水泥基堵漏灌浆材料及行业标准制订构想

  8月4日，工业与信息化部以“工信厅科（2023）42号”文发布了第二批行业标准制修订和外文版项目计划。由中建材苏州防水研究院有限公司创新研究中心申报的制订项目名列其中。《水泥基堵漏灌浆材料》由全国水泥制品标准化技术委员会归口，由中建材苏州防水研究院有限公司、江苏凯伦建材股份有限公司、南京康泰建筑灌浆科技有限公司、辽宁九鼎宏泰防水科技有限公司、南通睿睿防水新技术开发有限公司、重庆华式土木建筑技术开发有限公司等单位负责起草编制，均计划两年内完成。

  为了让同行更好地了解水泥基堵漏灌浆材料及行业标准的制定，特转发原刊于2023年6月《湖北工业大学学报》第38卷增刊的论文《水泥基堵漏灌浆材料及行业标准制订构想》以飨读者。同时希望更多的专家和公司参与到该标准的制订中来。

  (1中建材苏州防水研究院有限公司,江苏 苏州 515004;2宁德市新建工防水材料科技有限公司,福建 霞浦 355106 )

  [摘 要]水泥基类堵漏灌浆材料是一种应用历史悠远长久的灌浆止水材料,具有绿色环保、耐久、施工方便、无收缩、微膨胀、价格较低、用途广、来源方便等特点.但因标准缺失,材料和工程质量验收均无据可依,而没办法判定其维修工程的质量优劣,影响到了产品推广使用.通过制订相应产品质量标准,规范其产品质量,作为现有地下工程渗漏治理材料补充,可在工程建设领域渗漏治理方面得到普遍应用.本文简要介绍了现行通用的堵漏用灌浆材料的应用、优缺点及相应标准,重点阐述了水泥基堵漏灌浆材料产品的组成、性能特点应用以及制订«水泥基堵漏灌浆材料»建材行业标准的背景、必要性、与现行国家标准规范的协调性、标准制订内容构想.

  注浆堵漏是地下工程渗漏治理较为有效且快速止漏的重要工法.其原理的是利用注浆方法将注浆材料注入可能的渗漏水通道,经过化学反应或物理凝固或与水反应并固结后形成帷幕并堵塞渗漏水通道.达到防水,经进行密封防水施工处理,达到渗漏治理的目的.根据灌浆材料的作用,灌浆通常分为地下工程堵漏注浆和混凝土裂缝加固注浆.

  常见的注浆堵漏材料分为无机类和有机类.无机类:水泥浆类、水泥－水玻璃、水玻璃－氯化钙等浆液.有机类:即化学类浆液,如聚氨酯类、聚丙烯酰胺类、丙烯酸盐等;常见混凝土注浆巩固材料如:环氧树脂类、疏水型聚氨酯、超细水泥等.本文主要讨论地下工程渗漏治理用灌浆材料,而水泥基浆类灌浆材料是一种常用且应用历史悠远长久的灌浆止水材料,在相关的规程和标准里明确规定在渗漏治理中可使用水泥基类灌浆材料,但由于无相应的产品质量标准来判定其质量的优劣,在渗漏治理中没有引起足够的重视和关注,影响了水泥基类灌浆材料在工程建设领域渗漏水治理过程中的推广使用.

  目前已有渗漏治理灌浆材料产品质量标准有:JC/T2037－2010《丙 烯 酸 盐 灌 浆 材 料》、JC/T 2041－2020《聚氨酯灌浆材料》、JC/T2536－2019《水泥－水玻璃灌浆材料》.而JC/T1041－2007《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》是用来混凝土结构裂缝补强加固,而不是用来渗漏治理的材料,这在JGJ/T212－2010«地下工程渗漏治理作业规程»已有明确说明.

  丙烯酸盐灌浆材料是一种以丙烯酸类单体为主剂,以水为稀释剂,在一定的引发剂与促进剂作用下形成的一种高弹性凝胶体.丙烯酸盐灌浆液不含有丙凝中的有毒成分,属于环保型快速堵水防渗的化学灌浆材料.其粘度低,渗透能力强,大多数都用在细小裂缝的灌浆;凝胶体具有非常好的抗渗性、粘弹性及耐老化性能等,主要使用在于经常有水环境的部位,如水利工程、厨房、厕浴间等防渗堵漏;它膨胀性低,不会引起裂缝的扩张,是目前发展较快的灌浆材料.但失水后会收缩,变硬,不适合经常干湿变化的场合,再次遇水,膨胀有限.在建筑与市政设施建设工程使用量并不大.

  聚氨酯灌浆材料是由异氰酸酯、聚醚和促进剂等配制而成.采用单液或双液灌注,遇水后立即生成不溶于水的凝胶体并同时放出气体,使浆液膨胀,再次向四周渗透,即具有二次渗透的能力,堵漏止水见效快,效果直观,是目前工业与民用建筑最常用的灌浆材料.聚氨酯灌浆材料分为亲水型聚氨酯灌浆材料、疏水型聚氨酯灌浆材料.亲水型聚氨酯灌浆料失水后会收缩,不适合用于干湿变化的场合,疏水型聚氨酯灌浆料与水反应膨胀后,强度不高.这类产品最适合用于地下渗漏水抢修工程.失水收缩是造成复漏的最终的原因.为此,有多个地方的地铁公司以使用聚氨酯灌浆材料的渗漏治理复漏率较高为由,叫停了聚氨酯灌浆料的使用.在防水堵漏行业引起较大反响.

