一种现场检测防水混凝土工作状态的方法

　　根据现行GB 50108—2008《地下工程防水技术规范》表3.3.1-1的要求，防水混凝土为必要设防层次，通常采用P8抗渗等级。在排除结构裂缝、蜂窝缺陷、防水细部（如预埋件、管道周边、施工缝等）渗漏外，正常情况下不应出现大量洇湿，而实际上很多地下室都存在洇湿现象，通常这些洇湿部位目测不出现明水，但长期表现为木地板、地毯等装饰物发霉、起鼓或脱离。因此，需现场检测防水混凝土的实际工作状态，掌握其内部相对湿度和密实程度等反映其工作状态的重要指标，找到洇湿原因并进行有效治理。

　　如何实时、快速、无损地判断防水混凝土的工作状态是一个新颖的课题。笔者近年来对防水混凝土的洇湿开展了研究及现场检测，利用混凝土湿度测试仪和建筑结构透视仪，采集防水混凝土内部湿度数据及微细孔隙影像分布图，对防水混凝土的工作状态进行分析和判断，并为地下工程渗漏治理提供参考依据。本文以大亚湾中广核大学教学楼地下室底板防水混凝土洇湿现场检测项目为例，介绍了该方法。

　　大亚湾中广核大学教学楼地下室，创建于2013年，建筑物为单体楼房，呈矩形，长80m、宽25m，主体6层，局部7层。本工程地下1层，埋深4.5m，防水等级为一级，作为多功能会议室、库房等用途。其中底板结构层次从下往上依次为：素土夯实→100mm厚C20细石混凝土垫层→2.0mm厚双组分聚氨酯防水涂料→2.0mm厚改性沥青自粘防水卷材→50mm厚细石混凝土保护层→300mm厚C35防水混凝土底板（抗渗等级为P8）。该底板局部长期洇湿，并因此导致木地板、地毯发霉，边墙饰面发黄等问题。该地下室采用设备通风并保持恒温，洇湿部位多无明水且位置相对固定，不因通风而减少洇湿范围，故排除因空气湿度和温差过大结露而造成潮气积聚的可能。

　　检测方案的确立和对比

　　1）方案的确立

　　a.防水混凝土的工作状态与其内部含水程度和密实状态密切相关，通过检测其内部相对湿度和孔隙情况，将两者结合起来进行综合分析，可以评价防水混凝土的实时工作状态。从最不利因素考虑，假设原有防水卷材已经失效，在相对空阔的洇湿部位进行检测，挑选的检测点应避开结构裂缝、预埋件、管道周边、施工缝等干扰较多的部位。

　　b.参照ASTM F 2170—02《用现场探测器测定混凝土地板路面的相对湿度的试验方法》中相对湿度的常用参考值，对于铺设由天然纤维、橡胶或聚氯乙烯制成的地毯的混凝土，其相对湿度应≤85%，本地下室多功能会议室混凝土地面的相对湿度参考该标准。

　　2）与其他检测方法的对比

　　a.本方法具有快速、实时和无损（或损伤极少）等特点，如采取混凝土芯样测定含水量，既要损伤混凝土并且检测数据不是实时情况，检测过程需要烘干、泡水、称量等众多环节，周期比较长。

　　b.整个检测过程均有数据及影像反映真实情况，并且可以进行连续观测，记录洇湿状态的变化情况并绘制相应趋势图。而其他取样方法只是某些（批次）检测点在某一时间的数据，无法进行该点位连续自我对比及同一时间内与相邻点位的对比。

　　c.仪器的精度高、范围广且属于可视化现场观测，能掌握混凝土密实度缺陷及内在埋置物件的分布、影响等情况，比实验室的操作更简便、直观。

　　1）混凝土湿度测试仪（电磁法）

　　采用博势Proceq Hygropin混凝土湿度测试仪系统测试防水混凝土内部的相对湿度，其工作原理、设备特点及适用范围如下。

　　a.工作原理

　　本系统通过测试探头对混凝土预置保湿套管内相对恒定的水分子产生敏感的电磁场，利用水分子吸收能量的特性，对产生的电场能和失去的电场能进行比较得出准确的相对湿度值。根据ASTM F 2170—02标准对相对湿度的测试要求，将保湿套管放置到混凝土中规定的深度，由于测试套管的空气容量较小，湿度平衡过程较为迅速，通过设备的微型传感器，可以准确测定出可靠的数据。

　　b.设备特点

　　——具有两个独立的高度集成传感器，分别测量相对湿度和温度，可以实现高精度、宽测量范围和长期稳定性。

　　——采用现场技术确认混凝土内部的实际含水情况，最深可达2 m，而普通混凝土表面湿度探测仪最多测量深度为20mm，不能反映实际内部含水情况。

　　——系统配备自我校正功能，采用饱和盐溶液的测试管内微气候稳定在相对湿度75%，因此，湿度标准管可以快速、方便地进行校正检查。

　　c.适用范围

　　该测试仪的操作温度范围为-10~60℃，相对湿度范围为0%~100%，无冷凝。

　　2）建筑结构透视仪（雷达法）

　　采用喜利得PS-1000XScan建筑结构透视仪系统测试防水混凝土内部孔隙分布，其工作原理、设备特点及适用范围如下。

　　a.工作原理

　　本设备依靠脉冲电磁波技术进行探测，通过扫描探头上的三组天线，以连续脉冲的方式持续地向混凝土结构内部发射电磁波。当发射波遇到混凝土内部孔洞、孔隙、大体积疏松或埋置物时，将产生反射回波。探头将依据发射信号和接收信号的时间差和位置差，来确定位置和大小。

