地下室混凝土墙抗裂防渗技术的试验研究

地下室混凝土墙抗裂防渗技术的试验研究

张有柱

韶关市曲江区建筑工程有限公司广东韶关512000

摘要：随着我国经济水平的快速提升，越来越多的高层建筑平地而起,由于我国大部分高层建筑采用的是深基础，高层建筑的地下空间得到一个很好的利用，类似地下停车场、商业购物中心、大型仓库等等普遍存在，因此容易引发地下室混凝土墙外渗水问题。笔者为此进行土槽试验,得出外防水膜裂缝修补技术能有效的防止地下室外墙渗水问题。

关键词：地下室防水膜；混凝土外墙渗水；外防水膜；

近几年来，随着我国城市化进程的加快,为了缓解地上空间的压力,大体量的地下室工程不断涌现。因此如何有效防止地下室外墙渗水问题，成为建筑行业的最为关心的话题之一。为此，本文通过进行模拟试验，发现了一种新的裂缝修补方法，即对出现开裂缺陷且发生渗漏的地下室混凝土外墙，从内侧向外侧低压注入无机修补材料。这种修补方法不仅能有效防止地下室混凝土墙外渗水，而且耐久性能也非常出众。

1设定新技术研究目标

传统防渗水技术的简述

大部分地下室外墙渗水的原因都是出现贯穿性裂缝而造成的。这种裂缝的3种传统修补方法如图1所示。据实际调查，情况①中仅在裂缝表面喷涂防水材料的效果并不理想。情况②中对裂缝直接注浆实现止水的方法较为普遍，但是这种方法有以下问题:修补前需要确定漏水的地方；修复时由于用高压注浆会引起裂缝扩大；修复后周边裂缝容易继续发生渗漏；有机防水材料容易老化，在数年后会出现新的渗漏。

本文为了验证图1中情况③的传统外防水层修补方法的有效性，用型钢制作了中型土槽并进行了模拟试验。由于使用了超细水泥，可以实现防水材料在土体中很好的渗透。在试验中注浆速度为2L/min，注浆时间为10min。注浆后，墙体外侧和土体之间，形成了如图2所示的以注浆孔为中心的半球状渗透注浆胶凝体，渗透的深度大小不一。在修补后裂缝的渗水量大为减少，因此这种修补方法有较好的止水性能。但是，这种技术的缺点是所使用的修补材料用量较大。

1.2新技术的设计

防水材料注入裂缝后，在墙体背面混凝土墙外侧没有在土体中发生渗透作用，而是沿墙体与土体之间的空隙界面扩展形成一层防水覆盖膜，这样就可以起到修补裂缝防止地下水渗入的效果。这项新技术有如下特征:在墙体和土体之间低压注入无机系材料；在地下室混凝土墙外面形成很薄而且面积很广的防水膜；从墙体内侧不需选定位置就可以在墙体外侧形成覆盖防水膜。

2中型验证试验

2.1中型土槽注浆试验

中型土槽的尺寸为高1.0m、宽2.0m、深0.6m，并沿横向和纵向设置间隔为0.5m的渗水观测孔。试验设计如表1所示。试验用注浆材料的配合比如表2所示。

2.2试验1:验证界面注浆扩展性能

为观察界面注浆效果，注浆面用透明有机玻璃板模拟墙体。土体是用砂土混合物来模拟，每隔15cm进行分层夯实。在注浆前通过渗水观测孔测定渗水量。修补材料在混合10s后以2L/min的速度从有机玻璃板中心的注浆孔进行低压灌注。在1min后，修补材料在界面扩展开来，在5min后注入10L修补材料，扩展面达到1m2。整个注入浆体的扩展过程在注浆停止32min后才停止。在把土槽内砂土清除干净后如图3所示。可以看到，界面注浆修补材料在有机玻璃板的背面形成一个2m×1m的扩展面，渗水量大为减少。可以确认防水注浆材料在界面扩展凝结后很好地形成了防水层。

2.3再现性验证试验

2.3.1试验目的

下面将用中型土槽进行注浆试验，通过进行与现场情况相似的试验来验证裂缝注浆方法在墙体背面形成防水层的有效性。

2.3.2试验结果

1)试验2:墙体材质的影响前面用钢制土槽进行试验，由于注浆凝固面是有机玻璃板，表面较为光滑，因此有利于注浆材料的扩展。因此，制作了与钢制土槽尺寸一样的混凝土土槽(高1.0m×宽2.0m×深0.6m)进行注浆试验。在注浆13L修补材料后，结果如图4a所示，墙体背面形成的注浆凝固层很薄，且扩展范围较广。而且在2个间距为1m的注浆孔之间，注浆材料的融合很均匀。

2)试验3:土水压力的影响为考虑土水压力的影响，验证在土水压力条件下注浆材料的扩展性能如何，进行了模拟试验。即在土槽上部放置铁板以模拟10m深覆盖土层所引起的土水压力。在注入12L修补材料后，如图4b所示在墙体背面看到注浆材料的扩展情况良好。在图4b中左侧圆线框内的两个突起胶凝块状体，是在制作土槽时，在槽壁内沿竖向固定了3块厚0.2mm、高150mm、宽100mm的铁板，用来模拟水土流失造成的缝隙。从试验结果来看，注浆材料的填充性能较好。