  水泥－水玻璃灌浆材料是以水泥和水玻璃为主剂,两者按一定的比例采用双液方式注入,必要时加入速凝剂或缓凝剂所组成的快速渗漏治理注浆材料.水泥－水玻璃浆液的凝结固化反应包括水泥水化反应、水泥水化反应产物 Ca(OH)2与水玻璃的反应,即水泥与水拌和成水泥浆液后,由于水解和水化作用,产生活 性很强的 Ca(OH)2;水 玻 璃 与 Ca(OH)2起作用,生成具有一定强度的凝胶体—水化硅酸钙.

  水玻璃注浆材料固结体在长期泡水过程中会发生水解,强度会逐渐衰减.中国工程建设协会标准CECS 370: 2014《隧道工程防水技术规范》中10.6.2-7条规定水玻璃注浆材料可用于非永久性的防渗堵漏，不得用于永久性的防渗堵漏。2010年02月25日《21世纪建筑材料》杂志,刊登了山东大学土建与水利学院许茜等人撰写的«注浆材料的发展及其应用»文章,文中提到武汉理工大学模拟淡水侵蚀环境的注浆材料水溶蚀试验,其根据结果得出:水泥－水玻璃注浆材注浆材料结石体在水溶蚀作用180d条件下强度损失达50％.证实了水玻璃注浆材料固结体强度在长期泡水过程中会逐渐衰减.

  水泥基堵漏灌浆材料是以水泥为基本材料,掺加细骨料、外加剂和矿物掺合料等,在工厂按比例计量混合而成,在使用时按规定比例,加水或配套组分拌合,具有流动性、微膨胀性、早强等特点,适用于地下混凝土结构渗漏水治理、帷幕防渗等工程所用的水硬性胶凝材料.

  水泥基作为渗漏治理灌浆材料与其他化学灌浆材料相比具有以下特点:1)绿色环保:产品无毒,无味等优点,产品的应用符合国家的产业政策;2)固结体稳定、耐久:灌浆时对地下外围结构形 成的帷幕,不老化,比任何灌浆材料,更具有稳定性、耐久性;3)无收缩,微膨胀:产品可制成无收缩,微膨胀补偿功能;4)对钢筋无锈蚀;5)来源方便、成本低:产品生产所用材料来源方便,价格低,渗漏治理成本较其他化学灌浆材料要低得多;6)注浆工艺简单,操作、安全、方便.灌浆设备,在国内成熟生产制造.依据工程,选用相应灌浆设备,方便使用;7)可灌性好:具有较好的可操作性,灌浆时可制成流动性,初始流动度≥300mm,可填充全部空隙.可与混凝土基面可以牢固粘接;8)水中固化:产品在水中固化而不分散,正常8~24h内可凝固,且强度、凝固时间还可依据工程需要可以调节.

  产品适用用于地铁车站、地下连续墙、隧道、涵洞、水库大坝、矿井等混凝土结构结构开裂、涌(渗)漏水、孔洞的堵漏施工,以及背衬结构帷幕注浆、加固防渗.非常适合于渗水量大的地下工程渗漏水治理,不宜应用于地下渗漏抢修工程和小局部微渗的维修工程.水泥基堵漏灌浆材料工程应用见图1.

  地下防水工程质量,在某些特定的程度上决定着建筑物的使用价值,并且与建筑物的安全性能和使用年数的限制息息相关.如果地下混凝土结构长期渗水,破坏了地下混凝土结构的整体性,影响整体的结构的稳定性和常规使用的寿命.建筑防水的优劣关乎结构安全和百姓安康.遮风避雨是人类生活的最低需要,现代建筑本应赋于我们的是安全、健康和舒适生活,但我们还在渗漏带来的安全风险隐患和烦恼而担忧.渗漏已经引起各级建设主管部门格外的重视.解决渗漏问题也是我们从事防水行业的责任.

  地下工程渗漏治理所用是灌浆材料,通过渗漏的混凝土(墙、底板)注入到混凝土的外围,形成具有一定宽度的隔水帷幕,帷幕的作用是切断地下水流入地下工程的补给通道,阻止水源沿着混凝土裂缝,进入室内.这个帷幕的质量优劣、是否耐久、是否长期有效,直接决定了地下工程渗漏水治理的直接效果和持久效果,现有渗漏治理注浆材料,不足以完全解决现在地下工程渗漏治理,并存在施工性、造价高、环保性等问题,有必要开发与之相适应的渗漏灌浆材料.

