膨润土防水毯在地下结构防水工程中的应用

* 可施工于潮湿的混凝土基层，在低温下（如－32℃）亦可正常施工并发挥防水效果。
　　利用膨润土的天然特性，可以制成一种优良的地下结构防水材料――膨润土防水毯。
有关止水条的应用，可参见图5～图8。
地铁工程的明挖车站和隧道以及暗挖隧道防水等（图片7）。
膨润土防水毯的应用部位包括明挖车站、区间隧道及暗挖隧道。
　　(2)产品每卷重约1200公斤，在搬运和施工时，用强度、长度合适的金属支架穿过膨润土毯，支撑膨润土毯，垂直吊起并尽量保持平衡，使膨润土毯的重量均匀分布在金属支架上，应尽量避免倾斜和摆动。
同时，遇水膨胀从有纺土工布一侧渗出的膨润土，还可以修补混凝土结构的毛细裂缝。
乐高延长线起于现在爱迪逊路（Addison）车站东面，并在摩根大道（Morgan Boulevard）和乐高城商业高效直线振动筛中心（Largo Town Center）增加两个新的和乘车站。
使用射钉枪固定时，注意根据基面硬度调节射钉枪火力，防止钉子穿透防水毯，对于穿透的地方，要用膨润土防水浆封填。
膨润土防水毯就是利用天然钠基膨润土的这种特性来进行防水的。
　　(2)美国华盛顿蓝线地铁工程　　业主：华盛顿市中心区铁路委员会　　　Washington Metro Area Transit Authority (WMATA)　　承包商：Lane/Granite/Slattery 施工联合体(LGS　JV)　　施工方：前景防水（Prospect Wlsy螺旋输送机aterproofing）　　项目面积：12万平方米　　华盛顿市中心区铁路委员会（WMATA）与州、地方和联邦政府一起完成地铁系统蓝线一段3.1英里的延长线。
膨润土防水板是用带有凹槽（波纹）的牛皮纸板制成的，并在凹槽中填满经过精制的钠基膨润土（图片5）。
　　(2)搭接要求　　防水毯的搭接尺寸150mm,按“品”字形铺设实验室家具。
膨润土防水毯的透水系数更是达到5 10-10cm/s，单层铺设，可达到一级防水的设计要求。
图7  见第25页膨润土止水条、防水浆、防水粉的配合使用    图8  见第25页膨润土止水条、防水浆的配合使用图9  见第25页膨润土防水浆的配合使用（收口）　　(2)膨润土防水浆　　是一种浆状的膨润土，主要应用于膨润土防水毯材料收边及管线穿越防水层时的补强处理。
　　天然膨润土按化学成分可分为钠基和钙基两大类。
　　(8)反贴法施工　　所谓“反贴法施工”，是指膨润土防水毯可施工于围护挡土结构上，例如，木板围护桩，钢筋混凝土钻孔灌注桩，和钢板围护桩等，以达到“外防内贴”的防水效果。
　　到了90年代，膨润土防水毯有了最新型号的产品，即上文提到的DS型号，它是在有纺土工布一侧加烫了一层高密度聚乙烯薄膜(HDPE)。
图3  见第25页结构底板处搭接详图          图4  见第25页膨润土防水毯搭接及钢钉固定间距图5  见第25页施工缝处防水毯的预留搭接及临时保护     图6  见第25页膨润土止水条及防水粉的配合使用　　(5)破损的防水毯的修补　　对于有破损的防水毯，经过修补仍可利用，方法是：另裁一块防水毯补在破损孔洞处，用钢钉固定；此另裁防水毯的边缘，应大于孔洞边缘的300mm以上。
 图片4  见第22页防水凝胶体图片5  见第22页早期的膨润土防水板3 材料发展历史　　1963年，第一代膨润土防水材料膨润土防水板面世，并投入工程使用。
　　鉴于该材料在5号线的应用取得了较好的工程和经济效益，在2004年底开工的地铁4、10号线工程中，膨润土防水毯在桩支护明挖结构类型的防水施工中，又有了更大规模的使用，我们相信并期待着它更出色的表现。
见节点图图1。
事实上，有许多大的防水材料供应商试图参与到这些项目中，最终，只有极少数的能够获得极严格的技术认证，从而参与到项目之中。
适用于施工环境较差（地下水压较大、有化学污染等）、防水要求更高的地下工程。
　　(1)卸货时可使用铲车或吊车等机械设备，同时以工字钢和金属支架作为铺助工具。
这段延长线位于马里兰州乔治王子郡，并且是这个郡第一条经过鲍威（Beltway）地段的地铁线（1－495）。
这种产品一经问世，便在地下工程中大量应用，其中就包括著名的纽约世贸大厦。
具体要求见人工沙石成套加工设备图2及图3。
使用时的涂抹厚度为18mm，见图7～图9。
（参见图标图集02J301）　　(3)良好的防水耐久性　　膨润土防水毯的使用年限为150年。
在一般情况下，钠基膨润土较钙基膨润土的理化性能和工艺性质优越，主要表现在：吸水速度慢，但吸水率与膨胀倍数大；阳离子交换量高；在水介质中分散性好，胶质价高；加热稳定性好等。
