4.1 防水混凝土

4.1.1 从本规范表3.0.2-1或表3.0.2-2可以看出，防水混凝土是主体结构或衬砌结构的一道重要防线。
    防水混凝土在常温下具有较高抗渗性，但抗渗性将会随着环境温度的提高而降低。当温度为100°C时，混凝土抗渗性约降低40％，200°C时约降低60％以上；当温度超过250°C时，混凝土几乎失去抗渗能力，而抗拉强度也随之下降为原强度的66％。为此，本条规定了防水混凝土的最高使用温度不得超过80°C。
    本条取消了原规范规定“防水混凝土耐蚀系数不应小于0.8”的规定。这是因为耐蚀系数的提出是20世纪60年代根据在硫酸盐侵蚀介质条件下得出的结论，而近几十年地下工程环境越来越复杂、恶劣，浅层地下水侵蚀介质已有六十多种，每个工程可能受到侵蚀介质的种类及其影响也不尽相同。故本条修改为“处于侵蚀性介质中，防水混凝土的耐侵蚀性要求应符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046和《混凝土结构耐久性设计规范》GB 50476的有关规定”。
4.1.2 关于防水混凝土对水泥品种的选用，原规范规定水泥品种按设计要求选用。由于《通用硅酸盐水泥》GB175—2007的实施，替代了《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175—1999、《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》GB1344—1999和《复合硅酸盐水泥》GB12958—1999三个标准。根据通用硅酸盐水泥的定义：以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。其中混合材料应包括粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料。从《通用硅酸盐水泥》标准可以看到：硅酸盐水泥掺有混合材料不足5％，普通硅酸盐水泥掺有混合材料为5％～20％，而矿渣硅酸盐水泥允许掺有20％～70％的粒化高炉矿渣粉；火山灰质硅酸盐水泥允许掺有20％～40％的火山灰质混合材料；粉煤灰硅酸盐水泥允许掺有20％～40％的粉煤灰。同时，随着混凝土技术的发展，目前将用于配制混凝土的硅酸盐水泥及粉煤灰、磨细矿渣、硅粉等矿物掺合料总称为胶凝材料。为了简化混凝土配合比设计，本条规定了“水泥宜采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，采用其他品种水泥时应经试验确定”。也就是说，通过试验确定其配合比，以确保防水混凝土的质量。
    在受侵蚀性介质作用时，可以根据侵蚀介质的不同，选择相应的水泥品种或矿物掺合料。
4.1.3对本条说明如下：
    1 砂、石含泥量多少，直接影响到混凝土的质量，同时对混凝土抗渗性能影响很大。特别是泥块的体积不稳定，干燥时收缩、潮湿时膨胀，对混凝土有较大的破坏作用。因此防水混凝土施工时，对骨料含泥量和泥块含量均应严格控制。
    2 海砂中含有氯离子，会引起混凝土中钢筋锈蚀，会对混凝土结构产生破坏。在没有河砂时，应对海砂进行处理后才能使用，本条增加了“不宜使用海砂”的规定。依据《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52—2006，采用海砂配置混凝土时，其氯离子含量不应大于0.06％，以干砂的质量百分率计。
    3 地下工程长期受地下水、地表水的侵蚀，且水泥和外加剂中将难以避免具有一定的含碱量。若混凝土的粗细骨料具有碱活性，容易引起碱骨料反应，影响结构的耐久性，因此本条还增加了“对长期处于潮湿环境的重要结构混凝土用砂、石，应进行碱活性检验”的规定。
4.1.4 粉煤灰的质量要求应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596的有关规定；硅粉的质量要求应符合现行国家标准《高强高性能混凝土用矿物外加剂》GB/T 18736的有关规定。
4.1.6 外加剂是提高防水混凝土的密实性的手段之一。现在国内外加剂种类很多，只对其质量标准作出规定很难保证工程质量。选用外加剂时，其品种、掺量应根据混凝土所用胶凝材料经试验确定。对于耐久性要求较高或寒冷地区的地下工程混凝土，宜采用引气剂或引气型减水剂，以改善混凝土拌合物的和易性，增加黏滞性，减少分层离析和沉降泌水，提高混凝土的抗渗、抗冻融循环、抗侵蚀能力等耐久性能。绝大部分减水剂，有增大混凝土收缩的副作用，这对混凝土抗裂防水显然不利，因此应考虑外加剂对硬化混凝土收缩性能的影响，选用收缩率更低的外加剂。
