貝震宇

（上海環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200072）

混凝土是以水泥為膠凝材料，砂石為骨料，與水按一定配合比組成的復(fù)合材料，必要時(shí)還可增加外加劑和礦物摻合料改善性能。混凝土現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域。

混凝土凝結(jié)硬化的過程主要反應(yīng)是水泥的水化反應(yīng)。水泥水化反應(yīng)的過程包含了物理化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)過程中會(huì)產(chǎn)生水化熱，造成混凝土內(nèi)部和表面溫差，水化反應(yīng)過程中混凝土體積還會(huì)產(chǎn)生收縮，后期在建構(gòu)筑物使用過程中混凝土也會(huì)因外界溫度和濕度的變化產(chǎn)生伸縮，伴隨著混凝土的伸縮，混凝土表面和內(nèi)部會(huì)形成細(xì)微裂縫。特別是商品混凝土和機(jī)械化泵送工藝在工程中的使用，隨著水灰比增大，砂率提高，水泥用量增加，澆灌速度加快，工程上混凝土裂縫增多?；炷两Y(jié)構(gòu)的裂縫是不可避免的，但其有害程度是可以控制的[1]。

根據(jù)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)在混凝土結(jié)構(gòu)中采用永久性變形縫，控制和減少混凝土因變形產(chǎn)生的內(nèi)力，從而避免有害裂縫，保證建構(gòu)筑物的美觀和耐久性[1]。特別是水池這一類的構(gòu)筑物，裂縫影響其耐久性，嚴(yán)重時(shí)甚至直接影響使用功能。

根據(jù)CECS138—2002《給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)程》）第7.1.3 條，鋼筋混凝土水池平面尺寸較大時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)適應(yīng)溫度變化的伸縮縫，第7.1.3 附注2 明確“當(dāng)在混凝土中加摻合料或設(shè)置混凝土后澆帶以減少收縮變形時(shí)，伸縮縫間距可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定”[2]。

實(shí)際工程中發(fā)現(xiàn)，預(yù)留的永久變形縫施工中經(jīng)常出現(xiàn)問題，常常成為一個(gè)主要的滲漏點(diǎn)。近年來在工程設(shè)計(jì)中常采用混凝土外加劑和施工后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶相結(jié)合，可以加大水池的伸縮縫最大間距，可以做到少設(shè)縫，甚至不設(shè)縫。

1 工程概況

某環(huán)保項(xiàng)目中污水系統(tǒng)1#池、2#池外輪廓尺寸相同，均為21.95 m×69.05 m，為室外露天半地下水池。水池底板面標(biāo)高比室外地面低4 m，池頂高出室外地面4.85 m。2 個(gè)池體內(nèi)部按功能不同分成若干個(gè)小水池，2個(gè)水池之間設(shè)9 m 寬設(shè)備通廊，2 個(gè)水池結(jié)構(gòu)獨(dú)立。池壁厚度為650 mm，池底筏板厚度為900 mm，采用灰土擠密樁做地基處理，并設(shè)置了500 mm 厚的褥墊層?；炷翉?qiáng)度等級(jí)C40，抗?jié)B等級(jí)P10，抗凍等級(jí)F200。場(chǎng)地內(nèi)地下水位在地面以下40 m。

1#池和2#池平面尺寸均超過了《規(guī)程》第7.1.3 條的限值，特別是縱向超出限值較多。設(shè)計(jì)單位在縱向設(shè)置了一道變形縫將水池一分為二，伸縮縫每側(cè)長(zhǎng)度不超40 m；另外每一段分別居中設(shè)置一道2 000 mm 寬的膨脹加強(qiáng)帶；橫向居中設(shè)置一道2 000 mm 寬的膨脹加強(qiáng)帶。水池膨脹加強(qiáng)帶和伸縮縫平面布置如圖1 所示。永久伸縮縫寬度為30 mm，底板做法如圖2 所示，側(cè)壁做法如圖3 所示。