  GB 50108-2008《地下工程防水技术规范》、GB 50208-2011《地下防水工程质量检验收取规范》、JGJ/T 212-2010《地下工程渗漏治理作业规程》等明确的表述渗漏治理可采用水泥基类灌浆材料，但目前无国家和行业的产品质量标准可依。

  本标准的制订,将与GB 50108-2008《地下工程防水技术规范》、GB 50208-2011《地下防水工程质量检验收取规范》、JGJ/T 212-2010《地下工程渗漏治理作业规程》协调和配套。并可在这些标准、规程的指导下,推广使用水泥基渗漏治理灌浆材料.在工业与民用建筑工程、市政隧道工程、铁路隧道、矿井工程等方面的渗漏治理工程中得到普遍应用.

  一是有利于产品推广应用:没有国家标准或行业标准的产品,即使最好的产品,也列不进国家的防水工程的技术规范和标准,难免会影响到地下工程用水泥基堵漏灌浆材料的推广应用;二是可提高渗漏治理防水工程质量与防水工程可靠性:地下工程用水泥基堵漏灌浆材料,形成的帷幕,不老化,比任何灌浆材料,更具有稳定性、耐久性三是符合国家的产业政策:产品无毒,无味,绿色环保,符合国家的产业政策.

  国家先后颁布了了GB/T50448-2015《水泥基堵漏灌浆材料应用作业规程》、JC/T986-2018《水泥基灌浆材料》、中国石油天然气集团公司颁布了Q/CNPC92-2003《水下不分散混凝土实施工程技术规范》,但这些规程、规范、标准制订,虽然不是用来对混凝土渗漏治理,但表明了国家、行业对水泥基堵漏灌浆材料产品和施工应用的格外的重视.我们大家可以借鉴这些规程、规范、标准,来制订适用于地下工程用水泥基渗漏治理的水泥基堵漏灌浆材料产品标准.

  3.5.1主要技术方面的要求 «水泥基堵漏灌浆材料»产品质量标准的主要技术方面的要求应依据GB 50108-2008《地下工程防水技术规范》、GB 50208-2011《地下防水工程质量检验收取规范》,结合地下工程渗漏 治理的特征,规范水泥基堵漏灌浆材料的技术方面的要求.

  3.5.2主要项目设置 标准将规定地下工程用水泥基堵漏灌浆材料的的范围、术语和定义、分类、规格和标记、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、贮存与运输.技术要求中确定地下工程用水泥基堵漏灌浆材料性能,如细度、流动度、抗压强度、泌水率、凝结时间、膨胀率、收缩率、氯离子含量、产品的有害于人体健康的物质限量等环保要求.

  3.5.3试验方法 主要试验办法能够参照现行国家标准GB/T50448-2015《水泥基灌浆材料应用作业规程》、JC/T986-2018《水泥基灌浆材料》、Q/CNPC92-2003《水下不分散混凝土实施工程技术规范》进行.

  水泥基渗漏治理灌浆材料在工业与民用建筑工程、市政隧道工程、铁路隧道工程等方面的渗漏治理已得到广泛应用.如:广州中医药大学金沙洲医院二期工程(放疗中心)衰减池地下渗漏水治理工程(图2)、南京某水下大直径盾构隧道渗漏综合整治(图3)、中交路建四川九绵高速公路木座隧道涌水病害整治施工(图4)等工程得到了广泛应用,渗漏治理效果明显,受到相关的单位的好评.

  1)水泥基堵漏灌浆材料因其耐久性、施工方便、无收缩、微膨胀,可有效有效提升地下工程渗漏治理工程质量和可靠性.产品因无毒、无味、绿色环保,产品的推广使用,可减少化学灌浆材料的使用,符合国家的产业政策.又因价格较低、来源方便等特点,可用最少的代价(成本)达到渗漏治理最佳效果,并可作为现有地下工程渗漏治理材料补充,值得在工业与民用建筑工程、市政隧道工程、铁路隧道、矿井注浆等工程建设领域渗漏治理方面推广应用.

  2)订渗漏治理方案,合理选用防水堵漏材料,科学施工,才能根治地下工程渗漏问题,确保工程质量.避免年年修、年年漏的尴尬境地.

  3)地下工程采用水泥基堵漏灌浆材料在渗漏治理过程中形成的帷幕,可有效提高渗漏治理防水工程质量.但由于水泥粒径较大,粗颗粒多,最大粒径可达90～100μm.水灰比较大时,浆液的稳定性差,易析水回浓,不能有效灌入混凝土细微裂隙,因此,当帷幕形成以后,虽阻断了水源,但混凝土细微裂缝内还需要注入如环氧树脂灌浆料、疏水型聚氨酯灌浆材料等材料,来堵塞混凝土细微裂缝,这就需要复合灌浆来进行混凝土裂缝治理.

  4)目前,«水泥基堵漏灌浆材料»已通过全国水泥制品标准技术委员会行业标准制订立项申请,并已通过工信部组织的专家标准立项答辩.制订«水泥基堵漏灌浆材料»产品质量标准,不仅对现有标准规范体系的完善和补充,同时也是提供建设工程渗漏治理迫切地需要的防水材料之一。

  欢迎各企事业、科研单位和人员，加入到中建材苏州防水研究院有限公司创新研究中心标准和图集的编制中来，一同推动行业规范健康发展！