    外加剂材料组成中有的是工业产品、废料，有的可能是有毒的，有的会污染环境。因此规定外加剂在混凝土生产和使用过程中，不能损害人体健康和污染环境。
4.1.7 防水混凝土配合比设计应符合现行行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55的有关规定，同时应满足以下要求：
    1 考虑到施工现场与试验室条件的差别，试配要求的抗渗水压力值应比设计抗渗等级的规定压力值提高0.2MPa，以保证防水混凝土所确定的配合比在验收时有足够的保证率。试配时，应采用水灰比最大的配合比作抗渗试验，其试验结果应符合式(1)规定。     2 随着混凝土技术的发展，现代混凝土的设计理念也在更新。尽可能减少硅酸盐水泥用量，而以一定数量的粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅粉等矿物活性掺合料代替。它们的加入可改善砂子级配，补充天然砂中部分小于0.15mm的颗粒，填充混凝土部分孔隙，使混凝土在获得所需的抗压强度的同时，提高混凝土的密实性和抗渗性。
    掺入粉煤灰等活性掺合料，还可以减少水泥用量，降低水化热，防止和减少混凝土裂缝的产生，使混凝土获得良好的耐久性、抗渗性、抗化学侵蚀及抗裂性能。但是随着上述细粉料的增加，混凝土强度随之下降，因此对其品种和掺量必须严格控制，并应通过试验确定。粉煤灰和粒化高炉矿渣粉，其质量应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596和《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T 18046的有关规定。本次修订对水泥及粉煤灰等活性掺合料用量作了新的规定。
    3 除水泥外，粉煤灰等其他胶凝材料也具有不同程度的活性，其活性的激发，同样依赖于足够的水。因此本条以胶凝材料的用量取代了传统的水泥用量，并以水胶比取代传统的水灰比。拌合物的水胶比对硬化混凝土孔隙率大小和数量起决定性作用，直接影响混凝土结构的密实性。水胶比越大，混凝土中多余水分蒸发后，形成孔径为50μm～150μm的毛细孔等开放的孔隙也就越多，这些孔隙是造成混凝土抗渗性降低的主要原因。
    从理论上讲，在满足胶凝材料完全水化及润湿砂石所需水量的前提下，水胶比越小，混凝土密实性越好，抗渗性和强度也就越高。但水胶比过小，混凝土极难振捣和拌合均匀，其抗渗性和密实性反而得不到保证。随着外加剂技术的发展，减水剂已成为混凝土不可缺少的组分之一，掺入减水剂后可适量减少混凝土的水胶比，而防水功能并不降低。
    综上所述，本次修订将原规范“水灰比不得大于0.55”修改为“水胶比不得大于0.5”。当有侵蚀性介质或矿物掺合料掺量较大时，水胶比不宜大于0.45，以使得粉煤灰等矿物掺合料的作用较为充分发挥，提高防水混凝土密实性，以确保防水混凝土的耐侵蚀性和抗渗性能。
    4 砂率对抗渗性有明显的影响。砂率偏低时，由于砂子数量不足而水泥和水的含量高，混凝土往往出现不均匀及收缩大的现象，抗渗性较差；而砂率偏高时，由于砂子过多，拌合物干涩而缺乏粘结能力，混凝土密实性差，抗渗能力下降。实践证明，35％～45％砂率最为适宜。
    5 灰砂比对抗渗性也有明显影响。灰砂比为1:1～1:1.5时，由于砂子数量不足而水泥和水的含量高，混凝土往往出现不均匀及收缩大的现象，混凝土抗渗性较差；灰砂比为1:3时，由于砂子过多，拌合物干涩而缺乏粘结能力，混凝土密实性差，抗渗能力下降。因此，灰砂比为1:2～1:2.5时最为适宜。
    6 氯离子含量高会导致混凝土的钢筋锈蚀，是影响混凝土结构耐久性的主要危害因素之一，应引起足够的重视。根据国内外资料和标准规范规定，氯离子含量不超过胶凝材料总量的0.1％，不会导致钢筋锈蚀。
4.1.8 本条考虑到目前在地下工程中大量采用预拌混凝土泵送施工的需要，对预拌混凝土的坍落度作出具体规定。工程实践中，泵送混凝土的坍落度是按《混凝土泵送技术规程》JGJ/T10—95表3.2.4—1不同泵送高度入泵时混凝土坍落度选用的，对地下工程来说坍落度偏高并没有必要。施工时，为了达到较高的坍落度，往往采用掺加外加剂或提高水灰比的方法，前者会增加工程造价，后者可能降低混凝土的防水性能。经征求意见，本条修改为“入泵坍落度宜控制在120mm～160mm，坍落度每小时损失不应大于20mm，坍落度总损失值不应大于40mm”。
