地下工程防水抗渗要求与混凝土抗渗问题研究与探讨_胡骏

法国等国家引用，作为国家标准。该标准采用的基本 方法是在混凝土表面给定水压力 0.5 MPa，经过连续 加压 72 h 后，劈开试件测量渗透深度。我国 GB/T 50082—2009 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验 方法标准》中同样也有采用渗水高度法进行抗水渗透 试验的方法，以 24 h、1.2 MPa 恒压检测混凝土试件 的渗水高度。通过测试混凝土的渗水高度，计算出“相 对渗透系数”，设计师可以用“相对渗透系数”要求混 凝土的抗渗性能，以替换抗渗等级的设计方案。 3 依据结构埋深深度来选用混凝土抗渗等级的方法 不科学
表示抗渗性能 P6 并不表示混凝土在 0.6 MPa 静水压力下不透
水。 我国对混凝土抗水渗透试验方法有“渗水高度
法”和较为普遍采用的“逐级加压法”。逐级加压法采 用 6 个上底为 Ф185 mm、下底为 Ф175 mm、高 150 mm 的圆台形试件，从 0.1 MPa 开始施加水压，每隔 8 h 水压增加 0.1 MPa，当 6 个试件中有 3 个被压力水 穿透时，或加至设计抗渗等级在 8 h 内 6 个试件中渗 水少于 3 个时停止试验，记录此时的水压力值。混凝 土抗渗等级（P）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，P=10H－1，H 为 6 个试件中有 3 个试件渗水时的水压力（MPa）。
渗性能对地下工程的防水起到了重要作用。混凝土需 要多大的抗渗透能力才能满足地下工程的需要，抗渗 性能指标用何种方法表示更为方便合理，这关系到我 国地下工程防水方案设计与混凝土抗渗试验的方法 问题。目前我国 GB 50108—2008《地下工程防水技术 规范》对地下工程混凝土抗渗设计的要求，采用了根 据结构埋深选择混凝土抗渗等级的方法。但规范没有 就抗渗等级的确定方法作出说明，同时也没有将抗渗 等级与混凝土结构厚度相关联，因此存在一定的不合
根据表 3 选用混凝土抗渗等级，同时可以规定防 水混凝土最小厚度为 200 mm，列出最大水头压、混凝 土厚度与抗渗等级的关系表，见表 4。从表 4 中可以
DOI:10.15901/j.cnki.1007-497x.2012.16.006
综述与论坛
地下工程防水抗渗要求与混凝土 抗渗问题研究与探讨
胡 骏 1 ，江 映 2 ，陈金友 3 ，郭淼江 1
（1.浙江金汤建筑防水材料有限公司，浙江 杭州 310020；2.宁波市建材产品质量检验站，浙江 宁波 315016； 3.杭州市铁路投资有限公司，浙江 杭州 310021）
04 CBW 2012．16
综述与论坛
理性。本文通过对地下建筑工程抗渗要求的研究分 析，探索如何采用更合理的方法进行地下工程的防水 抗渗设计。 1 各建设行业对混凝土抗渗要求的差异
我国建设工程各行业对混凝土的抗渗要求与评 定方法不尽相同，主要的规范与标准有：针对建筑工 程的 GB 50108—2008 《地下工程防水技术规范》（以 下 图 表 中 简 称 “ 地 下 工 程 ”）、 针 对 构 筑 物 的 GB 50069—2002 《给水排水工程构筑物结构设计规范》 （以下图表中简称“构筑物”）、针对公路桥涵的 JTG D62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设 计规范》（以下图表中简称“公路工程”）和针对水运工 程的 JTS 202—2—2011《水运工程混凝土质量控制标 准》（以下图表中简称“水运工程”）。这几个规范中， 《地下工程防水技术规范》 是以结构埋深确定混凝土 抗渗等级，而其他 3 个规范是按最大作用水头与混凝 土厚度之比（水力坡降）来确定抗渗等级（表 1）。假定 以结构埋深作为作用水头，相同水头和相同混凝土厚 度，各规范的设计抗渗等级相差 2～3 级（表 2）。
3.Hangzhou Railway Investment Co., Ltd., Hangzhou, Zhejiang 310021, China）
Abstract: The waterproof properties of underground works should meet the demands in practice. The maximum leakage water volume in an underground works was reviewed based on the Chinese specification. And the effect of concrete mechanical strength and water-binder ratio design on the permeability coefficient were analyzed in the paper firstly. Comparing with the related foreign specifications, we believe that some improvements might be used to innovate graduated compression method, the current one to the assessment of concrete impermeability. Meanwhile, after the crack -reducing technologies and waterproof layer in positive & negative side were applied, the impermeability requirement would become less critical. Key words: permeability coefficient; concrete; impermeability level; impermeability requirement; impermeability testing; water-binder ratio; strength
