混凝土施工缝SEM弥合防水砂浆施工工法
发布时间：2010-01-14 共1页
一、前言
渗漏水在我国地下工程，特别是隧道、高层建筑地下室的施工缝中较为突出，对运营和使用影响很，处理起来又较为困难。混凝土施工缝SEM弥合砂浆防水技术成功地解决了这一难题。该防水砂浆采用补偿收缩等技术，从根本上改善混凝土的微循环特征，弥合收缩缝。该项技术属国内首创。中铁第二十工程局和石家庄铁道学院在朔黄电气化铁路建设中成功地将这一技术应用到隧道施工中，替代传统的橡胶止水带，经总结形成本工法。
二、工法特点
1.施工缝防水处理操作简便，劳动强度低，施工效率高。
2.原材料来源广泛，可就地取材，无毒无污染，成本低廉。
三、适用范围
1.本工法适用于铁路、公路隧道施工缝取代橡胶止水带施工。
2.本工法适用于游泳池、污水处理池、房建：工程地下室等施工缝的防水处理。
3.本工法不适用于型水利、电力等建筑物的防水止漏工程。
四、SEM弥合防水砂浆
1.技术原理
SEM弥合防水砂浆，是一种专门用于防治混凝土施工缝渗漏水的工程防水新材料，是采用化学外加剂—SEM弥合剂与水泥、细骨料、水等按特定配合比配制而成的特种砂浆。它对混凝土有补偿收缩功能，有延时膨胀效果，终凝时间可控制在50～80h，以便使其膨胀时两侧混凝土均具备足够强度。SEM砂浆在施工缝中发生膨胀，这种膨胀是在混凝土的约束下发生的，膨胀的能量一部分压迫两侧混凝土使之变形，一部分由于混凝土对砂浆膨胀的抵抗作用形成弹性变形能量储存在砂浆内。处于压缩状态的施工缝砂浆当邻侧混凝土发生收缩变形时，会发生相应的膨胀，对混凝土的收缩作相应的补充，这就是SEM防水砂浆的关键功能——实时补偿功能。人们正是利用这种功能达到防止施工缝渗漏水的目的。
2.原材料
（1）水泥。硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级≥32.5MPa，质量应符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB 175—1999）质量标准，不宜使用矿碴硅酸盐水泥。
（2）细骨料。洁净无污染的中砂，细度模数2.3～3.0，含泥量≯3％，其他技术指标应符合TB 10210—2001标准要求。
（3）膨胀剂。符合混凝土外加剂应用技术规范GBJ119—88.
（4）弥合剂。化学外加剂，其标准执行GB 8076—1997、GBJ119—88.
（5）水。饮用水，不得使用海水。
3.配合比设计
配合比的设计不仅要着眼于砂浆的强度，更要着眼于砂浆的延时膨胀超密实化。配合比经试验室试配和现场反复试验已取得如下较理想配合比，实际施工时可根据现场原材料的实际情况作适当的试配调整（膨胀剂采用内掺法，等量取代水泥）。
（1）（32.5MPa水泥+膨胀剂）：砂：弥合剂：水：（0.9 + 0.1）：2.0：0.02：0.44
（2）（42.5MPa水泥+膨胀剂）：砂：弥合剂：水：（0.88 + 0.12）：2.5：0.02：0.44.
4.弥合砂浆抗渗性检验
遵照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（GBJ 82—85）第五章进行。
（1）抗渗试件的制作。
1）根据具体工程项目的混凝土强度等级和抗渗等级，在室内或施工现场提前28d制作同强度等级同抗渗等级的抗渗试件，在试件中央预埋一顶面直径55mm、底面直径65tm、高180mm的木制或橡胶制圆台体，使脱模抽心后的抗压试件中央出现一圆形孔洞。成形后的试件按标准养护28d.
