混凝土施工縫SEM彌合防水砂漿施工工法
發布時間：2010-01-14 共1頁
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彌合砂漿防水技術成功地解決了這一難題。該防水砂漿采用補償收縮等技術，從根本上改善混凝土的微循環特征，彌合收縮縫。該項技術屬國內首創。中鐵第二十工程局和石家莊鐵道學院在朔黃電氣化鐵路建設中成功地將這一技術應用到隧道施工中，替代傳統的橡膠止水帶，經總結形成本工法。
二、工法特點
1.施工縫防水處理操作簡便，勞動強度低，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，是采用化學外加劑—SEM彌合劑與水泥、細骨料、水等按特定配合比配制而成的特種砂漿。它對混凝土有補償收縮功能，有延時膨脹效果，終凝時間可控制在50～80h，以便使其膨脹時兩側混凝土均具備足夠強度。SEM砂漿在施工縫中發生膨脹，這種膨脹是在混凝土的約束下發生的，膨脹的能量一部分壓迫兩側混凝土使之變形，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存在砂漿內。處于壓縮狀態的施工縫砂漿當鄰側混凝土發生收縮變形時，會發生相應的膨脹，對混凝土的收縮作相應的補充，這就是SEM防水砂漿的關鍵功能——實時補償功能。人們正是利用這種功能達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，強度等級≥32.5MPa，質量應符合《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》（GB 175—1999）質量標準，不宜使用礦碴硅酸鹽水泥。
（2）細骨料。潔凈無污染的中砂，細度模數2.3～3.0，含泥量≯3％，其他技術指標應符合TB 10210—2001標準要求。
（3）膨脹劑。符合混凝土外加劑應用技術規范GBJ119—88.
（4）彌合劑。化學外加劑，其標準執行GB 8076—1997、GBJ119—88.
（5）水。飲用水，不得使用海水。
3.配合比設計
配合比的設計不僅要著眼于砂漿的強度，更要著眼于砂漿的延時膨脹超密實化。配合比經試驗室試配和現場反復試驗已取得如下較理想配合比，實際施工時可根據現場原材料的實際情況作適當的試配調整（膨脹劑采用內摻法，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.彌合砂漿抗滲性檢驗
遵照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》（GBJ 82—85）第五章進行。
（1）抗滲試件的制作。
1）根據具體工程項目的混凝土強度等級和抗滲等級，在室內或施工現場提前28d制作同強度等級同抗滲等級的抗滲試件，在試件中央預埋一頂面直徑55mm、底面直徑65tm、高180mm的木制或橡膠制圓臺體，使脫模抽心后的抗壓試件中央出現一圓形孔洞。成形后的試件按標準養護28d.
2）將標準養護至28d齡期的試件重新裝入抗滲試模，在其預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，成形后的試件在室內環境中靜置24h后，帶模在50C 90％環境下快速養護96h后進行抗滲性試驗。
（2）抗滲性試驗。抗滲等級以每6個試件中4個試件未出現滲水時的最水壓力計算，I其計算公式為：
S = 10H – 1
式中 S——抗滲等級；
H——6個試件中3個滲水時的水壓力（MPa）。
（3）抗滲性評定。6個試件中3個出現滲水，滲水部位都在混凝土部位且抗滲等級于混凝土抗滲等級時，彌合砂漿的抗滲性合格。 6個試件中3個出現滲水，其中有1個滲水部位在彌合砂漿內部或砂漿與混凝土的接觸部位時，彌合砂漿的抗滲性不合格。
5.基本性能試驗
（1）試驗方法。遵照《建筑砂漿基本性能試驗方法》（JGJ70—90）進行。
（2）抗壓強度評定。為確保彌合砂漿是永久的剛性材料，彌合砂漿的抗壓強度≮30MPa.
五、施工工藝
1.工藝流程
2.施工要點
（1）拌合SEM彌合砂漿須嚴把計量關，嚴禁采用體積比，各種材料計量允許誤差為：砂3％，水泥1％，外加劑1％，水1％。
（2）攪拌機。拌合量不得于其額定拌合量的85％，攪拌時間比普通砂漿延長1～2min，采用滾筒式攪拌機時，攪拌時間比普通砂漿延長2～3min.