　　(3)希腊雅典地铁（3号线）　　业主：雅典市政府（City of Athens）　　承包商：雅典地铁承包联合体（Athens Metro Joint－Venture）　　施工方：雅典地铁承包联合体（Athens Metro Joint－Venture）　　项目面积：7.5万平方米　　希腊雅典为了准备2004年奥运会，建设了数条新的地铁线路，膨润土防水毯在其中许多新建隧道和车站的防水工程中得到应用。
7.3材料的堆放，保存要求　　对于宽幅的膨润土防水毯（5.0m宽），我们建议采用以下的堆放、保存方法。
　　* 对于穿墙管线、地下桩头等穿过防水层的部位处理简便。
此外，膨润土防水产品系列还包括：膨润土止水条、膨润土防水浆和膨润土防水粉等。
　　(2)低透水性　　天然的钠基膨润土具有遇水膨胀的天然特性，且膨胀倍率高；当它的膨胀受到局限时，可以形成一道致密的不透水胶凝体，透水系数为5 10-9cm/s，接近滴水不漏。
防水毯以钢钉和垫片固定，并且，在所有的混凝土施工缝处，使用了膨润土止水条。
膨润土（图片1）是火山喷发后的火山灰沉积物，受到凝灰岩的积累作用或者玻璃岩的热水作用而形成的一种无机粘土矿物，学名叫蒙脱石（Montmorillonite）。
7.4 配套材料的使用　　我们建议在使用膨润土防水毯施工的同时，配合使用几种膨润土类辅料，以达到最佳的防水效果。
采取现浇隧道施工的方法，整个膨润土防水毯将紧密的粘贴在混凝土上。
膨润土防水毯有效的克服了膨润土防水板的一些施工缺点，使其在地下结构水工程中得到了更为广泛的应用。
见图5。
通过工程应用，材料的施工简便性得到了工程各方的高度评价，再加上材料本身的优异性能，在已经完工的5号线大部分车站主体工程中，未发生任何渗漏现象。
7.2 VOLTEX　DS “防滴”膨润土防水毯铺设的基本要求　　(1)朝向面的问题　　施工时，高密度聚乙烯（HDPE）面为迎水面，有纺土工布面向现浇钢筋混凝土一侧。
图片1  见第22页膨润土图片2  见第22页膨润土防水毯图片3  见第22页DS型号产品断面2 防水原理　　天然钠基膨润土的基本性能取决于蒙脱石的矿物特性，一般具有良好的粘结性、膨胀性、胶体分散性、悬浮性、吸咐性、催化活性、触变性和阳离子交换性能等等。
　　膨润土防水毯可以和现浇混凝土结构紧密地连接，从而有效地阻止了窜水。
　　(1)膨润土止水条　　由天然钠基膨润土和丁基橡胶组成，适用于现浇混凝土施工缝处。
安装施工速度快，只要将整卷的材料铺展在隧道上并可直接锚固在工字钢和钢结构上。
国内也有应用膨润土防水板防水的成功案例，如：北京展览中心酒店，上海希尔顿酒店，大连富丽华酒店等。
　　膨润土防水毯因其具有与混凝土连续粘接的能力，且有幅宽大的优势（4.5米宽，38米长）而应用于此项目。
。
　　(4)搭接预留及临时保护　　膨润土防水毯在混凝土施工缝处的预留搭接尺寸应大于500mm,且应用1mm厚的钢板或塑料板进行临时保护，以防止进行下一步结构施工时损坏甩头部分。
天然钠基膨润土的膨胀力特强，其原因是膨润土具有物理化学性强，结合水的能力强等特性，通常在与水接触24h开始水化，膨胀4～5倍，48h水化完成，变成原来颗粒体积的10～15倍甚至30倍的凝胶体（图片4）。
8 典型案例　　(1)北京地铁（5、4、10号线）　　业主：北京市轨道交通建设管理有限公司　　设计：城建设计研究院、北京市政设计研究院　　承包商：中铁隧道集团、北京城建集团、北京住总等　　项目面积：38万平方米　　膨润土防水毯在北京地铁的应用开始于2003年。
　　(3)基面平整度及干燥度的要求　　防水基面应清洁、坚实、平整、其平整度应符合　　D/L=1/6～1/10　　D──基面相邻两凸面间凹进去的深度   　　L──基面相邻两凸面间的距离    对于不满足上述要求的基面，要用水泥砂浆进行修补找平。
使用时，惯性振动给料机应注意以下几点。
所以，对于施工过程中，由于意外原因而对材料产生的微小损坏，不会对材料的防水效果产生根本的影响，这也是立面上可用钢钉固定的原因。
香港应用美国的膨润土防水板防水的地下室，地铁的工程已达几百项。
而且，材料安装简单，速度快，所需劳动力成本低。
 图片6　见第23页建筑物地下室图片7  见第23页地铁隧道5 膨润土防水毯的材料特点　　(1)膨润土防水毯是一种环保建材　　由于材料的组成成分膨润土是一种天然黏土物质，不会对周围环境产生任何污染，所以它是完全的环保材料。
　　* 施工缝基面应清扫干净，无杂物　　* 止水条可用WB专用胶水或钢钉固定，钢钉固定间距＠200～300　　* 接头处可对接　　* 对于止水条和基面间的微小空隙，只需用手下压止水条，压紧即可。
                                  　　　　 捷高科技（苏州）有限公司　　郑勇亚1 材料简介  　膨润土防水毯是一种地下结构防水材料。
　　到了上世纪80年代，在膨润土防水板的基础上研制成膨润土防水毯。