圖1 水池平面圖（單位：mm）

圖2 底板伸縮縫詳圖（單位：mm）

圖3 太陽能板在屋頂?shù)陌惭b實(shí)拍圖

圖3 壁板伸縮縫詳圖（單位：mm）

2 個(gè)水池均于2020 年10 月開始施工，在2021 年1 月結(jié)構(gòu)施工完畢。項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)在11 月中旬以后進(jìn)入冬季施工。11 月中旬到12 月上旬屬于初冬期，平均氣溫大約在為0 ℃左右，最低氣溫約-5 ℃。在12 月中旬至次年2 月中旬為嚴(yán)冬期，平均氣溫在-5 ℃左右，最低氣溫-10~-15 ℃。在施工時(shí)現(xiàn)場(chǎng)采取冬季施工措施：使用硅酸鹽水泥，在混凝土中加抗凍早強(qiáng)劑，控制入模溫度，搭設(shè)棚內(nèi)生火，混凝土澆筑完成后及時(shí)覆蓋塑料薄膜和棉被來保溫保濕。

2 滿水試驗(yàn)

水池結(jié)構(gòu)完工后，根據(jù)GB 50141—2008《給水排水構(gòu)筑物工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》第6.1.4 條“水處理構(gòu)筑物施工完畢后必須進(jìn)行滿水試驗(yàn)”[3]做滿水試驗(yàn)，滿水試驗(yàn)合格后方可進(jìn)行防腐、防水的施工。因單體池容約12 000 m3，按計(jì)劃先對(duì)1#水池進(jìn)行滿水試驗(yàn)，再將水導(dǎo)到2#水池做滿水試驗(yàn)。單池滿水試驗(yàn)分3 次注水，第一次加水高度2 m，第二次加水高度3.5 m，最后加至池壁頂部。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)2 個(gè)水池均有漏水情況，滲漏部位主要集中在的池壁底部施工縫部位、伸縮縫部位，另外池壁局部也有滲漏現(xiàn)象。

3 滲漏原因分析和修補(bǔ)方案

3.1 滲漏原因

3.1.1 池壁底部施工縫

池壁底部施工縫做法如圖4 所示。造成此處滲漏應(yīng)該是混凝土2 次澆筑的結(jié)合面，施工時(shí)處理不到位造成的，主要原因如下。

圖4 施工縫做法（單位：mm）

（1）施工縫沒有鑿毛，殘?jiān)?、雜物沒有沖洗干凈。

（2）澆筑上層混凝土前沒在施工縫上鋪設(shè)一層水泥漿。

（3）該部位鋼筋過密，施工時(shí)混凝土未振搗密實(shí)。

該部位采用注漿法修補(bǔ)。利用空氣壓縮機(jī)將聚氨酯堵漏劑注入裂縫，堵漏劑在壓力作用下順的裂縫流動(dòng)，遇到裂縫中的水分會(huì)產(chǎn)生聚合反應(yīng)，發(fā)生膨脹并與混凝土緊密結(jié)合，從而將裂縫密實(shí)封閉。

3.1.2 池壁

池壁裂縫屬于工程中經(jīng)常遇到的常見病，主要由于混凝土水化反應(yīng)產(chǎn)生的內(nèi)外部溫差和收縮，以及部分未參與水化反應(yīng)的水分蒸發(fā)引起的。這個(gè)項(xiàng)目又牽涉到了冬季施工，雖然采取了冬施措施，但依然不能避免裂縫的產(chǎn)生。如果采用了氯化鈣做速凝劑還會(huì)增加混凝土的收縮量，反而對(duì)防止裂縫不利。

池壁裂縫同樣采用注漿法修補(bǔ)。注漿孔必須沿裂縫走向在兩側(cè)交叉布置，鉆孔要避開受力主筋，且應(yīng)斜穿過裂縫，進(jìn)入池壁深度為結(jié)構(gòu)厚度的1/3~1/2，孔間距不大于500 mm，孔徑為20 mm，斜孔傾角45°。