（3）投料順序最好采用外加劑后摻法。
（4）拌合物出機后應立即進行和易性及稠度試驗（達不到稠度及和易性要求的不能運往施工作業面），同時應根據規定作抗滲試件及抗壓強度試件。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條施工縫作抗滲試件1 組，每組6塊。
（5）應盡量縮短彌合砂漿運輸時間，運輸過程應避免的振動防止拌合物離析，運到工作面的砂漿應在鐵板上進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機為混凝土拆模后的8～24h，此時的混凝土表面尚未干燥，容易進行表面處理，砂漿容易與混凝土粘結。
（7）施工面在攤抹砂漿前應進行表面清理鑿毛，過于干燥的混凝土表面應噴水濕潤。
（8）砂漿攤抹施工時沿襯砌面向內回收50mm，使得襯砌后的混凝土施工縫砂漿不外露，達到襯砌面光潔美觀。自下而上均勻攤抹，抹面厚度應達到20～30mm，分兩層，每層厚度為10～15mm.
（9）灌注混凝土時，在砂漿面附近應小心灌注，不得以拌合物正面沖擊施工縫砂漿，而應采用“保護埋沒法”，逐步使拌合物填滿模板。振搗時振動器應由遠而近慢慢接近砂漿界面，嚴禁直接插搗砂漿界面。砂漿出現脫落應及時補抹后恢復灌注或振搗。
（10）砂漿應集中堆放，表面用塑料膜覆蓋保存，再次使用前在鐵皮板上進行充分的人工拌合。
六、機具設備
七、勞動組織
八、質量控制
1.嚴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量設備對原材料進行計量，嚴禁采用體積比。
3.延長攪拌時間，提高拌合物和易性，以保證彌合劑發揮應有的作用。
4.拆模后應加強對鄰側混凝土的覆蓋等保濕養護措施，使其強度達到75％以上后方可轉為自然養護，以保證彌合砂漿補償收縮功能的實現。
5.SEM彌合劑及UEA膨脹劑的試驗，應執行有關的試驗規范和SEM彌合劑標準。
九、安全措施
除嚴格遵守國家、鐵道部制定的各種安全技術規程外，還應注意以下事項：
1.建立現場施工安全組織，對施工人員作好安全技術交底，建立安全責任制。設置專職安全員，監督各項安全規程和制度的執行情況。
2.施工機具，砂漿攪拌機，機動翻斗車，卷揚機等機械要勤檢查，非操作人員不得操作各類機械設備。
3.高空作業時，腳手架、平臺支撐應牢固，作業前應檢查其可靠性。
4.彌合砂漿施工精細，工作面必須保證充足的燈光照明，所有照明線與動力線應注意架空、絕緣。任何人未經允許，不得接觸電源開關，發生故障由電工處理。
十、效益分析
SEM彌合防水砂漿施工方便簡捷，節省勞動力，降低了勞動強度，施工效率可提高3倍以上，防水質量是設計防水等級的300％以上。
采用彌合砂漿取代橡膠止水帶作防水材料，環境效益較好，生產成本僅為橡膠止水帶的1／12左右，經濟效益顯著。
十一、工程實例
朔黃鐵路石河口隧道及白村隧道，位于山西省定襄縣境內，全長分別為562m和245m，為電氣化雙線隧道。為確保電氣設備的安全及行車要求，隧道襯砌施工縫必須作防水處理，襯砌混凝土抗滲等級為S8.
