隧道防水混凝土施工总结
中铁十五局二公司郑州分公司林长项目部田燕鹏
摘要：近年来隧道渗水现象较为常见，为预防这种弊端，对隧道中防水混凝土的使用较为
关键。在施工中对防水混凝土的参入料的正确选择和合理的施工，可以大大提高混凝土的防水性能，从而有效的预防隧道渗水的现象。
关键词：防水混凝土、掺入料、施工工艺
1.前言
近些年来，隧道施工速度飞速发展。但从中也出现了一些问题。隧道渗水现象成为隧道施工的常见问题。在预防隧道渗水问题上，通常在隧道爆破平整度，防水层的铺设连接情况上较为关键。混凝土的防水效果也不可小视，优良的混凝土防水效果可以增强一道防水防线，也使得在混凝土便面不必涂抹防水层。
结合中铁十五局集团第二工程有限公司承建的林长高速公路上的西垴隧道中的防水混凝土的应用阐述防水混凝土的性能。西垴隧道左洞2263米，右洞2341米。根据围岩等级不同分别采用C30，C35不同的防水混凝土，抗渗等级均为P8。在此主要结合C30防水混凝土说明防水混凝土的应用。
2.防水混凝土的概述
防水混凝土是以水泥、砂、石子为原材料掺入外加剂，高分子聚合物等，以调整配合比减小空隙率，增强各原材料界面间密实性或使混凝土产生补偿收缩作用。从而使水泥砂浆或混凝土具有一定的抗裂，防渗能力，使其满足抗渗等级大于0.6MPa的不透水性混泥土，也就是自身抗渗性能高于0.6MPa的混凝土。
防水混凝土有如下优点：
（1）.防水质量可靠。防水混凝土只要选料适当，配合比合理，就能使混凝土具有可靠的抗渗性能。
（2）.耐久性好。防水混凝土提高了抗冻，抗侵蚀能力，经久耐用，且易于检查可修补。
（3）.施工简便。利用结构本身防水，省去了附加防水层，简化工序。
（4.）造价较低，防水混凝土比普通混凝土相比，需要较多水泥，但省去了防水层，从而降低了造价。
3.防水混凝土中的各掺入料及配合比
3.1水泥
水泥要求泌水性小，水化热低，并具有一定的抗渗侵蚀能力。据此应优先采用普通硅酸盐水泥。在防水混凝土中由于粗集料被水泥沙浆包围阻隔，其骨架作用减弱，导致混凝土强度比普通混凝土有所下降，故水泥等级应适当提高，一般不宜低于42.5MPa水泥存储不得超过3个月，严禁使用有潮湿结块现象的水泥，水泥颗粒越细防水性能越好。
在西垴隧道施工中采用河南省同力P.O.42.5级水泥根据JTG E30-2005《公路工程水泥及混凝土试验规程》检测表
13.2细集料
细集料要求砂的颗粒均匀圆滑、质地坚固，最好选用河沙，含泥量不大于3%，砂的平均粒径为0.4mm左右，最好是中，粗砂并含有适量的细粉料，砂率控制在35%--40%。最好不用细砂。在西垴隧道施工中采用林州市露水河砂场中砂且为河砂根据JTG E42-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》检表2
表1水泥技术性质检测结果汇总表
细度（比表面积）
标准稠度 初凝 终凝 3天抗折强度 3抗压强度
单位 ㎡/kg时：分 时：分 MPa MPa
标准 ≥300≥0:45 ≤10:00 ≥3.5 ≥17
实验结果 310.0 2.76 192 237 5.3 25.4
结果符合GB175-2007的质量技术指标要求
表2河沙技术性质检测结果汇总表
表观密度 细度模数 密度 含泥量
单位 g/cm³
标准 ≥2.500 2.3-3.0 ≥1.350 ≤3
实验结果 2.772 2.84 1.588 0.8
Mx
g/cm %
结果符合JTJ041-2000的质量技术指导要求
3.3粗集料
粗集料要求石子为组织细密、形状整齐的坚硬碎石、卵石，不得采用多孔疏松石子。粒径5—30mm为宜，最大粒径不大于40mm，含泥量不大于1%。
在西垴隧道施工中采用林州市横水镇蒋里村石场生产的3#料（4.75—9.5mm）、2#料（9.5—19mm）、1#料（16—31.5mm）碎石。采用5—31.5mm连续级配，产配比例1#料：2#料：3#料=25%：65%：10%检表3
表3粗集料技术性质检测结果汇总表 标准 4.75-9.5mm 9.5-19mm 16-31.5mm
表观密度g/cm 含泥量% 针片状颗粒含量%
压碎值%
≥2.500 ≤1.0 ≤15 ≤12
2.708 0.6 8.5
2.718 0.5 6.4 9.4
2.727 0.4 3.