    泵送混凝土配合比设计应符合现行行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ/T 55的有关规定；泵送混凝土试配时规定的坍落度值应按式(2)计算。 4.1.9 本条对混凝土拌制和浇筑过程控制作了具体规定，并增加了混凝土入泵时的坍落度允许偏差规定。
     1 规定了各种原材料的计量标准，避免由于计量不准确或偏差过大而影响混凝土配合比的准确性，确保混凝土的匀质性、抗渗性和强度等技术性能。
     2 拌合物坍落度的大小，对拌合物施工性及硬化后混凝土的抗渗性和强度有直接影响，因此加强坍落度的检测和控制是十分必要的。
     由于混凝土输送条件和运距的不同，掺入外加剂后引起混凝土的坍落度损失也会不同。规定了坍落度允许偏差，减少和消除上述各种不利因素影响，保证混凝土具有良好的施工性。
     3 混凝土入泵时的坍落度允许偏差是泵送混凝土质量控制的重要内容，并规定了混凝土入泵坍落度在交货地点按每工作班至少检查两次。本条表4.1.9—3是根据现行国家标准以及我国泵送施工经验确定的。
     4 针对施工中遇到坍落度不满足规定时随意加水的现象，作了严禁直接加水的规定。随意加水将改变原有规定的水灰比，水灰比的增大不仅影响混凝土的强度，而且对混凝土的抗渗性影响极大，将会引起渗漏水的隐患。
4.1.10 本条针对防水混凝土抗压强度试件的取样频率与留置组数要求，应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204的有关规定。同时，本条还对混凝土抗压强度试验方法和混凝土强度评定作出了规定。
4.1.11 防水混凝土不宜采用蒸汽养护。采用蒸汽养护会使毛细管因经受蒸汽压力而扩张，造成混凝土的抗渗性急剧下降，故防水混凝土的抗渗性能必须以标准条件下养护的抗渗试件作为依据。
     随着地下工程规模的日益扩大，混凝土浇筑量大大增加。近十年来地下室3层～4层的工程并不罕见，有的工程仅底板面积即达1万平方米。如果抗渗试件留设组数过多，必然造成工作量太大、试验设备条件不够、所需试验时间过长；即使试验结果全部得出，也会因不及时而失去意义，给工程质量造成遗憾。为了比较真实地反映防水工程混凝土质量情况，规定每500m³留置一组抗渗试件，且每项工程不得少于两组。
    按《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082—2009的规定，混凝土抗水渗透性能是通过逐级施加压力来测定混凝土抗渗等级的。混凝土抗渗等级应以每组6个试件中有4个试件未出现渗水时的最大水压力乘以10来确定，并应按式(3)计算。 4.1.12 大体积防水混凝土内部的热量不如表面热量散失得快，容易造成内外温差过大，所产生的温度应力使混凝土开裂。一般混凝土的水泥水化热引起的混凝土温度升值与环境温度差值大于25℃时，所产生的温度应力有可能大于混凝土本身的抗拉强度，造成混凝土的开裂。大体积混凝土施工时，除精心做好配合比设计、原材料选择外，一定要重视现场施工组织、现场检测等工作。加强温度监测，随时控制混凝土内部的温度变化，将混凝土中心温度与表面温度的差值控制在25℃以内，使表面温度与大气温度差不超过20℃，并及时进行保温保湿养护，使混凝土硬化过程中产生的温差应力小于混凝土本身的抗拉强度，避免混凝土产生贯穿性的有害裂缝。
    大体积防水混凝土施工时，为了减少水泥水化热，推迟放热高峰出现的时间，往往掺加部分粉煤灰等胶凝材料替代水泥。由于粉煤灰的水化反应慢，混凝土强度上升较普通混凝土慢。因此可征得设计单位同意，将大体积混凝土60d或90d的强度作为验收指标。
4.1.13 本条对防水混凝土分项工程检验批的抽样检验数量作出规定。
4.1.14 防水混凝土所用的水泥、砂、石、水、外加剂及掺合料等原材料的品质，配合比的正确与否及坍落度大小，都直接影响防水混凝土的密实性、抗渗性，因此必须严格控制，以符合设计要求。在施工过程中，应检查产品合格证书、产品性能检测报告，计量措施和材料进场检验报告。
4.1.15 防水混凝土与普通混凝土配制原则不同，普通混凝土是根据所需强度要求进行配制的，而防水混凝土则是根据工程设计所需抗渗等级要求进行配制。通过调整配合比，使水泥砂浆除满足填充和粘结石子骨架作用外，还在粗骨料周围形成一定数量良好的砂浆包裹层，从而提高混凝土抗渗性。