兩隧道地質構造相似，主要由下元古界、郡石組地層構成，部分有燕山侵入體，塊狀構造，節理發育切割成碎塊狀，風化嚴重，內含豐富的基巖裂隙水。原設計襯砌施工為防水橡膠止水帶，現場試驗時，止水帶安裝困難，施工質量難以保證。為確保質量，經征得設計單位和監理單位的同意，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.按原設計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。
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彌合砂漿防水技術成功地解決了這一難題。該防水砂漿采用補償收縮等技術，從根本上改善混凝土的微循環特征，彌合收縮縫。該項技術屬國內首創。中鐵第二十工程局和石家莊鐵道學院在朔黃電氣化鐵路建設中成功地將這一技術應用到隧道施工中，替代傳統的橡膠止水帶，經總結形成本工法。
二、工法特點
1.施工縫防水處理操作簡便，勞動強度低，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，是采用化學外加劑—SEM彌合劑與水泥、細骨料、水等按特定配合比配制而成的特種砂漿。它對混凝土有補償收縮功能，有延時膨脹效果，終凝時間可控制在50～80h，以便使其膨脹時兩側混凝土均具備足夠強度。SEM砂漿在施工縫中發生膨脹，這種膨脹是在混凝土的約束下發生的，膨脹的能量一部分壓迫兩側混凝土使之變形，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存在砂漿內。處于壓縮狀態的施工縫砂漿當鄰側混凝土發生收縮變形時，會發生相應的膨脹，對混凝土的收縮作相應的補充，這就是SEM防水砂漿的關鍵功能——實時補償功能。人們正是利用這種功能達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，強度等級≥32.5MPa，質量應符合《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》（GB 175—1999）質量標準，不宜使用礦碴硅酸鹽水泥。
（2）細骨料。潔凈無污染的中砂，細度模數2.3～3.0，含泥量≯3％，其他技術指標應符合TB 10210—2001標準要求。
（3）膨脹劑。符合混凝土外加劑應用技術規范GBJ119—88.
（4）彌合劑。化學外加劑，其標準執行GB 8076—1997、GBJ119—88.
（5）水。飲用水，不得使用海水。
3.配合比設計
配合比的設計不僅要著眼于砂漿的強度，更要著眼于砂漿的延時膨脹超密實化。配合比經試驗室試配和現場反復試驗已取得如下較理想配合比，實際施工時可根據現場原材料的實際情況作適當的試配調整（膨脹劑采用內摻法，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.彌合砂漿抗滲性檢驗
遵照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》（GBJ 82—85）第五章進行。
（1）抗滲試件的制作。
1）根據具體工程項目的混凝土強度等級和抗滲等級，在室內或施工現場提前28d制作同強度等級同抗滲等級的抗滲試件，在試件中央預埋一頂面直徑55mm、底面直徑65tm、高180mm的木制或橡膠制圓臺體，使脫模抽心后的抗壓試件中央出現一圓形孔洞。成形后的試件按標準養護28d.
2）將標準養護至28d齡期的試件重新裝入抗滲試模，在其預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，成形后的試件在室內環境中靜置24h后，帶模在50C 90％環境下快速養護96h后進行抗滲性試驗。
（2）抗滲性試驗。抗滲等級以每6個試件中4個試件未出現滲水時的最水壓力計算，I其計算公式為：
S = 10H – 1
式中 S——抗滲等級；
H——6個試件中3個滲水時的水壓力（MPa）。
（3）抗滲性評定。6個試件中3個出現滲水，滲水部位都在混凝土部位且抗滲等級于混凝土抗滲等級時，彌合砂漿的抗滲性合格。 6個試件中3個出現滲水，其中有1個滲水部位在彌合砂漿內部或砂漿與混凝土的接觸部位時，彌合砂漿的抗滲性不合格。
5.基本性能試驗
（1）試驗方法。遵照《建筑砂漿基本性能試驗方法》（JGJ70—90）進行。
（2）抗壓強度評定。為確保彌合砂漿是永久的剛性材料，彌合砂漿的抗壓強度≮30MPa.
五、施工工藝
1.工藝流程
2.施工要點
（1）拌合SEM彌合砂漿須嚴把計量關，嚴禁采用體積比，各種材料計量允許誤差為：砂3％，水泥1％，外加劑1％，水1％。
（2）攪拌機。拌合量不得于其額定拌合量的85％，攪拌時間比普通砂漿延長1～2min，采用滾筒式攪拌機時，攪拌時間比普通砂漿延長2～3min.
