隧道工程防水抗?jié)B講義講稿

防水混凝土抗?jié)B試驗xx高速公里xx標試驗室一、隧道公路特點：1、斷面大。2、形狀扁平。3、需要運營通風。4、需要運營照明。5、防水要求高。

二、隧道常見問題：1、隧道滲漏。2、襯砌開裂。3、限界受侵。4、襯砌結構同圍巖結合不密實。5、通風照明不良。三、防水混凝土種類

防水混凝土是以水泥、砂、石子為原料或摻入外加劑、高分子聚合物等，以調整配合比，減少空隙率，增加各原材料界面間密實度或使混凝土產生補償收縮作用，從而使水泥砂漿或混凝土具有一定抗裂、防滲能力，使其滿足抗?jié)B等級大于0.6Mpa的不透水性混凝土，也就是自身抗?jié)B性能高于0.6Mpa的混凝土。

防水混凝土一般可分為：普通水泥防水混凝土、外加劑防水混凝土和膨脹水泥防水混凝土。

四、隧道工程防水混凝土的一般要求

1.隧道工程防水混凝土的抗?jié)B等級不得不小S8。

2.當襯砌處于侵蝕性地下水環(huán)境中，混凝土的耐侵蝕系數(shù)不應小于0.8。

混凝土的耐侵蝕系數(shù)按下式計算：Ns=Rws/Rwy，其中，Ns為混凝土的耐侵蝕系數(shù);Rws為在侵蝕水中養(yǎng)護6個月的混凝土試塊抗折強度；Rwy為在飲用水中養(yǎng)護6個月的混凝土試塊抗折強度。

3.當受凍融作用時，不宜采用火山灰質硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥。4.隧道工程防水混凝土的水泥用量不得少于320kg/m3，水泥強度等級不低于32.5級，水灰比不大于0.50；當滲入活性細粉時，不得少于280kg/m3。

5.防水混凝土結構應滿足：（1）裂縫寬度應不大于0.2mm，并不貫通；（2）迎水面主鋼筋保護層不應小于50mm；（3）襯砌厚度不應小于30cm。

6.試件的抗?jié)B等級應比設計要求提高0.2Mpa。

7.當采用防水混凝土時，應對襯砌的各種縫隙采取有效地防水措施，以使襯砌獲得整體防水效果。五、抗?jié)B原理：混凝土中摻入的防水劑與水泥水化作用生成物Ca(OH)2反應，生成幾乎不溶于水的凝膠狀結晶物質，即膠體。該膠體是一種懸浮狀的顆粒，具有良好的擴散性，他能填滿混凝土內的空隙，增強混凝土的密實度，防止了可溶性物質Ca(OH)2遇水析出現(xiàn)象。水化硅酸鈣凝膠氫氧化鈣晶體

無微礦粉混凝土的水化產物摻加微礦粉混凝土的水化產物致密的水化硅酸鈣凝膠

要求:一般公路隧道，（1）拱部、邊墻不滴水。（2）路面不冒水、不積水，設備箱洞處不滲水。（3）洞內排水系統(tǒng)不淤積、不堵塞，確保排水通暢。（4）嚴寒地區(qū)隧道襯砌背后不積水，路面、排水溝不結冰。

