隧道工程防水抗渗讲义讲稿

防水混凝土抗渗试验xx高速公里xx标试验室一、隧道公路特点：1、断面大。2、形状扁平。3、需要运营通风。4、需要运营照明。5、防水要求高。

二、隧道常见问题：1、隧道渗漏。2、衬砌开裂。3、限界受侵。4、衬砌结构同围岩结合不密实。5、通风照明不良。三、防水混凝土种类

防水混凝土是以水泥、砂、石子为原料或掺入外加剂、高分子聚合物等，以调整配合比，减少空隙率，增加各原材料界面间密实度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抗裂、防渗能力，使其满足抗渗等级大于0.6Mpa的不透水性混凝土，也就是自身抗渗性能高于0.6Mpa的混凝土。

防水混凝土一般可分为：普通水泥防水混凝土、外加剂防水混凝土和膨胀水泥防水混凝土。

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渗等级不得不小S8。

2.当衬砌处于侵蚀性地下水环境中，混凝土的耐侵蚀系数不应小于0.8。

混凝土的耐侵蚀系数按下式计算：Ns=Rws/Rwy，其中，Ns为混凝土的耐侵蚀系数;Rws为在侵蚀水中养护6个月的混凝土试块抗折强度；Rwy为在饮用水中养护6个月的混凝土试块抗折强度。

3.当受冻融作用时，不宜采用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。4.隧道工程防水混凝土的水泥用量不得少于320kg/m3，水泥强度等级不低于32.5级，水灰比不大于0.50；当渗入活性细粉时，不得少于280kg/m3。

5.防水混凝土结构应满足：（1）裂缝宽度应不大于0.2mm，并不贯通；（2）迎水面主钢筋保护层不应小于50mm；（3）衬砌厚度不应小于30cm。

6.试件的抗渗等级应比设计要求提高0.2Mpa。

7.当采用防水混凝土时，应对衬砌的各种缝隙采取有效地防水措施，以使衬砌获得整体防水效果。五、抗渗原理：混凝土中掺入的防水剂与水泥水化作用生成物Ca(OH)2反应，生成几乎不溶于水的凝胶状结晶物质，即胶体。该胶体是一种悬浮状的颗粒，具有良好的扩散性，他能填满混凝土内的空隙，增强混凝土的密实度，防止了可溶性物质Ca(OH)2遇水析出现象。水化硅酸钙凝胶氢氧化钙晶体

无微矿粉混凝土的水化产物掺加微矿粉混凝土的水化产物致密的水化硅酸钙凝胶

要求:一般公路隧道，（1）拱部、边墙不滴水。（2）路面不冒水、不积水，设备箱洞处不渗水。（3）洞内排水系统不淤积、不堵塞，确保排水通畅。（4）严寒地区隧道衬砌背后不积水，路面、排水沟不结冰。