此钢板或塑料板可用钢钉固定。
首先在地铁5号线的部分风井和风道的防振动筛水工程中使用，后在刘家窑、东单、东四等桩支护明挖车站的底板和侧墙部位，以及天磁区间左线暗挖隧道得以较大规模的应用。
这种凝胶体像一堵防水墙，能阻止其他水分渗入，其渗透系数可减至1 10-9cm/s以下，接近滴水不漏。
施工基面要求无明流水或积水，否则，要进行堵漏或排水后方可施工，而对于湿潮的基面，则不需要的特别处理。
　　据不完全统计，膨润土防水材料自它问世以来，在世界各地的地下结构防水工程中，使用总量已超过8,000万平方米。
　　(6)有效阻止窜水　　膨润土防水毯有纺土工布一侧的纤维能够和现浇混凝土有效地结合成一体，再加上膨润土遇水膨胀后形成的致密的胶凝体，从而有效地阻止了在防水层和结构主体之间的窜水现象。
　　(7)能适应混凝土结构的伸缩变形　　由于材料是自然搭接，所以，材料的延展性及适应混凝土结构伸缩变形的能力，要比粘接或焊接的材料好得多。
首先是因为膨润土是一种天然黏土物质，不存在老化问题；其次，它同时也是无机物，不会受到地下任何物质的侵蚀；最后，它遇水膨胀的过程是可逆的，干湿循环不影响它的防水功效。
　　(5)具有自愈修补裂隙的功能　　地下工程施工条件复杂，许多防水材料在施工过程中容易被扎破、穿孔，而失去防水效果；但膨润土防水毯却能适应这种施工条件，这是由于天然钠基膨润土具有独有的高膨胀性，使其能修补细小的裂缝空隙。
具体做法是：在阴角处先均撒5mm厚的膨润土防水粉，再铺设膨润土防水毯，见图6。
它秉承了膨润土遇水膨胀的天然特性，能有效的解决施工缝的渗漏问题；且避免了传统PVC橡胶止水带安装工序烦琐的特点，达到理想的止水效果。
所以，可用做防水材料使用的只能是天然钠基膨润土。
　　雅典是近海城市，土质差，地下水位高。
图1  见第24页VOLTEX  DS膨润土防水毯断面构造及铺设朝向示意图         图2  见第24页VOLTEX  DS膨润土防水毯铺设搭接方向示意图  　　(3)钉子固定间距的要求　　搭接缝处钉子固定间距＠300，一般处＠500，见图4。
　　(2)下料要求　　成品出厂的膨润土防水毯规格较大（幅宽可达5.0m），在现场施工时可任意裁割，但裁割下料时应遵循以下原则：在机械或人力施工较方便的情况下，应尽量减热风风机少搭接及避免在阴阳角处搭接。
美国在随后30年间所新建的地铁主要用膨润土防水板防水，其底板、立墙顶部均包满了膨润土防水板，经济效益显著。
　　(3)膨润土防水粉　　是粒状天然钠基膨润土，用于阴角等需要特别护的地方。
项目的隧道部分大约1英里长。
　　* 不需要找平层及保护层。
最新型号产品，又在有纺土工布一侧加烫了一层高密度聚乙烯薄膜，适用于施工环境较差（地下水压较大、有化学污染等），防水要求更高的地下工程（图片3）。
对于暗挖隧道顶拱部位的固定，采用了图片所示的脚手架系统。
　　(4)堆放时，用塑料布覆盖，以防雨淋。
它是由天然钠基膨润土，加上两层土工织物（一层有纺土工布、一层无纺土工布）包裹，以专利针织加固而成（图片2）。
6 材料主要性能指标　　目前，有关膨润土防水毯的主要性能指标是按照ASTM(美国材料试验协会标准)进行测试的，主要有膨润土的膨胀指数，透水系数，剥离强度等，具体参见下表： ┏━━┳━━━━━━━━━━━━━┳━━━┳━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━┓ ┃ 序 ┃                          ┃      ┃        参数值      ┃　　　　　　　　　　┃ ┃    ┃            性能          ┃ 单位 ┃  （按企标Q320500   ┃      测试方法      ┃ ┃ 号 ┃                          ┃      ┃   CET6－2004） 　　┃                    ┃ ┣━━╋━━━━━━━━━━━━━╋━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫ ┃  1 ┃            厚度          ┃ mm   ┃        6.4         ┃                    ┃ ┣━━╋━━━━━━━━━━━━━╋━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫ ┃  2 ┃天然钠基膨润土单位面积质量┃kg/m2 ┃       ≥5.5        ┃     ASTMD5993      ┃ ┣━━╋━━━━━━━━━━━━━╋━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫ ┃  