汽車專用公路隧道，隧道拱部、墻部、路面、設備洞、車行橫通道、人行橫通道等均不滲水。六、防水混凝土土原材料該條引自《地下工程防防水技術規(guī)規(guī)范》（GB50108），根據(jù)公公路防水混混凝土的要要求和薄壁壁結構的防防水抗裂施施工經驗進進行了必要要的增補。。1．規(guī)定不同同環(huán)境條件件下防水混混凝土所用用水泥的強強度等級、、品種、防防水劑與水水泥的適應應性、使用用細節(jié)。使使用防水劑劑時，應選選擇與防水水劑適應性性好的水泥泥品種，并并且水泥等等級不宜小小于32.5級，既保障障強度，又又保證抗?jié)B滲性。硅酸鹽水泥泥和普通硅硅酸鹽水泥泥的早前強強度高，泌泌水少，干干縮也較小小，所以防防水混凝土土應優(yōu)先采采用。但其其抗水性和和抗硫酸鹽鹽侵蝕能力力不如火山山灰硅酸鹽鹽水泥?；鸹鹕交夜杷崴猁}水泥抗抗水性好，，水化熱低低，抗硫酸酸鹽侵蝕能能力較好，，但早期強強度低，干干縮大，抗抗凍性較差差。礦渣硅硅酸鹽水泥泥水化熱較較低，抗硫硫酸鹽侵蝕蝕能力好，，但泌水水水多、干縮縮大，抗?jié)B滲性差。2.這里從公路路行業(yè)薄壁壁防水結構構多的特點點，減小了了公路工程程防水混凝凝土所用的的粗集料最最大工程粒粒徑，本指指南與《地下工程防防水技術規(guī)規(guī)范》（GB50108）相比，粗粗集料最大大公稱粒徑徑由不宜大大于40mm減小到26.5mm。首先，從從混凝土結結構的防水水原理講，，粗集料最最大粒徑越越大，越不不利。這是是由于越大大集料的界界面，不密密實的水囊囊越寬大，，由界面透透水的幾率率越大，從從而使防水水混凝土抗抗?jié)B性變差差。同時，，大體積混混凝土溫差差開裂趨勢勢增大。大石子小石子小石子小石子小石子砂子水泥鋼筋沉降裂縫水囊混凝土表面面骨料水可見泌水內泌水其次，從公路實實際工程的防水水混凝土最大粒粒徑來看，絕大大多數(shù)已控制在在26.5mm以內，同時規(guī)定定大體積混凝土土使用的粗集料料可按溫控的要要求確定最大公公稱粒徑，以防防開裂。如大壩壩，顯然有抗?jié)B滲性要求，但從從降低水化熱、、抗裂出發(fā)，使使用最大粒徑達達80mm。泵送時粗集料最最大公稱粒徑控控制為輸送管徑徑的1/4是防止堵管的要要求。吸吸水率率不應大于1.5%是滿足防水混凝凝土抗凍性及施施工中坍落度不不致?lián)p失過大、、過快的要求。。防防水混凝土土是在滲透水頭頭作用下內部有有滲透水的混凝凝土，水分供給給充足，為防止止此條件下發(fā)生生堿集料發(fā)生規(guī)規(guī)定不得使用堿堿活性集料。為了保證防水混混凝土的密實度度，要求粗集料料級配優(yōu)良，《建筑用卵石、碎碎石》（GB/T14685）規(guī)定的級配過過寬松，因此規(guī)規(guī)定粗集料級配配宜符合《公路水泥混凝土土路面施工技術術規(guī)范》（JTGF30-2003）的規(guī)定。3.防水混凝土細集集料除規(guī)定宜采采用中砂外，還還規(guī)定應含一定定量粉細砂，是是為了提高密實實性，保證其抗抗?jié)B性。七、摻防水劑混混凝土配合比設設計做好防水混凝土土的前提是必須須充分了解和認認識其防水原理理，所謂防水，，就是要能夠在在一定的水壓下下水不滲透。即即水泥漿和砂漿漿較飽滿使粗集集料被密實結構構包囊才不透水水，特別是保證證結構物迎水面面的密實度、無無微裂縫才能防防止水分滲透。。如果混凝土材料料結構和擋水工工程結構的表面面一定厚度切實實保證了其密實實度和無微裂縫縫，即使不摻防防水劑的普通混混凝土，也是有有相當高的抗?jié)B滲性，達到S10沒有問題。此時時，在摻用防水水劑等外加劑，，將達到更高的的抗?jié)B等級。但但是若防水混凝凝土原材料、配配合比和結構方方面的密實度沒沒有做到，摻再再好的防水劑也也與事無補。從從混凝土防水原原理講，以下配配合比要點須特特別強調：1.防水混凝土試配配抗?jié)B等級應比比設計值提高一一級，即抗?jié)B壓壓力比設計要求求高0.2 Mpa。是因為抗?jié)B壓壓力是試驗室得得出的數(shù)據(jù)，而而施工現(xiàn)場條件件比實驗室差，，其影響混凝土土抗?jié)B性的因素素有些難以控制制。2.為了達到工程所所要求的防水混混凝土抗?jié)B性，，在其中摻用外外加劑是必需的的。在鋼筋密布布情況下需要摻摻入減水劑和高高效減水劑，制制成減水劑防水水混凝土；在同同時有抗（鹽））凍性要求時，，宜摻引氣劑或或引氣型外加劑劑，制作引氣防防水混凝土；在在同時有抗裂性性要求時，可摻摻膨脹劑制成抗抗裂防水混凝土土等，但其品種種和摻量應經過過試配試驗確定定。3.要求抗裂的防水水混凝土除了摻摻膨脹劑外，可可根據(jù)工程的抗抗裂需要摻入鋼鋼纖維或合成纖纖維，制成纖維維防水混凝土。。在公路工程重重要的或動載作作用下的防水混混凝土中使用纖纖維防水混凝土土，例如，承受受動載的橋面防防水找平層或橋橋面鋪裝層。4.達到足夠高抗?jié)B滲性要求的防水水混凝土必須是是富漿混凝土，，因此規(guī)定僅使使用水泥，不加加摻合料時，最最小水泥用量不不應小于320kg/m3。但水泥用量過過大不利于控制制溫升，為防止止溫差開裂，此此時，需要摻用用一定數(shù)量的粉粉煤灰、磨細礦礦渣或硅灰摻合合料。粉煤灰級級別應在Ⅰ、Ⅱ級，Ⅲ級粉煤灰干縮增增大，為了防止止干縮開裂不應應在防水混凝土土中使用。0℃20℃10℃相對強度%時間（天）1371428不同養(yǎng)護溫度下下強度的增長100030℃20℃水化速率加快一一倍粉煤灰:其氧化鈣含量小小于8%，游離氧化鈣不不大于1%，以氧化硅和氧氧化鋁為主要活活性成分，不具具備自硬化特性性的低鈣粉煤灰灰。粉煤灰等活活性摻合料具有有與水泥水化生生成的氫氧化鈣鈣反應的特性，，活性摻合料與與氫氧化鈣的反反應比水泥水化化滯后，稱作“二次反應”，二次反應的生生成物依然是水水化硅酸鈣和水水化鋁酸鈣凝膠膠體。掃描電鏡下粉煤煤灰的形貌粉煤灰摻量一般般不宜小于20%，特殊情況下既既要保證強度和和防水要求，又又能防止開裂時時，可使用較大大的粉煤灰摻量量。摻合料的摻摻量應通過實驗驗優(yōu)選確定。使使用摻合料時，，為了達到防水水混凝土結構的的強度要求，規(guī)規(guī)定最小基準膠膠材總量不應小小于280kg/m3。不同膠凝材料配配制出混凝土在在(a)標準養(yǎng)護條件及及(b)與結構溫度發(fā)展展歷程相同養(yǎng)護護的強度發(fā)展