　　b.设备特点

　　——用于混凝土结构的现场数据采集，具备快速扫描、记录、成像等特点。

　　——同时显示平、立、剖面图像，直接以实物方式和彩色显示混凝土内部情况，为方便检查结构内部，还可采用三维立体模式显示实物图像，简单直观，易于解读。

　　c.适用范围

　　该透视仪可单次连续快速探测并记录长达10m范围的探测距离。网格图像扫描精确，一次采集探测面数据，可在坐标网格内任意分析，便于建立整体的而非对某一点的判断。探测深度最大可达600mm。

　　1）检测流程

　　制定方案→调查洇湿部位→确定检测轴线网→检测相对湿度→检测密实程度→保存数据及图像→资料收集及整理→数据汇总及分析→编制检测报告。

　　2）现场检测准备

　　a.调查底板洇湿部位，选择一片目测无明显潮湿且地毯脱离的地方，初步确定检测范围。

　　b.设置检测区域面积为4m×2m，按1m×1m确定轴线间距，其中，15个轴线交汇点为相对湿度的检测点，轴网内8个方格为密实程度的扫描区域。轴网布置见图1。

　　c.记录相关日期、时间、大气温度、环境湿度、轴线（网格）编号等主要资料，并检查仪器使其处于正常工作状态。

　　3）检测底板防水混凝土内部相对湿度

　　a.对底板面开钻Φ8圆孔，深度约为120mm左右。钻孔后应保持洞内自然状态，不得用水冷却，并采用真空吸尘器吸取洞口及洞内泥尘。

　　b.插入保湿套管，把管口的橡皮塞盖上，套管上端的密封垫圈贴紧在混凝土表面，如图2。

　　c.在2h后保湿套管达到水分平衡时，拔掉保湿套管橡皮塞盖，并在管内插入探针，测量套管内相对湿度。

　　d.相对湿度数值变化不超过±1%时进行记录，检测现场见图3。

　　e.表1是防水混凝土内部相对湿度的检测结果。从表1可知，防水混凝土内部相对湿度最小值为90.16%，最大值为100.00%，平均值为98.00%，表明该防水混凝土内部湿度较高，其中个别测点（相对湿度为100.00%）有明水迹象。

　　4）检测底板防水混凝土内部密实情况

　　a.将建筑结构透视仪的扫描坐标纸（1200mm×1200mm）平铺在地面网格内。

　　b.按坐标纸指示的X向和Y向纵横扫描，并记录图像。

　　c.将设备的主机和探头扫描机连接并进行分析，选取某些区域扫描图像分析，该防水混凝土内存在散乱孔隙，并且在钢筋周边积聚的孔隙较多，是影响防水混凝土密实程度的主要因素。

　　1）本地下室底板防水混凝土多处局部洇湿部位存在较多结构孔隙，密实程度不足，多见于钢筋附近及集中组团出现，宏观上主要是混凝土振捣不密实所致。

　　2）洇湿部位目测无明水，但通过其内部相对湿度检测表明，某些检测点含水程度高，通过蒸发最终积聚水汽。从微观上看，主要是由于防水层失效情况下，混凝土微细孔道通过虹吸作用吸附水分子，并在振捣不密实的部位积聚，最后通过微细孔道蒸发至底板表面。

　　3）防水混凝土实际工作状态中，其内部相对湿度和孔隙分布是互相关联影响的重要部分。防水混凝土的配比、防水掺合料以及施工操作均为涉及的改进范围，尤其如何减少防水混凝土内部的毛细孔或虹吸作用是最切实的问题。

　　对于长期洇湿的混凝土结构，适宜采用多脉冲电渗透防水系统。多脉冲电渗透防水系统是目前较先进和完善的电渗透防水技术，主要应用于地下建筑结构（如混凝土、砖石结构）的防水、防渗和除湿治理，其工作原理是将系统的正极（钛金属导线）埋在结构内侧表面以下约20mm处（以不触到混凝土中的钢筋为宜），并用导电水泥砂浆覆盖密实；负极（铜棒）根据不同位置安装在丰水的结构外侧部位。由于电场迁移的动力远大于重力及虹吸作用，在建筑结构体毛细孔内的水分子被电离后，会朝向结构外侧移动并使混凝土内侧达到干燥。该技术现已有众多的成功案例。

　　采用混凝土湿度测试仪和建筑结构透视仪两种检测系统对防水混凝土实时工作状态进行检测，该方法具有轻便、快速、直观、无损、大面积探测等优点，是建筑物地下室防水混凝土在附加防水层失效情况下的全面检查、评估方法，能够为渗漏整治提供相应依据和指导。

　　全文发表于2015年第22期《中国建筑防水》杂志。阅读更多科技论文，请订阅《中国建筑防水》杂志（点此文字，即可在线订阅）