冀文政：规范防水技术的进步｜《建筑与市政工程防水通用规范》|冀文政|建筑与市政工程防水通用规范|混凝土|砂浆|防水

从规范修订看刚性防水技术的进步

冀文政

（中国人民解放军军事科学研究院防护工程研究院）

一、历届规范对防水混凝土的规定

（1）、1987版《地下工程防水技术规范》的规定

第2.1.4条：地下工程的防水，宜采用防水混凝土自防水结构，并根据需要可设附加防水层或其他防水措施。

条文说明中规定：采用防水混凝土作为结构自防水，是依靠混凝土本身的密实性达到防水的目的。它不但在工程结构中承担防水层作用，而且还起着承重和围护作用，使结构的防水和承重合为一体。根据各地使用经验证明，结构自防水措施，只要在材料、施工质量有保证的前提下，防水性能是可靠的，而且施工简单，如产生渗漏水，处理技术也比较成熟。

为此，在规范结构安排上，将防水混凝土单列一章，并规定了抗渗等级、原材料要求及施工措施。在水泥品种的选用上，在对当时的325、425号普通硅酸盐水泥，根据产地进行了大量的混凝土配合比试验，在此基础上对水泥品种及配合比进行了规定，同时制定施工缝、变形缝、后浇缝等细部构造部位的防水措施。在外设防水层措施的选择上还提出了防水砂浆五层抹面的防水做法。

为了验证防水砂浆五层抹面防水的可靠性，在天津人防办的配合下进行了现场取样，在砂浆抗渗仪上进行抗渗试验，结果表明，20mm厚的五层防水砂浆抹面抗渗性能可达到2.6MPa。

（2）、2001版《地下工程防水技术规范》的规定

3.1.4条：地下工程的钢筋混凝土结构，应采用防水混凝土，并根据防水等级要求采用其他防水措施。

条文说明中写到：防水混凝土自防水结构作为工程主体的防水措施已普遍为地下工程界接受，因此将“宜采用防水混凝土”改为“应采用防水混凝土”。

在章节分配上，将防水混凝土与外设防水层并列，放入“地下工程混凝土结构主体防水”中，并对最小水泥用量进行了大量的室内试验和工程实际情况调查。共调查了全国各地40多个采用混凝土结构自防水的人防地下工程，结果渗水的只占少数，大部分工程没有渗漏水现象。

（3）、2008版《地下工程防水技术规范》规定

3.1.4条：地下工程迎水面主体结构应采用防水混凝土，并应根据防水等级的要求采用其他防水措施。

条文说明：地下工程除直接与地下水接触的围护结构何用防水混凝土浇筑外，内部隔墙可以不采用防水混凝土，在章节的安排上沿用2001版规范的结构形式，即列入“地下工程混凝土结构主体防水”一章中。

防水混凝土配合比中对最小水泥用量进行了新的规定：在满足混凝土抗渗等级、强度等级和耐久性条件下，水泥用量不宜小于每立方260公斤，胶凝材料用量不宜小于每立方320公斤。

（4）、新修订的规范规定

3.1.6条：地下工程迎水面主体结构应采用防水混凝土，并应根据防水等级采用相应的防水措施。

条文说明：在地下工程主体结构迎水面采用防水混凝土已普遍为各界所接受。强调在主体结构迎水面采用防水混凝土的同时，根据防水等级要求做好其他相应防水措施。“其他措施”包括外设柔性防水层以及细部节点的防水处理。众所周知，外设柔性防水层具有适应基层形变、阻止水分到达混凝土表面目的的优势，与防水混凝土的复合使用，充分体现了“刚柔结合”的防水原则，是防水行业多年工程实践经验的总结，应予以坚持。

防水混凝土结构是指：主体结构采用具有抗裂、抗渗性能的混凝土，通过采取设置变形缝、后浇带等技术措施，控制结构沉降、收缩等变形影响，同时对变形缝、后浇带、施工缝等细部构造部位进行防水密封处理，形成主体结构不依赖于外设防水层的刚性防水体系。

补偿收缩混凝土技术在国内地下工程中应用历史最长的已有40年。通过掺加硅质密实类防水剂、水泥基渗透结晶型防水剂、减缩增密类抗裂防水剂等防水剂，以及防水混凝土和防水砂浆复合使用等技术。在做好现场管理和施工时，也可以取得较好的防水效果，并能达到设计的防水等级要求。

在章节安排上，恢复1987版的架构，将防水混凝土单列一章，强调其重要性。

4.1.3条：防水混凝土应满足抗渗等级和抗裂技术要求，并应根据地下工程所处的环境和工作条件，满足强度、抗冻和抗侵蚀性等耐久性要求。

条文说明是这样写的：作为地下工程防水的主要屏障，防水混凝土首先需满足抗渗等级要求，以及一定的抗裂性能，才能保证在相应设计条件下的防水效果。由于地下工程的防水混凝土也是承受荷载的结构主体，因此应满足相应的设计强度和抗裂性要求，处于冻融循环、化学介质环境的防水混凝土，尚应满足相应的耐久性要求。