圖3-482.5m厚混凝土中點溫度的變化Bamforth的實驗（厚2.5m結構物中部的溫溫度變化）70%硅酸鹽水泥+30%粉煤灰100%硅酸鹽水泥25%硅酸鹽水泥+75%磨細礦渣5.防水同時要求混混凝土砂率足夠夠高，砂漿的體體積率應足夠，，因此要求砂率率為35%-40%,一般不宜小于35%。泵送防水混凝凝土要滿足防水水和泵送兩項要要求，其砂率可可增至45%。引氣型防水混混凝土有利于提提高抗?jié)B性，其其砂率視含氣量量大小可略低，，宜為28%-35%，防水混凝土灰灰砂比宜為1：2-1：2.5（必須驗證）。。高膠材、大砂砂率富砂漿的混混凝土，防水抗抗?jié)B性提高了，，但變形卻增大大了，抗裂性變變差。混凝土結構一旦旦開裂，即使是是微裂縫，防水水性及強度等性性能將嚴重惡化化，因此，防水水混凝土必須同同時考慮抗裂性性。特別是公路路工程中大量使使用的薄壁防水水結構，應將結結構的抗裂性擺擺在重要位置。。因此規(guī)定：在在保障結構抗?jié)B滲等級要求前提提下，公路工程程的防水薄壁結結構宜采用偏低低的砂率。干燥環(huán)境混凝土泌水速率<蒸發(fā)速率開裂混凝土表面塑性收縮裂縫6.最大水灰（膠））比應符合表二二的規(guī)定，適宜宜的水灰（膠））比在0.45-0.55之間。水灰（膠膠）比與抗?jié)B性性及強度是反比比關系。要提高高混凝土的防水水性能，水灰（（膠）比越小越越好。滿足低水水灰（膠）比要要求，需摻減水水劑或高效減水水劑。實際工程程對防水混凝土土的要求是防水水和強度同時滿滿足，當強度有有富裕時，也不不得提高水灰（（膠）比，亦不不得降低單位水水泥用量。水灰比與水泥石石結構水水泥漿水泥石水泥凝膠水泥顆粒水7.為普通防水混凝凝土、泵送預拌拌防水混凝土的的塌落度及塌落落度損失要求。。這些施工工藝藝要求是配合比比設計中必不可可少的拌和物工工作性參數(shù)。8.規(guī)定防水混凝土土拌合物的含氣氣量控制值及允允許誤差。它是是引氣劑防水混混凝土配合比設設計中必要的拌拌合物參數(shù)。9.預拌防水混凝土土規(guī)定緩凝時間間宜為6-8h，需摻適宜的緩緩凝劑進行控制制，以滿足混凝凝土運輸和澆筑筑施工時間的要要求。八、摻防水劑混凝土土施工從混凝土防水原原理提出防水混混凝土施工要點點，保障滿足抗抗?jié)B性及其他質質量性能。1.有些防水劑，如如皂類防水劑，，脂肪族防水劑劑超量摻加時，，引氣量大，會會形成較較多氣泡的拌合合物，反而影響響強度與防水效效果，防水混凝凝土應通過試配配試驗優(yōu)選確定定防水劑品種和和摻量。超過推推薦摻量時必須須通過試驗。2.防水混凝土配料料不得使用體積積法稱量；防水水劑、水、水泥泥、摻合料計量量誤差均為應補補大于±1%。粗、細集料計計量允許誤差不不應大于±2%。3.氯鹽類如氯化鐵鐵、三氯化鋁防防水劑的等可溶溶性防水劑及其其他外加劑均應應以溶液加入，，并從用水量中中扣除其溶解水水量，確保單位位用水量和水灰灰比不增大。4.為了保證防水混混凝土拌合物的的均質性，要求求必須采用機械械拌和，攪拌時時間不應小于2min。摻防水劑等外外加劑時，應通通過試拌確定適適宜的攪拌時間間。5.防水混凝土拌合合物運輸離析時時，必須進行二二次攪拌的規(guī)定定是均質性保證證措施。外加劑劑二次摻加與無無抗裂要求加原原水灰比的水泥泥漿，是為了在在坍落度損失后后還能滿足施工工要求。任何情情況下，防水混混凝土拌合物中中嚴禁直接加水水，丟失強度和和抗?jié)B性。6.防水混凝土不得得欠振、漏振，，振搗不密實，，勢必無法達到到防水要求，迎迎水面的密實性性最重要。7.耐蝕系數(shù)大于0.8時應采取適當?shù)牡姆栏g措施。。8.根據(jù)公路工程防防水混凝土結構構施工經驗，規(guī)規(guī)定防水混凝土土不宜進行低溫溫施工，不得進進行負溫施工。。確有冬季負溫溫施工需要時，，宜采用暖棚保保溫施工。九、混凝土抗?jié)B滲性能試驗1.目的和適用范圍圍