3.1.3 伸縮縫

伸縮縫是為防止水池由于氣候溫度變化（熱脹、冷縮），使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有害裂縫，在水池結(jié)構(gòu)通長(zhǎng)預(yù)留的一條構(gòu)造縫，使水池在使用中可沿長(zhǎng)度方向做水平伸縮。伸縮縫處防水主要依靠橡膠止水帶。橡膠止水帶的質(zhì)量及其安裝質(zhì)量決定這個(gè)節(jié)點(diǎn)功能能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用止水帶為B-P-400*10，要求其性能應(yīng)滿足GB18173.2—2014《高分子防水材料 第2 部分：止水帶》[4]的指標(biāo)，止水帶用鋼板與混凝土內(nèi)鋼筋固定，做法按照10J301《地下建筑防水構(gòu)造》[5]，如圖5 所示。

圖5 止水帶固定做法

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)沉降觀測(cè)記錄，在施工及滿水試驗(yàn)過程池體基本無沉降，伸縮縫兩側(cè)沒有沉降差。止水帶不應(yīng)存在因沉降過大而被拉扯破壞的現(xiàn)象。通過實(shí)地查看，伸縮縫處外觀問題如下。

（1）池壁伸縮縫不在同一垂直線上，明顯扭曲。

（2）伸縮縫表面密封膏已不存在，縫內(nèi)填充的閉孔性聚乙烯塑料板外露并已經(jīng)破碎。

（3）本應(yīng)居中的橡膠止水帶竟然在局部位置有外露現(xiàn)象。

由此推斷漏水原因主要是因?yàn)樯炜s縫內(nèi)預(yù)埋橡膠止水帶固定不規(guī)范，在混凝土澆筑振搗時(shí)止水帶發(fā)生了錯(cuò)位，止水帶與混凝土之間不再閉合，可能存在滲漏通道。特別是池壁較高，自池底施工縫到池頂一次性澆筑，流動(dòng)混凝土側(cè)壓力很大，將整個(gè)側(cè)壁伸縮縫壓變形，造成混凝土硬化后止水帶兩側(cè)在混凝土中的錨固長(zhǎng)度不足。池壁伸縮縫的模板支撐有問題，不能抵抗混凝土澆筑和振搗時(shí)產(chǎn)生的力，止水帶可能在流動(dòng)混凝土的壓力下發(fā)生翹曲，其受力狀態(tài)與設(shè)計(jì)不符，在使用中受水壓力可能撕裂。由此可以確認(rèn)中埋式橡膠止水帶已經(jīng)失效，為保證水池使用功能必須采取措施，需用其他材料替換已失效的止水帶。

因項(xiàng)目位于隴西黃土高原的西部，②層黃土狀粉土具有濕陷性，濕陷等級(jí)為Ⅳ級(jí)自重濕陷性，雖然已經(jīng)過地基處理消除了濕陷性，但伸縮縫在使用中一旦滲漏仍會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。因此建設(shè)單位聘請(qǐng)了專業(yè)單位設(shè)計(jì)了修補(bǔ)方案，并組織專家對(duì)補(bǔ)漏方案進(jìn)行了反復(fù)論證。推選方案共有以下2 種。

3.2 擬采取方案

3.2.1 方案一

采用混凝土超前止水方式，在伸縮縫池內(nèi)兩側(cè)各做500 mm×500 mm 混凝土反口（兩反口之間預(yù)留30 mm伸縮縫），反口居中另設(shè)一道中埋式橡膠止水帶，混凝土強(qiáng)度等級(jí)和抗?jié)B等級(jí)同原水池。新增反口以化學(xué)植筋與原水池結(jié)構(gòu)相連，接觸面鑿毛、沖洗干凈并接漿，在反口施工前還需對(duì)原有伸縮縫進(jìn)行處理，清理深度不小于池壁（底板）深度的一半，再采用丙烯酸鹽，將清理后的縫隙填實(shí)。這種方法相當(dāng)于重新設(shè)置了止水帶，替代原有止水帶的功能。但因池壁較高，后澆混凝土截面較小，一次性澆筑很難保證振搗密實(shí)，如池壁分段澆筑則每段水平施工縫都存在滲漏隱患，且該方案施工周期偏長(zhǎng)。

