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抗盐型膨润土防水毯在深圳地铁工程中的应用(转载)
更新时间:2009-7-28
  

文章来源: 《新型建筑材料》原作者:何克文,金宪录,高亦工,楚相杰,周晓光,高嵩

抗盐型膨润土防水毯在深圳地铁工程中的应用

摘要:天然钠基膨润土具有高度的水密实性和自修补、复元功能,具有较佳的防水功能,是与混凝土结构有同等寿命的优质防水材料。分析了普通膨润土与抗盐型膨润土的区别,介绍了抗盐型膨润土防水毯及其防水机理,以及在深圳地铁工程上的施工应用。

关键词:膨润土防水毯;施工;处理方法;地铁工程

工程概况

      深圳地铁1号线续建工程总长23.4 km,全线共15个车站。其中6#7#2个标段的5个车站设计采用了抗盐型覆膜天然钠基膨润土防水毯,这是我国首例应用抗盐型膨润土防水毯。6#标段3个车站的基坑围护结构为桩基围护结构,7#标段2个车站为连续墙围护结构。

抗盐型膨润土防水毯介绍

      膨润土防水毯是将具有高膨胀性能和较好吸水性能的天然钠基膨润土填充在织布和非织布之间,采用针刺工艺使膨润土颗粒不能聚集和移动,形成均匀防水层的毯状防水卷材。

2.1 防水机理

      膨润土属蒙脱石系三层板(SiAlSi)结构的铝硅酸盐黏土矿物质,化学结构式为Al2Si4OHn,在干燥情况下是层状结构,在层与层间有微量的水分子,层的侧面带有阳离子,上下表面带有阴离子。当膨润土遇到水时在阴阳离子的作用下水分子不断地被吸收,吸附在层与层的空间里,表面的阴离子也不断增多,这样原来的层状结构被膨胀破坏,形成新的像纸牌叠成的房子状,体积急剧膨胀1015倍 (钠基膨润土),这就是它的膨胀原理。

      构成规则的纸牌叠成的房子状的分子连接起来具有粘结性,膨润土与其它物质混合将其它物质粘结起来,而且本身不发生化学变化,所以也不改变被粘结物质的特性,高温中其化学性质也不发生变化。而分子结构在吸收了一定量的水分子(自身质量的5倍)后形成浓稠的凝胶体。这种凝胶体具有排斥水的性能,在压密实的状态下其透水系数k=a×10-9 cm/sa=19),而且能够填补结构物的2 mm以内的裂缝和裂纹,又能提高结构物自身的防水性能。这一性能我们称之为自我修复性能。同时膨润土具有良好的复元性能,在干燥条件下又恢复为原来的层板式分子结构,这样可以反复无限次。因此,膨润土具有膨胀性、粘性、密实性、自我修复性、复元性和永久性的特点。

2.2 抗盐型膨润土防水毯

      膨润土在淡水中具有优异的膨胀性能和粘性,但是在盐(海)水和污水中膨润土分子结构中层与层间的水分子首先与盐(海)水或污水中的含有大量电解质的杂物起反应,膨润土的分子结构结构被破坏或分子结构间不能形成连接。所以膨润土在盐(海)水、污水中的膨胀系数和黏度大大降低,使膨润土的透水系数急剧下降。天然钠基膨润土在淡水中的透水系数k=α×10-9 cm/sα=19)最高可以达到k=α×10-10 cm/s,但是在盐水条件下其透水系数k=α×10-7cm/s以上,满足不了防水防渗要求。

2.2.1 抗盐型膨润土的防水机理

      在盐(海)水、污水中使用膨润土防水材料,最大问题是膨润土的分子结构间不能连接和膨润土分子结构的破坏,使防水性能严重下降。解决办法是在膨润土中添加聚合物,聚合物把膨润土分子结合到一起,防止其结构被破坏,进而把分子结构连接起来,保持膨润土的粘性(见图1),保证在盐(海)水、污水中原有的防水性能。

