙与底板交接处的阴角设计成容易渗水的直角,相比之下不如做成坡角或圆弧角好。
1.2施工方面
地下室渗漏与否,重点在于施工质量。从施工方案的编制,材料的选择到施工段的划分、施工程序等各个环节,如控制不好都可能造成渗漏。
(1)施工单位不重视特殊工程应采取特殊措施,没有针对地下室防水功能要求编制专项施工措施方案,仍按一般结构工程组织施工;关键工序质量控制不严,致使地下室结构防水性能达不到应有的效能。
(2)施工前没有进行混凝土设计配合比抗渗性能试验(只作强度试验),抗渗混凝土配合比不合理,影响实际抗渗性能。
(3)混凝土浇注前未进行供料速度(产量)与施工浇注需求速度关系的计算,造成因供不应求而不能连续浇注,致使前后浇注混凝土之间(尤其加早强剂)形成冷缝,从而产生渗漏通道。
(4)施工缝留设不合理,出现凹槎;凿毛不规范,槽内清理不干净;二次浇灌时又不事先铺浆等。均造成抗渗性能下降而引起渗漏。
(5)钢筋密集处或预埋件集中处,未作坍落度调整并采用细石砼,仍用一种粗骨料和坍落度,导致下料困难,振捣不及或振捣不实,引起这些部位出现蜂窝、孔洞,形成抗渗的薄弱部位。
(6)地下室墙壁支模用的对拉螺栓和预埋穿墙套管,未在中间焊接止水环片,形成渗水通道。
(7)泵送混凝土浇筑段的上层砂浆较厚,没有另加碎石振捣,致使施工缝处混凝土比重较轻,直接影响结构抗渗性能。
(8)混凝土配制时配合比控制不严,浇注时振捣不均匀,不规范,直接影响到实际强度和密实度的均衡性,影响到结构混凝土抗渗性能。
(9)在做柔性防水施工时,由于混凝土基层面不干燥粘结不牢,易剥落、损坏;防水涂料涂刷不严密,不均匀、或有漏刷等。均能引起局部渗漏。
(10)地下防水工程施工队伍素质差,操作不规范或选料质量不标准,达不到设计要求,影响抗渗性能和使用寿命。
(11)在防水混凝土工程和附加防水层施工完毕后,未采取及时回填土等保护措施,造成干缩和温差而引起开裂。
2地下室防水工程质量控制
高层建筑地下室防水工程质量控制,包括事前、事中、事后控制三个环节,都很重要。但重点应放在工程前期阶段,只有做好事前预控、事中监控,才能从根本上控制地下室防水工程的质量。作为监理工程师,应具备防水工程方面的丰富知识,熟悉有关规范。在防水工程质量监控中应从以下方面进行:
2.1设计是工程防水质量的关键。监理工程师在设计前就要根据建设单位对地下室的功能要求,为设计方提供防排并举,刚柔结合,嵌涂合一,复合防水,多道设防等多种防水方案,供设计方参考、选择。
2.2严把图纸设计关。要了解设计对地下室防水的抗渗等级,防水沟造做法,以及对防水材料和施工方法的具体要求。与设计人员一起认真分析设计的科学性和可靠性,提高其对地下室防水工程重要性的认识。作好图纸会审工作。
2.3选择一支技术水平高、素高好的防水工程施工队伍,按程序精心施工。监理工程师要严格审查施工队伍的资质、业绩、人员组成和质保体系,重点抓住事前、事中质量控制,根据设计、施工规范要求列出质量预控点,加强跟踪检查。从原材料的选用到施工工艺各个环节及构造做法等都要细致把关。
2.4严格要求施工单位进行抗渗混凝土配制的专题试验,待合格后,按所确认的配合比进行配制。即使采用掺外加剂法,建议还要采用粗骨料两级配法(0. 5~2, 2~4cm)配制混凝土,以提高混凝土比重,增强其结构抗渗性能。
2.5重视混凝土浇捣的旁站监理,严格按经过计算后确定的方案进行浇捣,避免产生冷缝所造成的渗水通道。
2.6监控施工机具的选用和操作。重视混凝土的振捣环节,保证一个浇筑头(面)有一个振捣器,严格按混凝土由后往前浇,而振捣则由前往后振的顺序进行施工作业,防止漏振。
2.7根据混凝土配筋的疏密度,选择适当的坍落度和骨料级配,防止浇捣不密实。若用泵送混凝土,如出现面层砂浆过厚可增加部分碎石(按比例)振捣,以弥补粗骨料下沉,提高混凝土比重和均匀性。
2.8注重防水构造施工的质量控制。如: (1)底板和墙的交接处严禁留设施工缝,如需留,则一定要留设在墙身距底板的500mm左右处,而且最好呈公槎(凸)型; (2)设金属止水板时,宽、厚度要符合规范要求并要焊接接头。为锚牢固,两边应做好短锯齿状;