2）将标准养护至28d龄期的试件重新装入抗渗试模，在其预留孔洞中分三层灌入弥合砂浆，每层用直径10mm的钢筋棍插捣25次，使砂浆在孔洞中充分填实，成形后的试件在室内环境中静置24h后，带模在50C 90％环境下快速养护96h后进行抗渗性试验。
（2）抗渗性试验。抗渗等级以每6个试件中4个试件未出现渗水时的最水压力计算，I其计算公式为：
S = 10H – 1
式中 S——抗渗等级；
H——6个试件中3个渗水时的水压力（MPa）。
（3）抗渗性评定。6个试件中3个出现渗水，渗水部位都在混凝土部位且抗渗等级于混凝土抗渗等级时，弥合砂浆的抗渗性合格。 6个试件中3个出现渗水，其中有1个渗水部位在弥合砂浆内部或砂浆与混凝土的接触部位时，弥合砂浆的抗渗性不合格。
5.基本性能试验
（1）试验方法。遵照《建筑砂浆基本性能试验方法》（JGJ70—90）进行。
（2）抗压强度评定。为确保弥合砂浆是永久的刚性材料，弥合砂浆的抗压强度≮30MPa.
五、施工工艺
1.工艺流程
2.施工要点
（1）拌合SEM弥合砂浆须严把计量关，严禁采用体积比，各种材料计量允许误差为：砂3％，水泥1％，外加剂1％，水1％。
（2）搅拌机。拌合量不得于其额定拌合量的85％，搅拌时间比普通砂浆延长1～2min，采用滚筒式搅拌机时，搅拌时间比普通砂浆延长2～3min.
（3）投料顺序最好采用外加剂后掺法。
（4）拌合物出机后应立即进行和易性及稠度试验（达不到稠度及和易性要求的不能运往施工作业面），同时应根据规定作抗渗试件及抗压强度试件。按每工班或每条施工缝≯10m3作抗压试件1组，每组6块（70.7mm70.7mm70.7mm试模），按衬砌成洞每30～60m或5～10条施工缝作抗渗试件1 组，每组6块。
（5）应尽量缩短弥合砂浆运输时间，运输过程应避免的振动防止拌合物离析，运到工作面的砂浆应在铁板上进行二次人工拌合后方可摊抹施工。
（6）摊抹弥合砂浆的最佳时机为混凝土拆模后的8～24h，此时的混凝土表面尚未干燥，容易进行表面处理，砂浆容易与混凝土粘结。
（7）施工面在摊抹砂浆前应进行表面清理凿毛，过于干燥的混凝土表面应喷水湿润。
（8）砂浆摊抹施工时沿衬砌面向内回收50mm，使得衬砌后的混凝土施工缝砂浆不外露，达到衬砌面光洁美观。自下而上均匀摊抹，抹面厚度应达到20～30mm，分两层，每层厚度为10～15mm.
（9）灌注混凝土时，在砂浆面附近应小心灌注，不得以拌合物正面冲击施工缝砂浆，而应采用“保护埋没法”，逐步使拌合物填满模板。振捣时振动器应由远而近慢慢接近砂浆界面，严禁直接插捣砂浆界面。砂浆出现脱落应及时补抹后恢复灌注或振捣。
（10）砂浆应集中堆放，表面用塑料膜覆盖保存，再次使用前在铁皮板上进行充分的人工拌合。
六、机具设备
七、劳动组织
八、质量控制
1.严禁使用过期和受潮的原材料。
2.采用精度较高的磅称或电子计量设备对原材料进行计量，严禁采用体积比。
3.延长搅拌时间，提高拌合物和易性，以保证弥合剂发挥应有的作用。
4.拆模后应加强对邻侧混凝土的覆盖等保湿养护措施，使其强度达到75％以上后方可转为自然养护，以保证弥合砂浆补偿收缩功能的实现。
5.SEM弥合剂及UEA膨胀剂的试验，应执行有关的试验规范和SEM弥合剂标准。
九、安全措施
除严格遵守国家、铁道部制定的各种安全技术规程外，还应注意以下事项：
1.建立现场施工安全组织，对施工人员作好安全技术交底，建立安全责任制。设置专职安全员，监督各项安全规程和制度的执行情况。
2.施工机具，砂浆搅拌机，机动翻斗车，卷扬机等机械要勤检查，非操作人员不得操作各类机械设备。
3.高空作业时，脚手架、平台支撑应牢固，作业前应检查其可靠性。
