膨润土防水毯及其在地下防水工程中的应用

1、膨润土防水毯及其在地下防水工程中的应用J1彭润土防水毯及其在地下防水工程中的应用郎佳川龙(捷高科技北京分公司,北京100022)摘要:介绍了膨润土防水毯的防水原理,特性和施工工艺,并举例说明了膨润土防水毯在地下防水工程中的应用.关键词:膨润土防水毯;地下防水工程;应用膨润土防水毯是依靠固定在毯内部的膨润土,利用膨润土自身遇水膨胀的特性,从而达到阻水目的的一种主动性防水材料.自其问世以来,就被广泛用于国内外诸多地下结构工程的防水施工中,并展现出了优异的防水效果.1膨润土简介膨润土(Bentonite)是火山喷发后的火山灰沉积物,受到凝灰岩的积累作用或者玻璃岩的热水作用而形成的一种无机粘土矿物,其

2、主要成分为蒙脱石(Montmorillonite).天然的膨润土(图1)按照其化学成分,可以大致分为钠基与钙基两大类,一般情况下,钠基膨润土比钙基膨润土的性能优越.主要表现在:钠基膨润土吸水速度慢,但吸水率和膨胀倍数大,最大吸水量为其图1膨润土地下防水体积的8l5倍,膨胀倍数从几倍到30余倍,阳离子交换量高,在水中分散性好,并且悬浮性,触变性,热稳定性,粘接性和可塑性较好,吸水强度,干压强度和热湿拉强度也较高.可见,钠基膨润土在防水领域的应用价值远远高于钙基膨润土,所以,只有天然钠基膨润土才能应用于地下结构的防水工程.2膨润土防水产品美国捷高公司从上世纪60年代开始研究膨润土的防水作用,196

3、3年试制成膨润土防水板并投入使用.膨润土防水板是用带有凹槽(波纹)的牛皮纸板种产品一经问世,便在地下工程中大量应用,其中就地铁.主要用膨润土防水板防水,其底板,立墙顶部均的膨润土防水板防水的地下室,地铁工程已达数百项.国内也有应用膨润土防水板防水的成功案例,如:北京展览中心酒店,上海希尔顿酒店,大连富丽华酒店等.到了90年代,美网捷高公司在膨润土防水板的基础上研制成功膨润土防水毯(图2),它是由天然钠基瞄润土加上两层土_T织物(一层有纺土工布,一层土防水毯有效地克服了膨润土防水板的一些施T缺点,使其在地下结构防水:程中得到了更为广泛的应用.随后的膨润土防水毯升级产品(网3),义在有纺一下防水图

4、2膨润土防水毯HDPE无纺布膨润土颗粒(针织纤维)有纺布图3膨润土防水毯的升级产品土工布一侧加烫了一层高密度聚乙烯薄膜,使防水毯适用于施工环境较差(地下水压较大,有化学污染等),防水要求更高的地下工程.最新型号的膨润土防水产品(U|trasea1),引入了膨润土一聚合物合成技术(BPA),使得膨胀倍数更大,透水性更低,化学抵抗性更好,重量是其它同类产品的一半,从而进一步提高了膨润土防水产品的优势.目前,该产品在国外已经开始大面积应用.此外,膨润土防水产品系列还包括:膨润土止水条,膨润土防水浆和膨润土防水粉等.3膨润土防水原理由于膨润土是火山玻璃触变形成的微晶蒙脱土的纳米材料,化学成分是含水硅酸

5、铝(Mg?Na)O?A10(SiO?nH0)系siAlSi结构体时,其分子是由云母强,通常与水接触24h后膨胀45倍,48h时水化完成,体积变为原颗粒的10l5倍.膨润土经水化后.表面阳离子呈水合状态,吸收26个水分子后变成凝胶,使得水不能再进入.这种凝胶体像一堵防水墙,能阻止水分的穿越,其耐久性可达上百年.膨润土防水毯安装于地下防水工程中,具有长水膨胀,在外部局限力的作用下,形成均匀的胶体系时,在外力限制作用下,可使膨润土防水毯的膨胀从无序变为有序,持续的吸水膨胀,使防水毯自身达到一步保证了地下工程的防水性能.4膨润土防水毯的应用范围与传统的防水材料(涂料,卷材)相比,膨润土防水毯在地下工程

6、的适用范围更加广泛,除了可以采用外防外贴的施工方式,直接应用在地下结构的底板及外墙面外,还可以采用外防内贴的施工方式,直接固定在围护结构上,围护形式包括:地下连续墙,钻孔统计,在国内外的地铁工程和建筑物地下室的防水施总量已超过8000万m.5膨润土防水毯的特性(1)膨润土防水毯是一种环保建材,由于材料的组成成分膨润土是一种天然粘土物质,不会对周围环境产生任何污染,所以它是完全的环保材料.(2)良好的防水耐久性为膨润土是一种天然粘土物质,不存在老化问题;其次,它同时也是无机物,不会受到地下任何物质的侵响它的防水功效.(3)施工简便直接安装在夯实的土层上;可施工于潮湿的混凝土基层,在低温下(如一3