3 ┃     膨润土膨胀指数       ┃ml/2g ┃        ≥24        ┃     ASTMD5890      ┃ ┣━━╋━━━━━━━━━━━━━╋━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫ ┃  4 ┃   导水系数（渗透系数）   ┃ cm/s ┃    ≤5×10^-10     ┃     ASTMD5084      ┃ ┣━━╋━━━━━━━━━━━━━╋━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫ ┃  5 ┃         抗静水压         ┃  m   ┃        ≥70        ┃     ASTMD5385      ┃ ┣━━╋━━━━━━━━━━━━━╋━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫ ┃  6 ┃      抗拉强度（径向）    ┃  N   ┃        ≥530       ┃     ASTMD4632      ┃ ┣━━╋━━━━━━━━━━━━━╋━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫ ┃  7 ┃         穿刺强度         ┃  N   ┃        ≥620       ┃     ASTMD4833      ┃ ┣━━╋━━━━━━━━━━━━━╋━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫ ┃  8 ┃     混凝土面剥离强度     ┃KN/m2 ┃        ≥2.6       ┃     ASTMD903       ┃ ┣━━╋━━━━━━━━━━━━━╋━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫ ┃  9 ┃ 高密度聚乙烯薄膜（HDPE） ┃  N   ┃        ≥65        ┃     ASTMD903       ┃ ┃    ┃         剥离强度         ┃      ┃                    ┃                    ┃ ┣━━╋━━━━━━━━━━━━━╋━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫ ┃ 10 ┃        针织剥离强度      ┃  N   ┃        ≥65        ┃     ASTMD903       ┃ ┣━━╋━━━━━━━━━━━━━╋━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫ ┃ 11 ┃          延伸率          ┃  %   ┃         20         ┃     ASTMD4632      ┃  ┣━━╋━━━━━━━━━━━━━╋━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫ ┃ 12 ┃         低温弹性         ┃  ℃  ┃        －32        ┃     ASTMD2594      ┃ ┗━━┻━━━━━━━━━━━━━┻━━━┻━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━┛7 施工工艺7.1施工前的准备工作及要求：　　(1)施工机具　　施工膨润土防水毯的机具较为简单，主要有：裁割防水毯用的裁纸刀；固定防水毯用的长度27～40mm的水泥钉及边长30mm的金属垫片；射钉枪或铁锤；用于临时保护防水毯的厚度为1mm的白铁皮或塑料板；涂抹膨润土防水浆的抹子。
　　* 无需专业防水施工人员从事安装作业。
　　(3)地点最好选择在平坦，干燥的地方，可最多重叠堆放4层，堆放时，下层使用垫块。
材料大多是铺设在喷射混凝土基面，只是在铺设前，对其表面严重的凸起或凹陷用水泥砂浆进行简单的处理。
　　(4)施工简便　　* 无需在混凝土施工基面上做任何前期处理，也可直接安装在夯实的土层上。
4 膨润土防水毯的应用范围　　膨润土防水毯主要应用范围、部们如下：建筑物地下室的结构外包防水；建筑物基坑围护结构面的防水；如钻孔灌注桩，钢板桩，木板围护桩等的防水（图片6）。
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