4.弥合砂浆施工精细，工作面必须保证充足的灯光照明，所有照明线与动力线应注意架空、绝缘。任何人未经允许，不得接触电源开关，发生故障由电工处理。
十、效益分析
SEM弥合防水砂浆施工方便简捷，节省劳动力，降低了劳动强度，施工效率可提高3倍以上，防水质量是设计防水等级的300％以上。
采用弥合砂浆取代橡胶止水带作防水材料，环境效益较好，生产成本仅为橡胶止水带的1／12左右，经济效益显著。
十一、工程实例
朔黄铁路石河口隧道及白村隧道，位于山西省定襄县境内，全长分别为562m和245m，为电气化双线隧道。为确保电气设备的安全及行车要求，隧道衬砌施工缝必须作防水处理，衬砌混凝土抗渗等级为S8.
两隧道地质构造相似，主要由下元古界、郡石组地层构成，部分有燕山侵入体，块状构造，节理发育切割成碎块状，风化严重，内含丰富的基岩裂隙水。原设计衬砌施工为防水橡胶止水带，现场试验时，止水带安装困难，施工质量难以保证。为确保质量，经征得设计单位和监理单位的同意，采用SEM弥合砂浆取代EL橡胶止水带，取得很好的效果，施工缝无一处漏水。
采用SEM弥合砂浆共处理施工缝133条，每条施工缝长约27m.按原设计EL橡胶止水带每条施工缝成本1512元，采用SEM弥合砂浆后原材料成本仅为119.86元。
两隧道的衬砌工程都于1998年12月27日前完工，比合同工期提前60d.近2年的观察表明，无一处渗漏。
渗漏水在我国地下工程，特别是隧道、高层建筑地下室的施工缝中较为突出，对运营和使用影响很，处理起来又较为困难。混凝土施工缝SEM弥合砂浆防水技术成功地解决了这一难题。该防水砂浆采用补偿收缩等技术，从根本上改善混凝土的微循环特征，弥合收缩缝。该项技术属国内首创。中铁第二十工程局和石家庄铁道学院在朔黄电气化铁路建设中成功地将这一技术应用到隧道施工中，替代传统的橡胶止水带，经总结形成本工法。
二、工法特点
1.施工缝防水处理操作简便，劳动强度低，施工效率高。
2.原材料来源广泛，可就地取材，无毒无污染，成本低廉。
三、适用范围
1.本工法适用于铁路、公路隧道施工缝取代橡胶止水带施工。
2.本工法适用于游泳池、污水处理池、房建：工程地下室等施工缝的防水处理。
3.本工法不适用于型水利、电力等建筑物的防水止漏工程。
四、SEM弥合防水砂浆
1.技术原理
SEM弥合防水砂浆，是一种专门用于防治混凝土施工缝渗漏水的工程防水新材料，是采用化学外加剂—SEM弥合剂与水泥、细骨料、水等按特定配合比配制而成的特种砂浆。它对混凝土有补偿收缩功能，有延时膨胀效果，终凝时间可控制在50～80h，以便使其膨胀时两侧混凝土均具备足够强度。SEM砂浆在施工缝中发生膨胀，这种膨胀是在混凝土的约束下发生的，膨胀的能量一部分压迫两侧混凝土使之变形，一部分由于混凝土对砂浆膨胀的抵抗作用形成弹性变形能量储存在砂浆内。处于压缩状态的施工缝砂浆当邻侧混凝土发生收缩变形时，会发生相应的膨胀，对混凝土的收缩作相应的补充，这就是SEM防水砂浆的关键功能——实时补偿功能。人们正是利用这种功能达到防止施工缝渗漏水的目的。
2.原材料
（1）水泥。硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级≥32.5MPa，质量应符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB 175—1999）质量标准，不宜使用矿碴硅酸盐水泥。
（2）细骨料。洁净无污染的中砂，细度模数2.3～3.0，含泥量≯3％，其他技术指标应符合TB 10210—2001标准要求。
（3）膨胀剂。符合混凝土外加剂应用技术规范GBJ119—88.