4.3.1条：防水混凝土56d收缩率不应大于500×10-6，其检测方法应符合现行国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082的接触法相关规定。

地下工程中，防水混凝土的抗裂性非常重要，温度应力引起的冷缩以及混凝土失水引起的干缩是导致防水混凝土产生收缩裂缝的主因，尤其是早期裂缝，主要是由冷缩所致。目前控制混凝土冷缩的主要技术措施是掺加抑温抗裂防水剂或使用中低热水泥，如采用抑温抗裂防水剂的浙江金华琅峰水岸、河北承德红石墅等一大批工程都取得了良好的抗裂防水效果，中低热水泥由于成本和使用便捷性问题，目前主要用于大体积的水电工程。

控制混凝土干缩的主要技术措施是采用低收缩混凝土或使用补偿收缩技术。对于普通防水混凝土的干燥收缩率限值，日本建筑学会标准《钢筋混凝土工程》JASS5 第23章防水混凝土规定，防水混凝土干燥收缩率不应大于800×10-6（JISS A 1129规定的方法，龄期12个月测定值），其试验方法与我国现行国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082中非接触法基本相当。但是《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082规定的360d终极收缩率值测试时间太长，不便实施。根据《混凝土的收缩》（黄国兴、惠荣炎编著，中国铁道出版社1990北京，P100）建议的收缩时间影响系数，龄期60d取0.54,龄期365d取0.87，相对于365d，龄期60d的系数为0.54/0.87=0.62，则0.62×800×10-6=496×10-6，本标准取整为500×10-6。另外，现行行业标准《铁路混凝土》TB/T3275-2018规定，无砟轨道底座混凝土、双块式轨枕道床板混凝土、自密实混凝土和预应力混凝土的56d收缩率不大于400×10-6，其中自密实混凝土主要用于Ⅲ型轨道板无收缩填充。这些部位的混凝土长期处于室外暴露环境，其质量直接关乎铁路运行的安全，所以限值严格一些。地下工程的防水混凝土允许有宽度不大于0.2mm裂缝，大多很快覆土回填，湿度环境远好于铁路混凝土，但是严格的控制值有利于工程质量，只是性价比的问题，铁路混凝土的规定涵盖于本标准的规定之内，根据工程需要，确需严控干燥收缩率的场合，设计人员可参考铁路混凝土的限值规定。

二、规范作用

规范是一定时期内和成熟技术的总结，在规范的使用年限内，会出现许多新材料、新做法、新工艺，所以规范也需要不断地进行修订和调整。《地下工程防水技术规范》GB50108-2008，在第一章总则第1.0.5条中规定：“地下工程的防水，应积极采用经过试验、检测和鉴定并经过实践检验质量可靠的新材料、新技术、新工艺”。

2008版的《地下工程防水技术规范》是2006年12月份通过审查的，2007年报批，2008年出版，实际上是2006年以前的技术总结。当时水泥基渗透结晶型防水材料在国内只有涂料类产品，涂料中的母料含量较少，其渗透性和对裂缝的弥补能力有限，不足以弥补混凝土宽度为0.4mm的裂缝。随着材料技术的研究和发展，近年来越来越重视把水泥基渗透结晶型材料内掺到混凝土中，用以提高混凝土的密度性和对结构裂缝的自愈合能力。经室内试验和工程应用证明，把渗透结晶型的防水剂掺入到混凝土中后，更能有效地发挥其对裂缝的自愈合能力和提高混凝土的防水性能。

三、当前地下工程防水的主要做法

《地下工程防水规范》GB50108-2008第3.1.4条规定“地下工程迎水面主体结构应采用防水混凝土，并应根据防水等级要求采取其他防水措施”。按此规定，地下工程防水目前有以下做法：

1、主体结构采用防水混凝土，结构迎水面设置柔性防水层，如防水卷材、防水涂料，这是常用的防水做法。

2、主体结构采用抗裂、抗渗性或自愈合能力良好的防水混凝土，在细部构造部位进行加强处理，结构迎水面涂刷以刚性材料为主的水泥基渗透结晶型防水涂料或外抹防水砂浆。

3、主体结构采用抗裂、自愈合能力和抗渗性能较高的混凝土，施工缝、变形缝、后浇带、穿墙管内设置中埋式钢板止水带、橡胶止水带或遇水膨胀止水条（胶）等密封防水措施，并在细部构造部位的迎水面增设柔性防水加强层，其他大面积不设置外包防水层。

四、混凝土结构自防水的发展概况

混凝土结构自防水在国内的应用己有40多年的历史，上世纪80、90年代没有那么多的外加剂品种，也没有那么多的外设防水层材料，基本上是采用混凝土结构自防水。当时地下工程规模比较小，且以人防工程为主，在2001版的《地下工程防水技术规范》修改过程中，调查了40多个采用混凝土结构自防水的地下工程(以人防工程为主)，只有极少数的工程有渗漏水现象。