    作为防水混凝土首先必须满足设计的抗渗等级要求，同时适应强度要求。一般能满足抗渗要求的混凝土，其强度往往会超过设计要求。
4.1.16 对本条说明如下：
    1 防水混凝土应连续浇筑，宜少留施工缝，以减少渗水隐患。墙体上的垂直施工缝宜与变形缝相结合。墙体最低水平施工缝应高出底板表面不小于300mm，距墙孔洞边缘不应小于300mm，并避免设在墙体承受剪力最大的部位。
    2 变形缝应考虑工程结构的沉降、伸缩的可变性，并保证其在变化中的密闭性，不产生渗漏水现象。变形缝处混凝土结构的厚度不应小于300mm，变形缝的宽度宜为20mm～30mm。全埋式地下防水工程的变形缝应为环状；半地下防水工程的变形缝应为U字形，U字形变形缝的设计高度应超出室外地坪500mm以上。
    3 后浇带采用补偿收缩混凝土、遇水膨胀止水条或止水胶等防水措施，补偿收缩混凝土的抗压强度和抗渗等级均不得低于两侧混凝土。
    4 穿墙管道应在浇筑混凝土前预埋。当结构变形或管道伸缩量较小时，穿墙管可采用主管直接埋入混凝土内的固定式防水法；当结构变形或管道伸缩量较大或有更换要求时，应采用套管式防水法。穿墙管线较多时宜相对集中，采用封口钢板式防水法。
    5 埋设件端部或预留孔、槽底部的混凝土厚度不得小于250mm；当厚度小于250mm时，应采取局部加厚或加焊止水钢板的防水措施。
4.1.17 地下防水工程除主体采用防水混凝土结构自防水外，往往在其结构表面采用卷材、涂料防水层，因此要求结构表面应做到坚实和平整。防水混凝土结构内的钢筋或绑扎钢丝不得触及模板，固定模板的螺栓穿墙结构时必须采取防水措施，避免在混凝土结构内留下渗漏水通路。
    地下铁道、隧道结构埋设件和预留孔洞多，特别是梁、柱和不同断面结合等部位钢筋密集，施工时必须事先制定措施，加强该部位混凝土振捣密实，保证混凝土质量。
    防水混凝土结构上埋设件应准确，其允许偏差：预埋螺栓中心线位置为2mm，外露长度为+10mm，0；预留孔、槽中心线位置为10mm，截面内部尺寸为+10mm，0。拆模后结构尺寸允许偏差：预埋件中心线位置为10mm，预埋螺栓和预埋管为5mm；预留孔、槽中心线位置为15mm。上述要求均按照现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204的有关规定执行。
4.1.18 工程渗漏水的轻重程度主要取决于裂缝宽度和水头压力，当裂缝宽度在0.1mm～0.2mm左右、水头压力小于15m～20m时，一般混凝土裂缝可以自愈。所谓“自愈”是当混凝土产生微细裂缝时，体内的游离氢氧化钙一部分被溶出且浓度不断增大，转变成白色氢氧化钙结晶，氢氧化钙与空气中的二氧化碳发生碳化作用，形成白色碳酸钙结晶沉积在裂缝的内部和表面，最后裂缝全部愈合，使渗漏水现象消失。基于混凝土这一特性，确定地下工程防水混凝土结构裂缝宽度不得大于0.2mm，并不得贯通。
4.1.19 对本条说明如下：
    1 防水混凝土除了要求密实性好、开放孔隙少、孔隙率小以外，还必须具有一定厚度，从而可以延长混凝土的透水通路，加大混凝土的阻水截面，使得混凝土不发生渗漏。综合考虑现场施工的不利条件及钢筋的引水作用等诸因素，防水混凝土结构的厚度不应小于250mm，本次修订将原规范“其允许偏差为+15mm、-10mm”修改为“其允许偏差为+8mm、-5mm”，以便与现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204规定一致。
    2 钢筋保护层通常是指主筋的保护层厚度。由于地下工程结构的主筋外面还有箍筋，箍筋处的保护层厚度较薄，加之水泥固有收缩的弱点以及使用过程中受到各种因素的影响，保护层处混凝土极易开裂，地下水沿钢筋渗入结构内部，故迎水面钢筋保护层必须具有足够的厚度。
    钢筋保护层的厚度，对提高混凝土结构的耐久性、抗渗性极为重要。据有关资料介绍，当保护层厚度分别为40mm、30mm、20mm时，钢筋产生移位或保护层厚度发生负偏差时，5mm的误差就能使钢筋锈蚀的时间分别缩短24％、30％、44％，可见，保护层越薄其受到的损害越大。因此，规范规定：“主体结构迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm”，本次修订将原规范“其允许偏差为±10mm”修改为“其允许偏差应为±5mm”，以确保负偏差时保护层的厚度。