（4）弥合剂。化学外加剂，其标准执行GB 8076—1997、GBJ119—88.
（5）水。饮用水，不得使用海水。
3.配合比设计
配合比的设计不仅要着眼于砂浆的强度，更要着眼于砂浆的延时膨胀超密实化。配合比经试验室试配和现场反复试验已取得如下较理想配合比，实际施工时可根据现场原材料的实际情况作适当的试配调整（膨胀剂采用内掺法，等量取代水泥）。
（1）（32.5MPa水泥+膨胀剂）：砂：弥合剂：水：（0.9 + 0.1）：2.0：0.02：0.44
（2）（42.5MPa水泥+膨胀剂）：砂：弥合剂：水：（0.88 + 0.12）：2.5：0.02：0.44.
4.弥合砂浆抗渗性检验
遵照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（GBJ 82—85）第五章进行。
（1）抗渗试件的制作。
1）根据具体工程项目的混凝土强度等级和抗渗等级，在室内或施工现场提前28d制作同强度等级同抗渗等级的抗渗试件，在试件中央预埋一顶面直径55mm、底面直径65tm、高180mm的木制或橡胶制圆台体，使脱模抽心后的抗压试件中央出现一圆形孔洞。成形后的试件按标准养护28d.
2）将标准养护至28d龄期的试件重新装入抗渗试模，在其预留孔洞中分三层灌入弥合砂浆，每层用直径10mm的钢筋棍插捣25次，使砂浆在孔洞中充分填实，成形后的试件在室内环境中静置24h后，带模在50C 90％环境下快速养护96h后进行抗渗性试验。
（2）抗渗性试验。抗渗等级以每6个试件中4个试件未出现渗水时的最水压力计算，I其计算公式为：
S = 10H – 1
式中 S——抗渗等级；
H——6个试件中3个渗水时的水压力（MPa）。
（3）抗渗性评定。6个试件中3个出现渗水，渗水部位都在混凝土部位且抗渗等级于混凝土抗渗等级时，弥合砂浆的抗渗性合格。 6个试件中3个出现渗水，其中有1个渗水部位在弥合砂浆内部或砂浆与混凝土的接触部位时，弥合砂浆的抗渗性不合格。
5.基本性能试验
（1）试验方法。遵照《建筑砂浆基本性能试验方法》（JGJ70—90）进行。
（2）抗压强度评定。为确保弥合砂浆是永久的刚性材料，弥合砂浆的抗压强度≮30MPa.
五、施工工艺
1.工艺流程
2.施工要点
（1）拌合SEM弥合砂浆须严把计量关，严禁采用体积比，各种材料计量允许误差为：砂3％，水泥1％，外加剂1％，水1％。
（2）搅拌机。拌合量不得于其额定拌合量的85％，搅拌时间比普通砂浆延长1～2min，采用滚筒式搅拌机时，搅拌时间比普通砂浆延长2～3min.