主要用于檢檢測混凝土硬化化后的防水性能能以測定其抗?jié)B滲標號。

防水水混凝土的抗?jié)B滲標號可分為三三種：（（1）設計標號它它是是根據(jù)地下工程程的埋深以及水水力梯度（即最最大作用水頭與與建筑物最小壁壁厚之比）綜合合考慮而確定的的，由勘測設計計確定。（2）試驗標號用用于確定防水混混凝土施工配合合比時測定的標標號，最終的標標號在設計抗?jié)B滲標號的基礎上上提高0.2Mpa來確定。（（3）檢驗標號它它是對防水混凝凝土抗?jié)B試塊進進行抗?jié)B試驗所所測定的標號，，檢驗標號不得得低于設計抗?jié)B滲標號。2.試件制備（（1）每組試件為6個，如用人工插插搗成型時，分分兩層裝入混凝凝土拌和物，每每層插搗25次，在標準條件件下養(yǎng)護。如結結合工程需要，，則在澆筑地自自制作，每單位位工程制件不小小于兩組，其中中至少一組應在在標準養(yǎng)護下養(yǎng)養(yǎng)護，其余試件件與構件相同條條件下養(yǎng)護，試試件養(yǎng)護期不少少于28d，不超過90d。（2）試件成型后24h拆模用鋼絲刷刷刷凈兩端面水泥泥漿膜，標準養(yǎng)養(yǎng)護齡期為28d。（（3）試件形狀有兩兩種：圓柱體：：直徑、高度均均為150mm；圓臺體：上底底直徑175mm，下底直徑185mm，高為165mm。3.儀器設備（1）混凝土滲透儀：：應能使水壓按按規(guī)定制度穩(wěn)定定地作用在試件件下。常用的有有TH4-HP-4.0型自動調壓混凝凝土抗?jié)B儀、HS-4型混凝土抗?jié)B儀儀、ZKS微機