级要求是一样的，而其他 3 个规范，抗渗等级与混凝 土厚度相关，相同水头，混凝土厚度越薄，抗渗等级要 求越高。图 1—4 表示了各规范对抗渗等级的使用范 围存在着很大差异，这说明了我国对混凝土结构的防 水抗渗要求未进行基础性研究，其规定缺乏完整的科 学理论依据。
表 1 国内 4 项规范标准抗Hale Waihona Puke Baidu等级设计取值
等级 混凝土厚度之比 等级 混凝土厚度之比 等级
＜10
S4
＜5
P4
H＜10 P6
10～30
S6
5～10
P6
10≤H＜20 P8
＞30
S8
11～15
P8
20≤H＜30 P10
16～20
P10
H≥30 P12
＞20
P12
表 2 同一条件各规范抗渗设计等级差异
水头（埋深） 混凝土厚度 水头与
公路、水
地下工程 构筑物
Resarch on Structural Impermeability Requirements of Underground Works and Concrete Impermeability
Hu Jun 1，Jiang Ying 2，Chen Jinyou3，Guo Miaojiang1
（1.Zhejiang Jintang Waterproof Materials Co.,Ltd., Hangzhou, Zhejiang 310020, China; 2.Ningbo Building Materials Testing & Superivision Centre, Ningbo, Zhejiang 315016, China;
1）抗渗是混凝土抵抗水头压的一种性能，结构埋 深大不代表水压就高，西北地区地下水位很低，20 m 的地下工程可能没有地下水，或只有几米水头，按规 范要求，还要设计 P10 的混凝土抗渗等级，显然是不 合理的。
2）12 m 埋深的地下结构，墙板厚度为 250 mm， 按规范要求混凝土抗渗等级为 P8。如果混凝土墙板 的厚度增加到 400 mm，结构混凝土的抗渗能力提高 了，而按目前的规范要求，抗渗设计等级还是 P8。这 种抗渗等级设计与混凝土厚度不关联的防水设计方 案不科学，以“水力坡降”— ——最大作用水头与混凝土 厚度之比，确定混凝土抗渗等级更加合理。
JTG D 62—2004 《公路钢
GB 50108—2008 GB 50069—— —2002 《给 筋混凝土及预应力混凝土
《地 下 工 程 防 水 水排水工程构筑物结构 桥涵设计规范》、JTS 202—
技术规范》
设计规范》
2—2011《水运工程混凝土
质量控制标准》
抗渗 最大作用水头与 抗渗 最大作用水头与 抗渗 埋深 H/m
/m
/mm
厚度比
运工程
4.8
1 000
4.8
P6
S4
P4
9.8
250
39.2
P6
S8
P12
从表 1 中可以发现，根据《地下工程防水技术规 范》，10 m 埋深的结构，对不同混凝土厚度的抗渗等
2 由逐级加压法确定的混凝土抗渗等级，不能正确
2012．16 中国建筑防水 05
综述与论坛
图４ 各规范Ｐ１２抗渗等级使用范围
抗渗等级判定为 P6 的混凝土，是因为有多于 2 个试件在 0.7 MPa 水压力下，8 h 内出现了渗水，而在 0.6 MPa 水压力下，8 h 内有 4 个未出现渗水，所以判 定为 P6。假设这组试件在 0.6 MPa 水压力下恒压更 长时间，最终还是会出现渗水，也许只是渗水的水量 会少一些或流速慢一些。所以，P6 抗渗混凝土不表示 混凝土结构在 0.6 MPa 水压力下不会渗水。
3）《地下防水工程技术规范》要求：防水混凝土结 构厚度不应小于 250 mm，而大部分非人防地下工程 的顶板结构混凝土厚度为 200 mm 或更薄，某些小型 地下工程或半地下工程，结构混凝土厚度也达不到 250 mm。所以，规范中对结构混凝土厚度的要求不合 适，事实上也没有完全执行。
综合以上三个方面，地下工程混凝土防水应将结 构厚度、抗渗要求、水头压力等问题进行关联后，通过 计算与试验，得出技术数据，提出合理、简便的地下工 程混凝土防水设计要求。如果以小于 10 m 埋深，混 凝土 250 mm 的渗透水量为合格标准，通过达西定律 （Darcy's Law） 可以确定同等渗透水量的水头厚度比 与抗渗等级的关系，见表 3。
逐级加压法确定的抗渗等级，是沿袭了原苏联的 试验体系，它的优点是比较直观方便，但存在不能正 确反映混凝土结构抗渗能力的问题。从严格意义来 说，采用渗透系数评定混凝土抗渗性能是最为科学 的，但检测试验要求高、时间长，不适合工程应用。英 国、德国等欧洲国家采用渗水高度法判定混凝土的抗 透 水 性 能 。 欧 洲 标 准 EN 12390—8: 2000 Testing hardened concrete—Part8: Depth of penetration of wa－ ter under pressure （《硬化混凝土检验方法 第 8 部 分—水压渗透深度检测》）为欧盟各国如英国、德国、
摘要：地下建筑工程结构防水性能的要求，应该以使用需求来确定。本文从确定地下建筑工程允许渗水量入手，分析混 凝土强度、水胶比等对渗透系数的影响；对比我国地下工程防水规范的要求，参考国外相应规定，认为我国采用逐级加 压法确定混凝土抗渗性能试验方法值得改进，地下工程混凝土抗渗要求可以简化，应将地下工程的防水重点转移到减 少混凝土开裂和设置防水层防水的技术路线上。 关键词：渗透系数；混凝土；抗渗等级；抗渗要求；抗渗试验；水胶比；强度 文章编号：1007-497X（2012）-16-0004-07 中图分类号：TU9 文献标识码：A
地下工程混凝土结构是一受力构件，在满足结构 受力要求的同时也起到了围护、挡土、防水的作用。抗 渗性是混凝土耐久的一个重要性能指标，同时这种抗
— —— ——— —— —— ——— 收稿日期：2012-07-20 作者简介：胡骏，男，教授级高级工程师，中国建筑业协会建筑 防水分会专家委员、中国建筑防水协会专家委员、本刊编委。 联 系 地 址 ：310020 杭 州 市 凤 起 东 路 78 号 5F, 电 话 ：0571 86033656。