汽车专用公路隧道，隧道拱部、墙部、路面、设备洞、车行横通道、人行横通道等均不渗水。六、防水混凝土土原材料该条引自《地下工程防防水技术规规范》（GB50108），根据公公路防水混混凝土的要要求和薄壁壁结构的防防水抗裂施施工经验进进行了必要要的增补。。1．规定不同同环境条件件下防水混混凝土所用用水泥的强强度等级、、品种、防防水剂与水水泥的适应应性、使用用细节。使使用防水剂剂时，应选选择与防水水剂适应性性好的水泥泥品种，并并且水泥等等级不宜小小于32.5级，既保障障强度，又又保证抗渗渗性。硅酸盐水泥泥和普通硅硅酸盐水泥泥的早前强强度高，泌泌水少，干干缩也较小小，所以防防水混凝土土应优先采采用。但其其抗水性和和抗硫酸盐盐侵蚀能力力不如火山山灰硅酸盐盐水泥。火火山灰硅酸酸盐水泥抗抗水性好，，水化热低低，抗硫酸酸盐侵蚀能能力较好，，但早期强强度低，干干缩大，抗抗冻性较差差。矿渣硅硅酸盐水泥泥水化热较较低，抗硫硫酸盐侵蚀蚀能力好，，但泌水水水多、干缩缩大，抗渗渗性差。2.这里从公路路行业薄壁壁防水结构构多的特点点，减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径，本指指南与《地下工程防防水技术规规范》（GB50108）相比，粗粗集料最大大公称粒径径由不宜大大于40mm减小到26.5mm。首先，从从混凝土结结构的防水水原理讲，，粗集料最最大粒径越越大，越不不利。这是是由于越大大集料的界界面，不密密实的水囊囊越宽大，，由界面透透水的几率率越大，从从而使防水水混凝土抗抗渗性变差差。同时，，大体积混混凝土温差差开裂趋势势增大。大石子小石子小石子小石子小石子砂子水泥钢筋沉降裂缝水囊混凝土表面面骨料水可见泌水内泌水其次，从公路实实际工程的防水水混凝土最大粒粒径来看，绝大大多数已控制在在26.5mm以内，同时规定定大体积混凝土土使用的粗集料料可按温控的要要求确定最大公公称粒径，以防防开裂。如大坝坝，显然有抗渗渗性要求，但从从降低水化热、、抗裂出发，使使用最大粒径达达80mm。泵送时粗集料最最大公称粒径控控制为输送管径径的1/4是防止堵管的要要求。吸吸水率率不应大于1.5%是满足防水混凝凝土抗冻性及施施工中坍落度不不致损失过大、、过快的要求。。防防水混凝土土是在渗透水头头作用下内部有有渗透水的混凝凝土，水分供给给充足，为防止止此条件下发生生碱集料发生规规定不得使用碱碱活性集料。为了保证防水混混凝土的密实度度，要求粗集料料级配优良，《建筑用卵石、碎碎石》（GB/T14685）规定的级配过过宽松，因此规规定粗集料级配配宜符合《公路水泥混凝土土路面施工技术术规范》（JTGF30-2003）的规定。3.防水混凝土细集集料除规定宜采采用中砂外，还还规定应含一定定量粉细砂，是是为了提高密实实性，保证其抗抗渗性。七、掺防水剂混混凝土配合比设设计做好防水混凝土土的前提是必须须充分了解和认认识其防水原理理，所谓防水，，就是要能够在在一定的水压下下水不渗透。即即水泥浆和砂浆浆较饱满使粗集集料被密实结构构包囊才不透水水，特别是保证证结构物迎水面面的密实度、无无微裂缝才能防防止水分渗透。。如果混凝土材料料结构和挡水工工程结构的表面面一定厚度切实实保证了其密实实度和无微裂缝缝，即使不掺防防水剂的普通混混凝土，也是有有相当高的抗渗渗性，达到S10没有问题。此时时，在掺用防水水剂等外加剂，，将达到更高的的抗渗等级。但但是若防水混凝凝土原材料、配配合比和结构方方面的密实度没没有做到，掺再再好的防水剂也也与事无补。从从混凝土防水原原理讲，以下配配合比要点须特特别强调：1.防水混凝土试配配抗渗等级应比比设计值提高一一级，即抗渗压压力比设计要求求高0.2 Mpa。是因为抗渗压压力是试验室得得出的数据，而而施工现场条件件比实验室差，，其影响混凝土土抗渗性的因素素有些难以控制制。2.为了达到工程所所要求的防水混混凝土抗渗性，，在其中掺用外外加剂是必需的的。在钢筋密布布情况下需要掺掺入减水剂和高高效减水剂，制制成减水剂防水水混凝土；在同同时有抗（盐））冻性要求时，，宜掺引气剂或或引气型外加剂剂，制作引气防防水混凝土；在在同时有抗裂性性要求时，可掺掺膨胀剂制成抗抗裂防水混凝土土等，但其品种种和掺量应经过过试配试验确定定。3.要求抗裂的防水水混凝土除了掺掺膨胀剂外，可可根据工程的抗抗裂需要掺入钢钢纤维或合成纤纤维，制成纤维维防水混凝土。。在公路工程重重要的或动载作作用下的防水混混凝土中使用纤纤维防水混凝土土，例如，承受受动载的桥面防防水找平层或桥桥面铺装层。4.达到足够高抗渗渗性要求的防水水混凝土必须是是富浆混凝土，，因此规定仅使使用水泥，不加加掺合料时，最最小水泥用量不不应小于320kg/m3。但水泥用量过过大不利于控制制温升，为防止止温差开裂，此此时，需要掺用用一定数量的粉粉煤灰、磨细矿矿渣或硅灰掺合合料。粉煤灰级级别应在Ⅰ、Ⅱ级，Ⅲ级粉煤灰干缩增增大，为了防止止干缩开裂不应应在防水混凝土土中使用。0℃20℃10℃相对强度%时间（天）1371428不同养护温度下下强度的增长100030℃20℃水化速率加快一一倍粉煤灰:其氧化钙含量小小于8%，游离氧化钙不不大于1%，以氧化硅和氧氧化铝为主要活活性成分，不具具备自硬化特性性的低钙粉煤灰灰。粉煤灰等活活性掺合料具有有与水泥水化生生成的氢氧化钙钙反应的特性，，活性掺合料与与氢氧化钙的反反应比水泥水化化滞后，称作“二次反应”，二次反应的生生成物依然是水水化硅酸钙和水水化铝酸钙凝胶胶体。扫描电镜下粉煤煤灰的形貌粉煤灰掺量一般般不宜小于20%，特殊情况下既既要保证强度和和防水要求，又又能防止开裂时时，可使用较大大的粉煤灰掺量量。掺合料的掺掺量应通过实验验优选确定。使使用掺合料时，，为了达到防水水混凝土结构的的强度要求，规规定最小基准胶胶材总量不应小小于280kg/m3。不同胶凝材料配配制出混凝土在在(a)标准养护条件及及(b)与结构温度发展展历程相同养护护的强度发展