(3)变形缝处的橡胶止水带,一定要使两边的拉铁丝定在钢筋上,浇注混凝土时严防从一侧倾倒,振捣时两边均匀插振,以确保止水带的准确位置; (4)穿墙套管,一定要在中部位置焊上金属止水盘,并预埋准确;支模用的穿墙螺栓也要在中间焊接金属止水盘,拆模后抹灰前要贴墙割断,并用油漆防腐;凡容易形成渗水通道的地方均应焊上金属止水盘。
2. 9地下混凝土墙板结构模板不宜拆除过早,否则极易造成混凝土结构墙面因温差应力形成贯穿性裂缝,成为渗水通道。
2. 10采用性能好,质量可靠的新型防水材料是提高防水工程质量的保证。监理工程师在工程施工前应收集各种防水材料性能及使用情况资料,参加调研,参与选择施工方便。性能优良的防水材料。防水材料进入现场,监理工程师必须检查是否符合设计要求,检查出厂合格证及准用证,还需经抽样送试合格后方可使用,并要求施工方派专人进行工序把关验收;监理也要跟踪进行工序质量监控。每道工序经过验收合格后,方可转入下道工序。
2. 11在地下室埋得较深,地下水位又较高,抗渗性能要求又高的情况下,应建议设计选用多层复合防水措施,在作好结构防水的前提下,又在外墙做多层柔性防水,并在紧靠地下室外墙周围分层夯填粘土,能起到良好的防水抗渗效果,再在地下室墙内侧做五层柔性防水,效果也较理想。
3 地下室防水
地下室防水从总体上来说，可以分为主体防水和节点防水。主体防水又可分为结构自防水和附加防水［9］。结构自防水主要是指混凝土结构具有自防水功能。附加防水主要以柔性外防水为主。节点防水主要包括施工缝、后浇带、变形缝、穿墙管线等，节点防水也称“细部构造防水”。
3.1 主体防水
一般地下室主体防水方案采用二道防水，即钢筋混凝土结构自防水和采用柔性防水材料的附加防水［12］。
3.1.1结构自防水
结构自防水也叫刚性防水，主要是基于提高混凝土的抗渗、抗裂性能而考虑的。混凝土虽然是一种非均质的无机多孔复合材料，但如果在材料和施工方面采取一定措施，提高混凝土密实度，改善内部孔结构，可以制成具有相当抗渗能力的混凝土，完全可以阻挡地下水的侵入。混凝土自防水功能可以通过原材料优选、合理的混凝土级配、掺加减水剂与膨胀剂等方法来实现。混凝土结构产生收缩裂缝、造成渗水原因是由于混凝土经水化反应出现凝结收缩，混凝土中的多余水分蒸发后出现干缩，温度下降后产生冷缩等原因，使混凝土内部产生约束应力。当约束应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土就会产生很多细微的收缩裂缝，在混凝土内部形成毛细通路，造成渗水［14］。地下水的渗入将导致混凝土的损害，最终损害建筑物的使用功能和使用寿命。
另外，混凝土抗渗能力与混凝土的级配有很大关系，混凝土级配差，和易性不好，施工时易产生离析现象，抗渗性就差。通过优化配比设计，可以有效改善混凝土内部微孔的结构，防止收缩裂缝的出现。在施工方面，通过加强振捣或改善振捣方式，可以有效提高混凝土的密实度，从而提高抗渗性能的作用。另外，还可采用混凝土“二次振捣”方式，提高混凝土的抗渗性能，也可掺入一些纤维，来提高混凝土的抗裂性能。
3.1.1.1 原材料优选和混凝土级配优化
要提高防水混凝土的密实性，各种原材料质量必须满足要求，含泥量、粒径、吸水率、砂率等要严格符合要求。同时，为减少水泥水化热，水泥要选用水化热较低的品种，减少硬化后收缩产生裂缝的可能。另外，可加入少量的粉煤灰，降低混凝土的水灰比，提高混凝土的和易性和密实性，改善其抗渗性能。混凝土的配合比应该严格进行控制，水灰比、含砂率、水泥用量和灰砂比应在合理范围，以减少混凝土中毛细孔、沉降缝隙、接触孔等，阻断其形成渗水通道。
为了控制混凝土产生收缩裂缝，可采取补偿收缩混凝土，以自身适度膨胀来抵消或减少混凝土的开裂，或将裂缝控制在要求的范围内（防水混凝土规范中规定：防水混凝土结构的裂缝宽度不得大于0．2mm）。
3.1.1.2 掺加膨胀剂