7、2)亦可正常施工并发挥防水效果;不需要找平层及保护层;无需专业防水施工人员从事安装作业;对于穿墙管线,地下桩头等穿过防水层的部位处理简便.(4)具有自愈修补裂隙的功能天然钠基膨润土具有独有的高膨胀性,使其能修补细小的裂缝空隙.所以,在施工过程中,由于意外原因而对材料产生的微小损坏,不会对材料的防水效原因.(5)有效阻止窜水膨润土防水毯有纺土工布侧的纤维能够和现浇混凝土有效地结合成一体,再加上膨润土遇水膨胀后形成的致密的凝胶体,从而有效地阻止了可能在防水层和结构主体之间的窜水现象.(6)能适应混凝土结构的伸缩变形由于材料是自然搭接,所以,材料的延展性及适应混凝土结构伸缩变形的能力,要比粘接或焊接

8、的材料好得多.(7)反贴法施工所谓"反贴法施工",是指膨润土防水毯可施工于围护挡土结构上,例如,木板围护桩,钢筋混凝土围护墙和钢板围护桩等,以达到"外防内贴"的防水效果.6施工工艺(1)施T机具膨润土防水毯的施工机具较为简单,主要有:裁割防水毯用的裁纸刀,固定防水毯用的长度2740mm的水泥钉及垫片,射钉枪或铁锤,用于临时保护防水毯的厚度为1mm的白铁皮或1mm厚的LDPE及涂抹膨润土防水浆的抹子.(2)下料要求捷高公司生产出厂的成品V0LrrEXDS"防滴"膨润土防水毯规格较大,在现场施工时可任意裁割,但裁割下料时应遵循以下原则:在

9、机械或人力施工较方便的情况下,应尽量减少搭接及避免在阴阳角处搭接.(3)基面平整度及干燥度的要求地下防水防水基面应清洁,坚实,平整,其平整度应符合D/L=1/6.1/10式中:D基面相邻两凸面问凹进去的深度;,J基面相邻两凸面间的距离.对于不满足上述要求的基面,要用水泥砂浆进行修补找平.施工基面要求无明流水或积水,否则,要进行堵漏或排水后方可施工;而对于潮湿的基面,则不需要特别处理.(1)朝向面的问题施工时,高密度聚乙烯(HDPE)面为迎水面,有纺土工布面向现浇钢筋混凝土一侧.见图4.广l一匝圈壁延围lP0¨'一粒状天然钠基膨润土一聚丙烯无纺土1:布HDPE薄膜,n一1nnn

10、rr1Hnfn,_1图4V0LTEXDS膨润土防水毯断面构造及铺设朝向示意图(2)搭接要求防水毯的搭接尺寸为150mm,按"品"字形铺设.见图5,图6.,【l_,IIIIllIIIII角)2o0)jI盟一J图5VOLTEXDS膨润土防水毯铺设搭接方法示意图(3)钉子固定间距的要求钉子固定间距搭接缝处300mm,一般处500mm,见图7.使用射钉枪固定时,注意根据基面硬度2006.增刊中国建筑防水125.地下防水,甩t)t:口T,R阻一膨斓土防水毯混凝土垫层:.一.-II-?图6结构底板搭接详图接缝处水泥钉垫片定间距300非搭接处500崮礤辩盖舴建*j蘸11l/图7膨润土防水

11、毯侧墙搭接及钢钉固定间距调节射钉枪火力,防止钉子穿透防水毯,对于穿透的地方,要用BENTOSEAL膨润土防水浆封填.(4)搭接预留及临时保护VOITEXDS"防滴"膨润土防水毯在混凝土施工缝处的预留搭接尺寸应大丁300mm,且应用1mm厚的钢板或塑料板进行临时保护(见图8),以防止进板可用钢钉或不干胶带同定.图8施工缝防水毯的预留搭接及临时保护(5)有破损的防水毯的修补对于有破损的防水毯,经过修补仍可利用,方法是:另裁一块防水毯补在破损孔洞处,用钢钉固定;此另裁防水毯的边缘,应大于孔洞边缘300mm以上.6_3辅料的配合使用我们建议在使用膨润土防水毯施工的同时,配合使用几种