图3-482.5m厚混凝土中点温度的变化Bamforth的实验（厚2.5m结构物中部的温温度变化）70%硅酸盐水泥+30%粉煤灰100%硅酸盐水泥25%硅酸盐水泥+75%磨细矿渣5.防水同时要求混混凝土砂率足够够高，砂浆的体体积率应足够，，因此要求砂率率为35%-40%,一般不宜小于35%。泵送防水混凝凝土要满足防水水和泵送两项要要求，其砂率可可增至45%。引气型防水混混凝土有利于提提高抗渗性，其其砂率视含气量量大小可略低，，宜为28%-35%，防水混凝土灰灰砂比宜为1：2-1：2.5（必须验证）。。高胶材、大砂砂率富砂浆的混混凝土，防水抗抗渗性提高了，，但变形却增大大了，抗裂性变变差。混凝土结构一旦旦开裂，即使是是微裂缝，防水水性及强度等性性能将严重恶化化，因此，防水水混凝土必须同同时考虑抗裂性性。特别是公路路工程中大量使使用的薄壁防水水结构，应将结结构的抗裂性摆摆在重要位置。。因此规定：在在保障结构抗渗渗等级要求前提提下，公路工程程的防水薄壁结结构宜采用偏低低的砂率。干燥环境混凝土泌水速率<蒸发速率开裂混凝土表面塑性收缩裂缝6.最大水灰（胶））比应符合表二二的规定，适宜宜的水灰（胶））比在0.45-0.55之间。水灰（胶胶）比与抗渗性性及强度是反比比关系。要提高高混凝土的防水水性能，水灰（（胶）比越小越越好。满足低水水灰（胶）比要要求，需掺减水水剂或高效减水水剂。实际工程程对防水混凝土土的要求是防水水和强度同时满满足，当强度有有富裕时，也不不得提高水灰（（胶）比，亦不不得降低单位水水泥用量。水灰比与水泥石石结构水水泥浆水泥石水泥凝胶水泥颗粒水7.为普通防水混凝凝土、泵送预拌拌防水混凝土的的塌落度及塌落落度损失要求。。这些施工工艺艺要求是配合比比设计中必不可可少的拌和物工工作性参数。8.规定防水混凝土土拌合物的含气气量控制值及允允许误差。它是是引气剂防水混混凝土配合比设设计中必要的拌拌合物参数。9.预拌防水混凝土土规定缓凝时间间宜为6-8h，需掺适宜的缓缓凝剂进行控制制，以满足混凝凝土运输和浇筑筑施工时间的要要求。八、掺防水剂混凝土土施工从混凝土防水原原理提出防水混混凝土施工要点点，保障满足抗抗渗性及其他质质量性能。1.有些防水剂，如如皂类防水剂，，脂肪族防水剂剂超量掺加时，，引气量大，会会形成较较多气泡的拌合合物，反而影响响强度与防水效效果，防水混凝凝土应通过试配配试验优选确定定防水剂品种和和掺量。超过推推荐掺量时必须须通过试验。2.防水混凝土配料料不得使用体积积法称量；防水水剂、水、水泥泥、掺合料计量量误差均为应补补大于±1%。粗、细集料计计量允许误差不不应大于±2%。3.氯盐类如氯化铁铁、三氯化铝防防水剂的等可溶溶性防水剂及其其他外加剂均应应以溶液加入，，并从用水量中中扣除其溶解水水量，确保单位位用水量和水灰灰比不增大。4.为了保证防水混混凝土拌合物的的均质性，要求求必须采用机械械拌和，搅拌时时间不应小于2min。掺防水剂等外外加剂时，应通通过试拌确定适适宜的搅拌时间间。5.防水混凝土拌合合物运输离析时时，必须进行二二次搅拌的规定定是均质性保证证措施。外加剂剂二次掺加与无无抗裂要求加原原水灰比的水泥泥浆，是为了在在坍落度损失后后还能满足施工工要求。任何情情况下，防水混混凝土拌合物中中严禁直接加水水，丢失强度和和抗渗性。6.防水混凝土不得得欠振、漏振，，振捣不密实，，势必无法达到到防水要求，迎迎水面的密实性性最重要。7.耐蚀系数大于0.8时应采取适当的的防腐蚀措施。。8.根据公路工程防防水混凝土结构构施工经验，规规定防水混凝土土不宜进行低温温施工，不得进进行负温施工。。确有冬季负温温施工需要时，，宜采用暖棚保保温施工。九、混凝土抗渗渗性能试验1.目的和适用范围围