（3）投料順序最好采用外加劑后摻法。
（4）拌合物出機后應立即進行和易性及稠度試驗（達不到稠度及和易性要求的不能運往施工作業面），同時應根據規定作抗滲試件及抗壓強度試件。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條施工縫作抗滲試件1 組，每組6塊。
（5）應盡量縮短彌合砂漿運輸時間，運輸過程應避免的振動防止拌合物離析，運到工作面的砂漿應在鐵板上進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機為混凝土拆模后的8～24h，此時的混凝土表面尚未干燥，容易進行表面處理，砂漿容易與混凝土粘結。
（7）施工面在攤抹砂漿前應進行表面清理鑿毛，過于干燥的混凝土表面應噴水濕潤。
（8）砂漿攤抹施工時沿襯砌面向內回收50mm，使得襯砌后的混凝土施工縫砂漿不外露，達到襯砌面光潔美觀。自下而上均勻攤抹，抹面厚度應達到20～30mm，分兩層，每層厚度為10～15mm.
（9）灌注混凝土時，在砂漿面附近應小心灌注，不得以拌合物正面沖擊施工縫砂漿，而應采用“保護埋沒法”，逐步使拌合物填滿模板。振搗時振動器應由遠而近慢慢接近砂漿界面，嚴禁直接插搗砂漿界面。砂漿出現脫落應及時補抹后恢復灌注或振搗。
（10）砂漿應集中堆放，表面用塑料膜覆蓋保存，再次使用前在鐵皮板上進行充分的人工拌合。
六、機具設備
七、勞動組織
八、質量控制
1.嚴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量設備對原材料進行計量，嚴禁采用體積比。
3.延長攪拌時間，提高拌合物和易性，以保證彌合劑發揮應有的作用。
4.拆模后應加強對鄰側混凝土的覆蓋等保濕養護措施，使其強度達到75％以上后方可轉為自然養護，以保證彌合砂漿補償收縮功能的實現。
5.SEM彌合劑及UEA膨脹劑的試驗，應執行有關的試驗規范和SEM彌合劑標準。
九、安全措施
除嚴格遵守國家、鐵道部制定的各種安全技術規程外，還應注意以下事項：
1.建立現場施工安全組織，對施工人員作好安全技術交底，建立安全責任制。設置專職安全員，監督各項安全規程和制度的執行情況。
2.施工機具，砂漿攪拌機，機動翻斗車，卷揚機等機械要勤檢查，非操作人員不得操作各類機械設備。
3.高空作業時，腳手架、平臺支撐應牢固，作業前應檢查其可靠性。
4.彌合砂漿施工精細，工作面必須保證充足的燈光照明，所有照明線與動力線應注意架空、絕緣。任何人未經允許，不得接觸電源開關，發生故障由電工處理。
十、效益分析
SEM彌合防水砂漿施工方便簡捷，節省勞動力，降低了勞動強度，施工效率可提高3倍以上，防水質量是設計防水等級的300％以上。
采用彌合砂漿取代橡膠止水帶作防水材料，環境效益較好，生產成本僅為橡膠止水帶的1／12左右，經濟效益顯著。
十一、工程實例
朔黃鐵路石河口隧道及白村隧道，位于山西省定襄縣境內，全長分別為562m和245m，為電氣化雙線隧道。為確保電氣設備的安全及行車要求，隧道襯砌施工縫必須作防水處理，襯砌混凝土抗滲等級為S8.
兩隧道地質構造相似，主要由下元古界、郡石組地層構成，部分有燕山侵入體，塊狀構造，節理發育切割成碎塊狀，風化嚴重，內含豐富的基巖裂隙水。原設計襯砌施工為防水橡膠止水帶，現場試驗時，止水帶安裝困難，施工質量難以保證。為確保質量，經征得設計單位和監理單位的同意，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.按原設計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。