2.2.2普 通膨润土与抗盐型膨润土的区别

      普通膨润土与抗盐型膨润土在淡水中的性能没有明显区别,但在盐(海)水、污水中的差异非常明显。

      (1)膨胀性

      普通膨润土与抗盐型膨润土在膨胀性能上没有很大的差异。只是抗盐型膨润土比普通膨润土的膨胀系数约高出10%20%。因为抗盐型膨润土的防水主要是靠黏性,而不是靠膨胀性,所以,研究开发的重点是提高膨润土的黏性上。

      (2)黏性

      普通膨润土与抗盐型膨润土的主要区别在于黏性。抗盐型膨润土的原理是通过增强膨润土分子间的连接能力,提高黏性来提高防水性能。普通膨润土和抗盐型膨润土的比较试验比较简单。在盐水中普通膨润土水化后雾化散落,不形成粘稠的胶体隔膜,而抗盐型膨润土水化后粘结成稠状胶体,形成隔膜。

      (3)透水系数

      膨润土防水材料的关键参数是透水系数。抗盐型膨润土防水材料在盐水中进行测试,每一次的测试结果都稍有不同,但结果都在k=α×10-9 cm/sα=19)以下,防水性能没有变化。但普通膨润土防水材料在同等检测条件下其结果在k=α×10-7cm/s以上,防水性能明显下降。

2.2.3 抗盐型膨润土防水材料的应用范围

      地下水质为盐(海)水和水质被污染的地下构造物,如:地下水质已被污染区域及沿海城市的海水倒灌区域的地铁、地下室、地下停车场、人工湖、垃圾填埋、高速公路、机场建设等地下构造物的防水,可使用抗盐型膨润土防水材料。在难以预测地下水的水质变化的条件下也应使用抗盐型膨润土防水毯。

抗盐型膨润土防水毯施工

3.1 膨润土防水毯防水必备条件

      膨润土防水毯必须满足以下3个条件才能起到良好的防水效果:

      (1)必须填压密实

      膨润土防水材料铺设后要回填夯实(密实度达到85%90%以上)或施工5 cm厚混凝土保护层,保证150 kg/m2以上的压力,才能发挥其防水作用。

      (2)必须遇水

      膨润土遇水才能膨胀,膨胀后才能发挥出它的防水性能。

      (3)必须与结构物紧密接触

      膨润土防水材料必须直接铺设在结构物上,使其与结构物成为一体。这既发挥膨润土防水材料的自我修补性能,又解决了窜水问题。

3.2 材料

      (1)抗盐型膨润土防水毯。以地铁专用生产线生产的抗盐型膨润土防水毯。

      (2)抗盐型膨润土防水辅助材料

      ①膨润土止水条:是以遇水膨胀的高膨胀性天然钠基膨润土压缩所成形,上下粘贴特殊纤维生产的膨润土防水辅助材料。应用于结构缝部位、贯通部位、贯通桩等部位的加强。

      ②膨润土密封剂:是膨润土和聚合物合成的,具有轻质油脂延性的膨润土防水辅助材料。应用于侧墙及倾斜面搭接部位的加强、贯通部位、受损部位的加强和修补及基面的处理。

3.3 抗盐型膨润土防水材料的施工

      抗盐型膨润土防水毯的施工工艺与普通淡水型的膨润土防水毯的施工工艺一致:

      (1)材料进场验收

      (2)基面整理

      防水基面要求清洁、坚实、平整、无明水和裂缝,平整度允许偏差D/L1/61/8(见图2)。

      (3)防水毯铺设

      底板施工:防水毯铺设(织布面朝上),搭接10 cm,用密封剂加强,预留部位锁边保护(见图3)。墙角部位增加1层加强层防水毯,与墙体连接部位搭接30 cm(见图4)。