3.2.2 方案二

采用外附外貼式橡膠止水帶，池壁內(nèi)外兩側(cè)做法如下（圖6）。

圖6 池壁修復(fù)節(jié)點(diǎn)

（1）清理伸縮縫。伸縮縫已嚴(yán)重變形，填充的聚乙烯塑料板已經(jīng)碎裂，需要將其連同松散的混凝土浮渣一起清除。采用電鎬將伸縮縫處混凝土向伸縮縫中部破碎，露出新鮮混凝土界面。施工時(shí)注意保護(hù)好原中置式橡膠止水帶不受損壞。

（2）現(xiàn)場(chǎng)伸縮縫寬度不一致且在不在平面同一鉛垂線上，需要將其復(fù)位。采用化學(xué)植筋法固定鋼筋、支模，采用高強(qiáng)水泥基灌漿料澆筑，使成型后伸縮縫寬度控制在30 mm 左右，并使原中置式橡膠止水帶盡量保持在居縫中心位置。灌漿料達(dá)到強(qiáng)度后在其表面涂刷混凝土界面劑。

（3）縫內(nèi)嵌入高彈性壓縮密封體，設(shè)置深度為池壁厚度的一半。

（4）伸縮縫內(nèi)灌注高彈性柔性防水材料，高出縫表面10~20 mm。

（5）采用304 不銹鋼板封閉伸縮縫，鋼板寬度200 mm，將高彈性柔性防水材料壓緊。

（6）粘貼外貼式止水帶。先對(duì)伸縮縫兩側(cè)處進(jìn)行基面處理，露出混凝土新鮮界面，用環(huán)氧密封膠粘貼高分子橡膠止水帶，橡膠止水帶寬度不小于300 mm。并用寬度200 mm 的碳纖維布（300 g）將止水帶兩側(cè)邊緣進(jìn)行封閉。

（7）碳纖維徹底固化后在碳纖維表面和橡膠止水帶表面進(jìn)行手涂聚脲施工，涂5 遍，厚度不小于4 mm。

池底側(cè)做法如下（具體施工要求同池壁）。

（1）清理伸縮縫。將水池底板面以下450 mm 范圍的碎塑料板連同碎渣全部鑿除。

（2）灌漿料修復(fù)伸縮縫，修復(fù)深度為450 mm。并涂刷界面劑。

（3）縫內(nèi)嵌入高彈性壓縮密封體，設(shè)置深度為底板厚度的一半。

（4）伸縮縫內(nèi)灌注高彈性柔性防水材料。因已有橡膠止水帶可能已有裂縫，而且止水帶另一側(cè)無法清理、封閉，按照J(rèn)GJ/T212—2010《地下工程滲漏治理技術(shù)規(guī)程》[6]要求鉆斜孔穿過止水帶至底板背面，鉆孔間距不超過1 000 mm，底板背面灌注時(shí)灌注量由現(xiàn)場(chǎng)確定，采用慢速、低壓連續(xù)灌注，保證將伸縮縫填實(shí)。

（5）池內(nèi)采用304 不銹鋼板封閉伸縮縫。

（6）粘貼橡膠止水帶。

（7）手涂聚脲施工。

重新澆筑的伸縮縫內(nèi)填充的高彈性柔性防水材料采用MS 密封膠。MS 膠是硅烷改性聚醚膠的簡(jiǎn)稱，主要是采用MS 聚合物作為基礎(chǔ)聚合物，配合填料、增塑劑和其他功能性助劑而成的雙組分彈性密封膠。這種材料的延伸率大，彈性恢復(fù)率高，固化速度能滿足灌注的要求，工作溫度覆蓋項(xiàng)目所在地的極端氣溫，其主要指標(biāo)見表1。