主要用于检检测混凝土硬化化后的防水性能能以测定其抗渗渗标号。

防水水混凝土的抗渗渗标号可分为三三种：（（1）设计标号它它是是根据地下工程程的埋深以及水水力梯度（即最最大作用水头与与建筑物最小壁壁厚之比）综合合考虑而确定的的，由勘测设计计确定。（2）试验标号用用于确定防水混混凝土施工配合合比时测定的标标号，最终的标标号在设计抗渗渗标号的基础上上提高0.2Mpa来确定。（（3）检验标号它它是对防水混凝凝土抗渗试块进进行抗渗试验所所测定的标号，，检验标号不得得低于设计抗渗渗标号。2.试件制备（（1）每组试件为6个，如用人工插插捣成型时，分分两层装入混凝凝土拌和物，每每层插捣25次，在标准条件件下养护。如结结合工程需要，，则在浇筑地自自制作，每单位位工程制件不小小于两组，其中中至少一组应在在标准养护下养养护，其余试件件与构件相同条条件下养护，试试件养护期不少少于28d，不超过90d。（2）试件成型后24h拆模用钢丝刷刷刷净两端面水泥泥浆膜，标准养养护龄期为28d。（（3）试件形状有两两种：圆柱体：：直径、高度均均为150mm；圆台体：上底底直径175mm，下底直径185mm，高为165mm。3.仪器设备（1）混凝土渗透仪：：应能使水压按按规定制度稳定定地作用在试件件下。常用的有有TH4-HP-4.0型自动调压混凝凝土抗渗仪、HS-4型混凝土抗渗仪仪、ZKS微机