（3）投料顺序最好采用外加剂后掺法。
（4）拌合物出机后应立即进行和易性及稠度试验（达不到稠度及和易性要求的不能运往施工作业面），同时应根据规定作抗渗试件及抗压强度试件。按每工班或每条施工缝≯10m3作抗压试件1组，每组6块（70.7mm70.7mm70.7mm试模），按衬砌成洞每30～60m或5～10条施工缝作抗渗试件1 组，每组6块。
（5）应尽量缩短弥合砂浆运输时间，运输过程应避免的振动防止拌合物离析，运到工作面的砂浆应在铁板上进行二次人工拌合后方可摊抹施工。
（6）摊抹弥合砂浆的最佳时机为混凝土拆模后的8～24h，此时的混凝土表面尚未干燥，容易进行表面处理，砂浆容易与混凝土粘结。
（7）施工面在摊抹砂浆前应进行表面清理凿毛，过于干燥的混凝土表面应喷水湿润。
（8）砂浆摊抹施工时沿衬砌面向内回收50mm，使得衬砌后的混凝土施工缝砂浆不外露，达到衬砌面光洁美观。自下而上均匀摊抹，抹面厚度应达到20～30mm，分两层，每层厚度为10～15mm.
（9）灌注混凝土时，在砂浆面附近应小心灌注，不得以拌合物正面冲击施工缝砂浆，而应采用“保护埋没法”，逐步使拌合物填满模板。振捣时振动器应由远而近慢慢接近砂浆界面，严禁直接插捣砂浆界面。砂浆出现脱落应及时补抹后恢复灌注或振捣。
（10）砂浆应集中堆放，表面用塑料膜覆盖保存，再次使用前在铁皮板上进行充分的人工拌合。
六、机具设备
七、劳动组织
八、质量控制
1.严禁使用过期和受潮的原材料。
2.采用精度较高的磅称或电子计量设备对原材料进行计量，严禁采用体积比。
3.延长搅拌时间，提高拌合物和易性，以保证弥合剂发挥应有的作用。
4.拆模后应加强对邻侧混凝土的覆盖等保湿养护措施，使其强度达到75％以上后方可转为自然养护，以保证弥合砂浆补偿收缩功能的实现。
5.SEM弥合剂及UEA膨胀剂的试验，应执行有关的试验规范和SEM弥合剂标准。
九、安全措施
除严格遵守国家、铁道部制定的各种安全技术规程外，还应注意以下事项：
1.建立现场施工安全组织，对施工人员作好安全技术交底，建立安全责任制。设置专职安全员，监督各项安全规程和制度的执行情况。
2.施工机具，砂浆搅拌机，机动翻斗车，卷扬机等机械要勤检查，非操作人员不得操作各类机械设备。
3.高空作业时，脚手架、平台支撑应牢固，作业前应检查其可靠性。
4.弥合砂浆施工精细，工作面必须保证充足的灯光照明，所有照明线与动力线应注意架空、绝缘。任何人未经允许，不得接触电源开关，发生故障由电工处理。
十、效益分析
SEM弥合防水砂浆施工方便简捷，节省劳动力，降低了劳动强度，施工效率可提高3倍以上，防水质量是设计防水等级的300％以上。
采用弥合砂浆取代橡胶止水带作防水材料，环境效益较好，生产成本仅为橡胶止水带的1／12左右，经济效益显著。
十一、工程实例
朔黄铁路石河口隧道及白村隧道，位于山西省定襄县境内，全长分别为562m和245m，为电气化双线隧道。为确保电气设备的安全及行车要求，隧道衬砌施工缝必须作防水处理，衬砌混凝土抗渗等级为S8.
两隧道地质构造相似，主要由下元古界、郡石组地层构成，部分有燕山侵入体，块状构造，节理发育切割成碎块状，风化严重，内含丰富的基岩裂隙水。原设计衬砌施工为防水橡胶止水带，现场试验时，止水带安装困难，施工质量难以保证。为确保质量，经征得设计单位和监理单位的同意，采用SEM弥合砂浆取代EL橡胶止水带，取得很好的效果，施工缝无一处漏水。
采用SEM弥合砂浆共处理施工缝133条，每条施工缝长约27m.按原设计EL橡胶止水带每条施工缝成本1512元，采用SEM弥合砂浆后原材料成本仅为119.86元。
两隧道的衬砌工程都于1998年12月27日前完工，比合同工期提前60d.近2年的观察表明，无一处渗漏。