刚性防水外加剂有以下几种类型：

①渗透结晶类（自愈合类），能够弥补0.4mm以下的裂缝，如赛柏斯、澎内传、凯顿、朗凯奇等产品 ②补偿收缩类如氧化镁、氧化钙膨胀剂 ③减缩增密类 ④抗裂密实类，如硅质密实剂等。

目前，不同类型的防水混凝土外加剂都有产品标准和参考应用图集，不同地区也有相应的技术规程，如山西、河北、陕西有针对水泥基渗透结晶型防水材料编制的施工技术规程。不同地区的防水技术标准、规范中也有专门针对混凝土结构自防水的章节。如《海南省建筑工程防水技术标准》DBJ46-048-2018第4.2.21条规定：“埋置小于10米的一般建筑地下工程、逆筑法施工地下工程、叠合式结构等地下工程，根据结构形式、地下水状况、环境条件、防水层施工的可操作性、工程使用要求等因素，通过采取优化配筋、优化混凝土抗裂性能等措施后，可选择结构自防水，或选择其中的底板、侧墙、顶板采用结构自防水。特殊工程或在本标准规定以外的其他地下防水工程，当选择单一结构自防水作为地下工程唯一防水设防时，应组织专家组进行技术论证”。这些地方标准、规程的规定，是对《地下工程防水技术规范》GB50108-2008的规范的突破。

五、混凝土结构自防水是一个系统工程

混凝土结构自防水是一个系统工程，并不是说材料卖了，加入到混凝土中就万事大吉了。

首先是混凝土的抗渗性，掺加水泥基渗透结晶型防水材料，可以提高混凝土的密实度、抗渗性能，可以配制P10、P12或更高抗渗等级的防水混凝土。

其次是混凝土的抗裂性能和微裂缝的自愈合能力。裂缝是在混凝土固化过程中不可避免的，但掺入渗透结晶型的防水剂后，与水泥水化产物发生反应生成的结晶体，0.4mm以下的裂缝经过一段时间后可以自行愈合，这是此类外加剂突出的特点。

第三是结构设计方面的问题，通过划分结构单元，增加结构抗变形的能力。即通过设置变形缝、后浇带等将结构划分成一定的单元，减少混凝土的收缩和沉降，用以控制混凝土裂缝的数量、宽度和深度。

第四，重视细部构造部位的防水处理。地下工程细部构造部位占工程量的1%，但是漏水率却占整个工程渗漏水的95%以上，尤其是变形缝、后浇带、施工缝等部位，容易产生渗水。穿墙管解决起来相对容易。关键的是变形缝、后浇带部位的防水措施。变形缝内可以设置中埋式的橡胶止水带，后浇带实际上是两条施工缝，常规做法是设置钢板止水带。也可以在后浇带、施工缝内设置带自粘丁基橡胶腻子的钢板止水带。钢板止水带容易生锈，和混凝土的变形系数不一致，在钢板止水带边缘部位容易出现裂缝，而自粘丁基橡胶腻子钢板止水带是在钢板上复合一层带自粘层的橡胶腻子，和混凝土的结合比较好，弥补钢板止水带和混凝土接触部位的缝隙。也有一种作法是在变形缝和后浇带部位的迎水面局部设置外包柔性防水层，从而达到防水的目的。

本人曾经参与过一个地下人防工程的防水设计和施工。这个工程长度220m、宽22m、埋深为15m，设计了三条膨胀加强带，没有变形缝。在膨胀加强带迎水面2~3m的范围内设置了外包卷材防水加强层，主体结构迎水面大面积不设置外包防水层，采用补偿收缩混凝土，工程结束后没有出现一条裂缝。该人防工程工期缩短了40多天，防水费用也节省了近1/3。

还有一个就是瑕疵的处理技术，混凝土结构自防水的人为因素较多，比如混凝土的搅拌、现场浇筑、振捣、后期养护等很容易出现问题。控制不好会产生渗漏水现象，其处理措施也是刚性防水系统中比较重要的一个方面。

六、强调混凝土施工的全过程控制

1. 首先，从搅拌站开始，要进行混凝土的配合比设计、防水剂掺量、水泥品种匹配实验等。

2. 运输过程中的失水及坍落度损失，这是混凝土经常出现的问题。

3. 振捣过程很重要，混凝土的密实性和振捣有很大关系，振捣工这一关要控制好。振捣棒插入混凝土多少、梅花型怎么布置、表面翻浆到什么程度都很重要。

4. 养护是保证混凝土密实性和抗裂性的重要措施。

总体来说，防水混凝土要做到“配比准确、搅拌均匀、振捣密实、养护到位”。控制管理过程做起来比较难，所以混凝土防水外加剂企业和总包方要有约定，施工过程中，如果不按照要求施工时有权停工。

总之，不论采取何种防水措施和防水材料，只要按照规范、标准和图集进行设计、施工，相信都能够达到设计的防水等级要求和满足使用功能。

#科技创新中伦理问题前瞻研究#

（本文代表专家本人观点。欢迎点评、批评、百家争鸣。）

原创 | 冀文政（中国人民解放军军事科学研究院防护工程研究院）

编辑 | Littlejane