23.4水
拌合用水应采用饮用水或清洁天然水。酸碱度（PH值）在4—9范围内，总含盐量每升不得超过3500毫升。
3.5外加剂
外加剂是防水混凝土的重要组成部分，防水混凝土中加入少量有机物或无机物的外加剂，可以改善混凝土抗渗性以适应防水的需要。目前国内使用的外加剂以有机物为主。
引气型防水剂：主要组分是引气剂。引气剂是一种具有憎水的表面活性物质，它可以降低混凝土拌合水的表面张力，拌合是产生大量微小、均匀的气泡。由于气泡的阻隔，使混凝
土拌合物中自由水的蒸发路线变得曲折、细小、分散，减小了混凝土的渗水通道；由于保水能力提高，泌水大量减少，混凝土内部的渗水通道进一步减少：由于气泡阻隔作用，减少了由于沉降作用引起的混凝土内部的不均匀缺陷。气泡的上述作用，都有利于提高混凝土的抗渗性。
减水型防水剂：混凝土中掺入这类防水剂后，由于减水剂分子对水泥颗粒的吸附-分散、润滑和润湿作用，减少拌合水用量，提高新拌混凝土的保水性和抗离析性；掺入减水剂能减少混凝土的拌合用水量，使得混凝土中超过水泥水化所需的水量减少，留下的毛细孔体积就相应减少，提高了混凝土密实度。从而提高了混凝土的抗渗能力。
在西垴隧道施工中采用山西黄腾化工有限公司的UNF-4高效复合型防水剂，参入量控制在4%。依据JC474-2008《砂浆混凝土防水剂》，GB/T8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》检测结果：
表4外加剂技术性质检测结果汇总表
含水率%
细度（0.315mm筛余）%
总减量% 氯离子含量%
厂家内控值
8.0
实测值 7.80 6.8 2.4 0.
23.6配合比
在西垴隧道施工中根据上述掺入料情况配置C30防水混凝土结果：
表5配合比汇总表
水灰比W/C 0.44
砂率% 42
水泥kg/m3
386
砂kg/m3 795
碎石kg/m3 1099
水kg/m3 170
外加剂kg/m3
15.4
43.7.进一步提高混凝土防水性能的联想：掺入粉煤灰
参考周意志在《双联拱隧道渗漏灾害及防治措施》中提到的徐家湾隧道的二次衬砌混凝土中掺入水泥用量25%的粉煤灰替代18%的水泥，提高了混凝土的强度及抗渗性能，还带来了可观的的经济效益。
这是因为粉煤灰中含有大量的活性材料（其中二氧化硫高达40%-60%，氧化铝高达17%--35%）在水泥水化作用过程中这些活性材料可发挥火山灰活性作用，从而提高混凝土密实性。另外由于粉煤灰与泵送剂的复配，使水灰比相对减小，且粉煤灰中的活性材料可用水泥中
CaSiO
水化生成的Ca(OH)2产生二次水化作用使混凝土组织结构更加致密，强度和
抗渗性能进一步得以加强。如果我们添入适量的粉煤灰，可能会起到较为理想的抗渗效果。
4防水混凝土的施工工艺
4.1搅拌
防水混凝土应用机械搅拌，搅拌时间不少于2分钟，掺有外加剂时应延长1至1.5分钟，保证搅拌均匀。如果掺入高效减水剂或速凝剂且混凝土运距较远时，可运至浇筑地点再掺入重拌。其中应该重点观察均匀性：
（1）混凝土拌合物应拌合均匀，颜色一致不得有离析秘水现象。