加入膨胀剂的原理是使混凝土凝结后体积产生微膨胀，来抵偿混凝土的凝结收缩应力，从而达到抗裂的目的。根据自防水混凝土要求，所掺加的膨胀剂，只有膨胀率大于等于0．35％的高效膨胀剂才能作为自防水混凝土的添加剂。如目前已有使用的膨胀剂UEA、明矾石膨胀剂等，利用膨胀剂在水化过程中的膨胀变形特性，达到补偿或部分补偿混凝土收缩的目的。
3.1.1.3 掺加减水剂
掺加各类型的减水剂，从而能减小单位体积中的水泥和水的用量，降低混凝土中的水化热，减小混凝土内部与外部的温差，从而避免混凝土出现收缩裂缝，提高混凝土的密实性。
3.1.1.4 掺加纤维
在混凝土的搅拌过程中，微纤维均匀地扩散到混凝土中，由于微纤维与混凝土有极强的结合力、抗拉强度，从而能产生全方位的加强效果，削弱了混凝土的收缩应力，减少了混凝土的收缩裂缝，堵塞混凝土中的毛细通路，达到混凝土结构自防水效果。
地下室结构自防水措施很多，除上面所介绍的方法外，还有其他一些方法：
（1）利用高分子的憎水原理，如添加有机硅树脂，通过高分子材料与水泥中的化学成分结合，生成具有憎水性的网状化合物，分布在混凝土的颗粒中，使水分子在混凝土之间的界面表面张力提高而产生憎水效果。
（2）在混凝土中掺加适量的浮化的液态高聚物化学材料，如氯丁胶乳、环氧乳液等，使混凝土在拌合和凝结时高分子聚合物破乳，形成网状结构，填充和堵塞混凝土中的毛细孔隙而达到防水作用。另外，也可以加入一些氯化铝、氯化钙及氧化铁等，其掺入混凝土中能与水泥水化过程中的氢氧化钙反应，生成氢氧化铝、氢氧化铁等不溶于水的胶体，并与水泥中的硅酸二铝酸三钙化合成复盐晶体，这些胶体与晶体填充于混凝土的孔隙内，从而提高其密实性。其他方法诸如泵送过程中掺入缓凝剂等，也能在一定程度上提高地下室结构自防水能力。
3.1.2附加防水
附加防水也叫表面防水，以柔性外防水为主，主要是通过防水卷材、密封材料或涂料使其达到良好的防水性能。根据防水部位来分，附加防水可分为内防水和外防水。将防水材料设置在地下室主体墙面外部的称为外防水，设置在内表面的称为内防水。根据防水所用材料的材质不同，附加防水又可分为卷材防水、涂料防水、水泥砂浆防水和钢板防水4种，而防水材料的种类更是达到成百上千种。
3.2 节点防水
节点防水也叫细部构造防水，主要包括施工缝、后浇带、变形缝、穿墙管、预埋件等部位防水。地下室除了做好主体防水外，只有处理好各节点的防水问题，才能取得较好的整体防水效果。
3.2.1穿墙管线
穿过防水层的管线，由于管线和周围混凝土胀缩系数不同，在管线周围会产生开裂，形成渗水。因此，在地下室穿过防水层的管道周围应留槽，用密封胶密封，并在管道中部加设遇水膨胀橡胶条等方法来处理。另外，也可在穿墙管的主管设置防水套、止水环及套管翼环，并连续满焊，做好防腐处理。
3.2.2施工缝处理
大体积、大面积的混凝土一次浇筑完成有困难，须留设施工缝，分两次或多次浇筑完。施工缝的存在，由于混凝土的收缩，易产生渗水通道，所以应注意对此进行防水处理。对于施工缝防水，一般设置1～2道防水措施。通常做法包括在施工缝中间设置一道遇水膨胀止水条，外墙侧设置一道止水带。
3.2.3后浇带处理
后浇带一般是在结构高度变化较大部位，或建筑物平面尺寸较大情况下设置的。由于后浇带只在施工期间存在，所以可认为是一种特殊的施工缝，因而其防水设计与施工缝的防水设计类似，一般设置遇水膨胀止水条或外贴止水带。
3.2.4预埋件
地下室内墙壁或底板上预埋铁件用吊挂或专用工具固定，预埋件往往与结构钢筋接触，且易锈蚀膨胀，会导致水沿铁件渗入室内。为此预留洞、槽均应作防水处理。对于预埋件的防水处理，可用密封膏封严，加焊止水环并满焊来处理，同时还应做好防锈蚀处理。
4 结语
地下室防水是一个集材料、设计、施工为一体的系统工程。在开展地下室防水工作时，应遵循“多道设防、刚柔并济”的原则，因地制宜、综合考虑。应对每个部位，尤其是每个防水薄弱部位精心设计和施工，才能取到理想的防水效果。
致谢：陈平，来凤县市政管理所中级工程师，规划师，监理师。
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