表1 MS 膠性能指標(biāo)

外貼式止水帶主要指標(biāo)見表2。

表2 止水帶性能指標(biāo)

聚脲是由異氰酸酯組份與氨基化合物組份反應(yīng)生成的一種彈性體物質(zhì)，最基本的特性就是防水、防腐、耐磨等。主要指標(biāo)見表3。

表3 聚脲性能指標(biāo)

3.2.3 伸縮縫修復(fù)方案確定

因?yàn)樾迯?fù)方案二施工難度相對(duì)較低、施工工期相對(duì)較短，能滿足項(xiàng)目進(jìn)度的要求，業(yè)主和參與評(píng)審的專家確定采用該方案修復(fù)伸縮縫。

4 伸縮縫現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)施工和滿水試驗(yàn)驗(yàn)收

確定修復(fù)方案后，鑒于伸縮縫的重要性，對(duì)修復(fù)施工單位進(jìn)行了慎重的審核和篩選。首先施工單位必須具備防水工程施工資質(zhì)，另外還需要具有類似項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)。最后選擇了一家承擔(dān)過地鐵項(xiàng)目裂縫修補(bǔ)的單位實(shí)施修復(fù)。

同時(shí)在施工過程中要求監(jiān)理單位對(duì)使用材料和每一施工步驟加強(qiáng)驗(yàn)收，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。

2 個(gè)水池修復(fù)交錯(cuò)施工，總工期月45 d。修復(fù)完成后，將水池上預(yù)留管道孔、進(jìn)出水口臨時(shí)封堵，按要求做滿水試驗(yàn)檢驗(yàn)修復(fù)成果。試驗(yàn)結(jié)果證明修復(fù)有效，2個(gè)水池均達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)定功能，無滲漏現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)受力裂縫的計(jì)算有明確的公式，且對(duì)裂縫允許寬度有嚴(yán)格的限制。對(duì)非受力裂縫通過控制建構(gòu)筑物的長(zhǎng)度，超長(zhǎng)時(shí)需按規(guī)范設(shè)置伸縮縫，并控制伸縮縫最大間距，以此來控制混凝土硬化過程和使用過程中的伸縮裂縫，避免有害裂縫產(chǎn)生。

針對(duì)冬季施工國(guó)家也有相應(yīng)的施工措施。本工程設(shè)計(jì)均滿足規(guī)范要求，施工也采取了冬季措施，但依然產(chǎn)生了滲漏，特別是伸縮縫處的滲漏，修補(bǔ)花費(fèi)了很大的代價(jià)。主要原因還是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工人員的責(zé)任心，在室外零下十幾度時(shí)工作難度要大很多，一旦一線工人因主觀或客觀因素影響，施工不到位，監(jiān)督人員也疏于監(jiān)管，分部分項(xiàng)工程驗(yàn)收流于形式，后續(xù)建構(gòu)筑物成型后發(fā)生問題就要花幾倍的代價(jià)去修復(fù)。

國(guó)家現(xiàn)在推廣預(yù)制裝配式建筑是為了在工廠里通過固定的流程控制結(jié)構(gòu)構(gòu)件的質(zhì)量，但像水池這一類對(duì)防滲漏要求高的構(gòu)筑物現(xiàn)在還不具備預(yù)制化建造的條件，所以現(xiàn)場(chǎng)參與人員，包括施工班組，總包技術(shù)人員、監(jiān)理等都要具有責(zé)任心，嚴(yán)格控制每一個(gè)施工步驟。只有這樣才能使建構(gòu)筑物符合設(shè)計(jì)要求，滿足使用功能、安全性和耐久性。