（2）检查匀质性时，应在卸料过程中从1/4至3/4之间部位，采取试样检验，结果应符合：混凝土中砂浆密度两次测试值相对误差不应大于0.8%；单位体积混凝土中粗骨料含量
两次测试值的相对误差不应大于5%。
4.2运输
防水混凝土在运输过程中要防止产生离析现象，防止坍落度和含气量的损失，防止漏浆。运输后如出现离析现象，应二次搅拌。混凝土应分段，分层，均匀连续浇筑，用振捣器振捣密实，振捣应避免免漏振，欠振或超振。 混凝土拌合物运输应受时间限制
表6混凝土运输时间汇总表
气温 20--30 10--19 5--9
无搅拌设施运输min
30 45 60
有搅拌设施运输min
60 75 90
4.3浇筑
防水混凝土浇筑应尽量不留或少留施工缝。必须留时应当在壁厚方向上按折线形状留设，或埋制金属止水片。继续浇筑时，施工缝处应扫净，湿润后铺一层20至25mm厚的1:1水泥砂浆。在浇筑时应连续进行，其中混凝土运输、浇筑间歇的全部允许时间：
表7 混凝土浇筑间歇时间汇总表
混凝土强度等级
≤C30 >C30
气温不高于25摄氏度
210 180
气温高于25摄氏度
180 150
搅拌宜采用振动器振捣：
（1）使用插入式振动器振捣时，移动间距不应超过振动器作用半径的1.5倍，应避免振动棒碰撞模板、钢筋及其他预埋件。
（2）对每一振动部位，必须振动到该部位混凝土密实为止。密实的标志是混凝土停止下沉，不再出现气泡，表面呈现平坦，泛浆。
（3）振动器的布置距离，应根据构造物形状及振动器性能等情况并通过试验确定。4.4养护
防水混凝土的养护条件对其抗渗性能影响较大，早期湿润养护尤为重要，浇筑完毕待其终凝后就应立即浇水保湿养护，时间不少于14天。精心养护28天的抗渗压力比标准养护14天可增加近1倍。
5.防水混凝土的抗渗结果检测
根据JTG E30-2005《公路工程及水及混凝土试验规程》，对西垴隧道C30防水混凝土进行抗渗检测。
实验时水压从0.2MPa开始，每隔8h增加水压0.1MPa，并随时注意观察试件端面情况，一直加至6个试件中有3个试件发现渗水，记下此时水压。当加压到设计抗渗标号，经8h后第三个试件仍不渗水，此时混凝土满足设计要求。
S=10H-1
S----混凝土抗渗标号
H----第三个试件顶面开始渗水时水压力（MPa）
西垴隧道C30防水混凝土在标准养护下，从2010年8月26日至2011年7月15日进行
的35次混凝土抗渗实验结果得出抗渗等级均为S=9，符合设计的S8的标准。实验证明该种混凝土掺配料和施工方法有益于隧道防水的要求。
6.问题联想
1.是否我们可以适量增添粉煤灰或矿粉，这些活性物质可以增加混凝土的密实度，也许可以增加混凝土的抗渗能力。
2.在振捣时是否可以适当的增加振捣片的紧密程度，这样可以有效地提高混凝土的密实，减小蜂窝麻面的程度，从而提高抗渗能力。
7.结束语
在我们日常施工时，只要我们严格要求混凝土的掺入材料的质量，严格按施工要求进行施工作业，就能良好的提高混凝土的抗渗能力。但还要根据现场情况灵活运用，才能将理论与实践完好的结合。
参考文献
【1】施惠生 孙振平邓恺 ，混凝土外加剂实用技术大全，2008 【2】张承志，建筑混凝土，2007
【3】JTG E30-2005公路工程水泥及混凝土试验规程