12、膨润土类辅料,以达到最佳的防水效果.(1)膨润土止水条南天然钠基膨润土和丁基橡胶组成,适用于现浇特性,能有效地解决施工缝的渗漏问题,且避免了传统PVC橡胶止水带安装工序烦琐的特点,达到理想的止水效果.使用时,应注意以下几点:施工缝基面应清扫干净,无杂物;止水条可用WB专用胶水或钢钉同定,钢钉固定问距200300mm;接头处可对接:对于止水条和基面间的微小空隙,只需用手下压止水条.压紧即可.有关止水条的应用,见图9至图11.转图9膨润土止水条的配台使用(2)膨润土防水浆膨润土防水浆是一种浆状的膨润土,主要应用于膨润土防水毯材料收边及管线穿越防水层时的补强处理.使用时的涂抹厚度为18mm.(3)膨

13、润土防水粉膨润土防水粉是粒状天然钠基膨润土,用于阴角板毯图10膨润土止水条,防水浆,防水粉的配合使用涵藤藩盖罅卜卜图ll膨润土止水条,防水浆的配台使用等需要特别防护的地l方.具体做法是:在阴角处先均撒5mm厚的膨润土防水粉,再铺设膨润土防水毯.7应用案例7.1复合墙结构防水工程(外防内贴)地铁防水:北京地铁五号线,四号线,十号线;成都地铁天府广场站;上海地铁明珠线二期,M6线:广州地铁海珠广场站:香港新机场地铁等.建筑物地下室防水:北京国贸中心三期,上海浦东金茂大厦,广州合银广场大厦,大连富丽华酒店,南京国际大酒店等.工工艺要求及特点完全按照第6节所述,施工后满足防水毯与基面平整,伏贴的要求即

14、可.另外,如施工后遇到雨,雪天气,无需对防水毯进行特别的保护,亦不会对防水毯的防水效果产生影响,但是遇水后的防地下防水水毯应避免对其进行揉搓等扰动,以保证膨润土的均匀分布(见图l2至图l4).图12钻孔灌注桩基面图l3木板围护桩图14钢板围护桩7.2分离式结构防水T程(外防外贴)地铁防水:香港新机场地铁(见图l5),韩国仁J图15香港新机场地铁地下防水明挖隧道(见图16),美国亚特兰大机场地铁,瑞典地铁明挖隧道(见图17),马来西亚公路隧道等.图16韩国仁川明挖隧道图17瑞典地铁明挖隧道建筑物地下室防水:北京国贸中心三期,英国曼彻斯特机场等.膨润土防水毯应用于分离式结构防水工程时,施工工艺除按

15、照第6节的要求外,可在防水毯铺设完成后,回填前.在防水毯外进行保护,以免在回填土并夯实的过程中,对防水毯造成破坏,夯实强度务必大于85%.地铁防水:北京地铁5号线天磁区间(见同18),希腊雅典地铁3号线(见图19)等.膨润土防水毯应用于矿山法暗挖隧道防水工程i,128CBWSuuvlement2006图18北京地铁5号线夭磁区间图l9希腊雅典地铁3号线时,施工T艺除按照第6节的要求外,可以使用简单的支架及滑轮器具等辅助施工,从而大大提高了施工效率,降低了由于自身重量而造成的施工困扰,保证了拱顶部位防水毯与基面平整,伏贴.文章编号:1007497X(2006)一13一o12306中图分类号:TU

16、57+6文献标识码:A收稿日期:20060929作者简介:郎佳川龙,男,1980年生,捷高科技北京分公司技术工程师,指导膨润土防水毯在地铁项目中的安装与使用,参与相关标准,规范的编写. :100022北京市朝阳区建国路88号SOHO现代城B座ll10室,联系 :010858O38942212.地下防水ApplicationofGeosyntheticClayLinerinundergroundwaterproofingprojectsLangJiachuanlong(JiegaotechnologyBeijingfiliale,Beijing100022)Abstract:VohexDSisa

17、highlyefficientwaterproofingcompositeofpersquarefootandwithaintegrallybondedpolyethyleneliner.Thehighlyswelling,lowpermeablesodiumbentoniteisneedlepunchprocessinterlocksthegeotextilestogether,forminganextremelystrongcompositethatmaintainstheequalcoverageofbentonite,aswellas,protectsitfrominclementwe

18、atherandconstructionrelateddamage.Oncehackfilled,VohexDShydratescontainszeroVOCandcanbeinstalledinalmostanyweatherconditions,andmostimportantly,hasproveneffectiveonbothnewandremedialwaterproofingprojectsworldwide.VohexDSworksbyformingalowpermeabilitymembraneuponcontactwithwater.Whenwetted,unconfined

19、bentonitecanpressuretheswelliscontrolled,formingadense,impervioussealsmallconcretecrackscausedbygroundsettlement,concretebondtoconcretewhenthegeotextilefibersareencapsulatedintothesurfaceofcast-in-placeconcrete.VohexDSisdesignedforbelow-gradestructuraltoundationin-placeconcreteapplicationsincludebackfilledconcretewalls,earhcoveredroofs,structuralslabs,applicationsincludesoldierpileantilagging,metalsheetpiling,structuresundercontinuous('internfittenthydrostaticpressure.Wherecontaminatedground