      侧墙施工:防水毯铺挂(正对织布面施工),搭接10 cm,用密封剂加强,水泥钉和垫圈固定,预留部位锁边保护(见图5)。

      顶板施工:防水毯铺设(织布面朝下),搭接10 cm,用密封剂加强,预留部位锁边保护。与墙体连接部位搭接30 cm

      (4)检查补修

      防水毯铺设完毕后,用肉眼检查有无破损,破损部位进行修补(见图6)。

      (5)保护

      底板与顶板:铺设完即刻浇注5 cm厚细石混凝土保护层。侧墙:防水毯铺设后要用塑料薄膜等覆盖保护。但在浇注混凝土时必须清除干净。

      (6)贯通部位处理:贯通部位,增加1层加强层,用密封剂填充缝隙(见图7)。

抗盐型膨润土防水毯的优点

      (1)抗盐型膨润土防水毯施工基面要求简单,可以直接在潮湿基面上铺设,基面不需做找平层,仅在局部凹凸较大处找平即可,而且无焊接,仅用钢钉和垫圈固定,无需专业的施工队伍和专用设备,施工简便,工期短。非常适用于对于施工速

度有较高要求,且雨水多、地下水丰富的地区。

      (2)与结构物成为一体,有效地解决了窜水问题,为今后的检测维修提供极大的便利条件,可以缩短维修时间,节约大量的维修费用。

      (3)角部、贯通部位等特殊部位,只需简单地增加1层加强层,用密封剂填充缝隙即可,简便有效,从而有效地阻止了漏水隐患。

      (4)天然钠基膨润土为无机矿物质,对人体无伤害、对环境和地下水也无污染,是理想的环保产品。

      (5)抗盐型膨润土防水材料适合任何水质,适用范围广。

现场施工遇到的问题和处理方法

5.1 基面渗漏水问题

      防水毯施工中最为麻烦且常见的问题是基面渗漏水。地铁车站基坑深度都在18 m以下,仅靠降水无法保证基坑干燥,所以基坑底部和侧墙常有渗漏水现象。这给防水材料施工带来了诸多不便。

      采取的措施:底板有少量渗水时用瞬凝水泥土封堵,清扫明水后洒1层膨润土颗粒吸水后铺设防水毯,浇自来水预膨胀,立即浇注保护层;漏水较严重时设盲管盲沟导排水后铺设防水毯。侧墙有少量渗水时用瞬凝水泥土封堵,铺挂彩条布、塑料薄膜,在其上铺挂防水毯;漏水严重时设导水管导入底板的盲管或盲沟中(见图8),再铺挂彩条布、塑料薄膜,在其上铺挂防水毯。

5.2 基面长度问题

      施工防水基面时常常是基面长度与防水毯预铺设长度一致,外部没有排水沟和集水坑,导致基面上的明水导排困难,甩头部位无法保护。所以在施工防水基面时,长度要超出预铺设防水毯长度1 m以上,基面的外部设排水沟和集水坑,这样既能有效地保证基面无明水,还能保护好甩头部位。

5.3 喷锚基面问题

      喷锚基面有很多毛刺,它很容易刺破防水毯,成为渗漏水源点。当喷锚面凝固后去除毛刺很费时费力,还有可能遗漏,为工程埋下隐患。所以喷锚时应边喷边抹平去毛刺。这样既省工省时,还能保证工程质量。

5.4 膨润土防水毯提前膨胀问题

      目前许多人在谈到抗盐型膨润土防水毯施工就会谈水色变,其实不然,膨润土防水毯提前遇水膨胀,只要凝胶体没有损失的情况下并不影响其防水效果,只是给施工带来许多不便,因此,应防止提前膨胀。本次施工中底板部位防水毯在铺设后喷洒自来水进行了预膨胀,以此提高防水效果。

结语

      抗盐型膨润土防水毯适合各种水质,适合复杂恶劣的施工环境和条件,适应性强,施工速度快、防水效果好,而且膨润土具有自我修补功能,能修补混凝土结构的细小裂缝,增强结构物的自防水能力。因此,抗盐型膨润土防水毯是比较理想的防水材料,在地下结构防水中前景广阔。

 
 
 
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