3)试验4:土质情况的影响以上试验是以较好土质情况为模拟对象而进行的，为验证新技术在对诸如回填土等较差的土质情况下表现如何，进行了模拟试验。在本次试验中，在砂土进行分层注水夯实时，减弱了夯实程度，使土体间隙率控制在50%左右(较好土体的间隙率控制在37%)。在注入12L修补材料后，如图4c所示，由于土质疏松，注浆材料渗透入砂土中形成块团状胶凝体。

4)试验5:注浆次数的影响针对土质疏松的情况，为保证裂缝修补效果，采取二次注浆方法。即首先通过注入凝结时间较长的修补材料使墙体背面松散的土体密实化。然后再注入凝结时间较短的修补材料。这样可以避免二次注浆材料在注浆压力下渗入土体。

在这次试验里，首先注入20L凝结时间约为2min的修补材料，第2天注入同量的凝结时间为10s的修补材料。如图4d所示，与土质较好的情况相似，注浆材料没有渗透进土体中，而是在墙体与土体之间很好地进行了扩散。

2.3.3小结

以上通过模拟进行与现场实际情况相似的中型试验，对于渗水量较大的裂缝，本技术可以把渗水量减少至1/100。因此，界面注浆修补方法是较为有效的地下室混凝土外墙开裂渗漏的修补技术。

3大型验证试验

3.1试验概要

为使界面注浆修补方法的应用范围可以扩大至大多数实际建筑物，进行了大型土槽的注浆试验。试验对象是回填石粉土。试验概要如图6所示。

3.2试验方法

1)土槽构筑大型土槽的尺寸为高4.0m、宽3.2m、深1.7m，混凝土墙体厚度为300mm。四面墙体均沿横向和纵向每隔0.5m设置渗水观测孔。渗水孔的做法为预埋25mm的钢管，每个钢管外端用阀门控制出水量。

2)土体制作在大型土槽的底部设给排水管，给排水管之间用导流槽分隔，然后铺设碎石。高4m的土层分4次回填夯实，每回填1层即通过给排水管先给水至土层表面，然后排水把砂土层夯实。每层砂土层厚度为1m。为模拟地下10m的土水压力情况，如图5所示，在土体上部铺设与6m土体质量相同的钢板。然后按地下水离地表距离为2m的情况，在钢板周围设置钢制密封容器并储水至水位为4m。

3)填充砂土的特性填充砂土的砂率为94%，填充率为43%，砂的干燥密度为1.56g/cm3，透水系数为1.54×10－3cm/s。

4)注浆前的渗水量为确认止水效果，在土槽混凝土墙体上每隔0.5m设置渗水孔，共160个，用于测量注浆前后的渗水量。渗水孔从上到下分8层，南北墙面分7列，东西墙面分3列。在注浆前每个孔的渗水量为1L/min。

5)修补材料一次和二次注浆用的修补材料如表3所示，A，B两种液体在注浆时进行等量混合。A，B液的黏性为2～5MPa•s。由于修补材料的凝结时间较短，采用2种液体在2个送液管汇合的地方进行合流混合。

6)注浆次数四面墙体均进行了一次注浆修补，为验证二次注浆的效果，仅南北两面墙体进行了二次注浆。东西面的墙体设上下2个注浆孔，南北面的墙体上设4个注浆孔，孔间距为1.5m。东西面墙体先上后下依次注浆。南北面从左上角的注浆孔先进行注浆，然后按顺时针依次在余下3个注浆孔进行注浆修补。每个孔的一次注浆量为250L。在二次注浆中，南面墙体为每孔50L，北面墙体为每孔70L。

3.3试验结果

1)注浆情况大型注浆试验的两次注浆速度，第1次为6L/min，第2次为2L/min，注浆压力为0.2～0.25MPa。土槽侧壁中段的背面间隙水压上升了不到0.1MPa，侧壁中段的变形位移不到0.15mm。可以看到界面注浆修补方法对地下室结构物的影响非常小。

2)注浆后的渗水量在注浆孔周围的渗水孔，在注浆前渗水量为1L/min，在注浆后减少至0.01L/min。南北面的渗水量比东西面要小，因为南北面进行了二次注浆。

3)注浆材料的扩展情况在把土槽内的砂土挖除干净后，如图6a所示。东西面墙体进行了一次注浆的土体由于注浆材料的渗透作用，周围土体变得更为密实。在把密实化的土体清除后，墙体壁面上的注浆材料胶凝体厚度很薄且较为平坦。从不同注浆孔注浆的修补材料相互之间融合的很好。

在4个注浆孔之间的范围，修补材料扩展得很好，没有发现覆盖不到的地方。为区别从不同注浆孔注入的修补材料，添加了色粉以方便辨别。可以看到每个孔的注浆修补材料的扩展面积约为3.5m2。

4)胶凝体厚度如图6b所示，在墙体背面形成的胶凝体的厚度为1～10mm。虽然50L的注浆量按3.5m2的面积计算厚度应为14mm，但考虑到流失及渗透进入土体的情况，所形成的胶凝体厚度属于正常范围。从各个

渗水孔的止水效果来看，胶凝体的厚度影响不大，因此胶凝体的厚度达到1mm左右就足够了。这样可以节省修补材料。

4总结

总而言之，通过试验表明，在较深的地下室墙体裂缝采用外防水膜修补技术进行处理有显著成效，在墙体外侧与土体之间的间隙形成覆盖面积较广且较均匀的薄防水层，可以很好地起到防渗水作用，外防水膜修补技术能针对性的解决当今高层建筑地下室外墙渗水的问题，为我国建筑行业的健康发展起着重要作用。

参考文献

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