引水隧洞衬砌混凝土抗渗等级提升的防水剂应用效果

一、引言

引水隧洞作为水利工程的关键组成部分，其衬砌混凝土的质量关乎整个工程的安全与稳定运行。在实际运行中，地下水等因素易对衬砌混凝土造成侵蚀，而抗渗性能不佳会引发渗漏等诸多问题，严重影响隧洞的耐久性与功能性。因此，提升衬砌混凝土的抗渗等级至关重要。

鉴于此，本研究旨在聚焦不同类型防水剂在引水隧洞衬砌混凝土中的应用效果。通过深入分析各类防水剂的特性及实际作用，探究其对混凝土抗渗性能的改善情况，以期为合理选用防水剂、有效提升衬砌混凝土抗渗等级提供科学依据，保障引水隧洞高质量、长久地发挥作用。

二、常用防水剂介绍

2.1 FK 防水剂

FK 防水剂含多种有机高分子聚合物及活性物质，能与水泥水化产物反应，在混凝土内形成致密防水层。它分散性好，均匀分布于混凝土中，可阻止水分子渗入，还能提升和易性，利于施工，助力提升自防水性能。

2.2 DPS 永凝液防水剂

DPS 永凝液防水剂为无机水性渗透结晶型材料，凭借独特小分子结构，可深入混凝土孔隙、毛细孔，与游离氢氧化钙等反应生成不溶性结晶体，填充孔隙，增强密实度，提高抗渗能力，对混凝土结构稳定性也有积极作用。

2.3 ZF 渗透结晶型防水剂

ZF 渗透结晶型防水剂含特殊活性化学物质，遇水激活后，会在混凝土孔隙、裂缝处生成针状结晶体。这些结晶体不断生长、堆积，既能堵塞渗水通道提高抗渗压力比，又具备自修复能力，可应对细微裂缝，维持良好抗渗性能。

2.4 其他自愈防水剂

部分自愈防水剂靠特殊胶凝材料及活性成分，在混凝土出现裂缝或孔隙时，自动进行水化反应，生成新物质填充缺陷，提升抗渗等级，保障结构完整与防水效果。

三、防水剂对混凝土抗渗性能的改善作用及机理

3.1 FK 防水剂

提升自防水性能表现为融入混凝土后，其有机高分子聚合物与水泥水化产物结合，构建细密防水层阻碍水侵入，原理是改变孔隙结构使其致密，减少渗水通道。

对耐久性影响上，增强抗渗性，减少水分携腐蚀性物质对钢筋及基体侵蚀，优化内部环境，抑制碱骨料反应，延长使用寿命。

3.2 ZF 渗透结晶型防水剂

能显著提高混凝土抗渗压力比，遇水激活物质生成结晶体，堆积堵塞渗水 通道，提升抗渗等级。

自修复能力是遇水激活活性成分，促使裂缝处生成新结晶体修补裂缝，因其活性物质能持续与水反应维持抗渗状态。

3.3 自愈防水剂

其特殊成分在孔隙处水化反应填充孔隙，使结构密实，减少水渗透路径，可提升抗渗等级至 P30 及以上。

共性是靠化学反应填充孔隙、修复裂缝提抗渗性能，差异在成分、反应速度、适用环境等，需依工程条件选用。

四、防水剂应用案例分析

4.1 工程案例一：应用 FK 防水剂的某引水隧洞项目

应用 FK 防水剂的某 1000 米引水隧洞项目，处于地下水位高、地质复杂区域。施工时按配合比将 FK 防水剂掺入混凝土，用常规浇筑工艺衬砌。使用后，混凝土抗渗等级从 P8 提至 P12，自防水效果显著增强。长期监测中，隧洞无明显渗漏，混凝土结构也未因地下水侵蚀出现剥落、开裂等问题，保障了结构安全，减少了维护成本，体现出 FK 防水剂在此类工况下提升抗渗等级的良好效果。

4.2 工程案例二：采用 ZF 渗透结晶型防水剂的引水隧洞实例

某引水隧洞面临较大水压且局部岩石裂隙发育，施工采用 ZF 渗透结晶型防水剂，施工操作简便，可涂刷或掺入拌合物。投入使用后，实测混凝土抗渗压力比提升约 100% ，运行中出现细微裂缝能凭借自修复能力短期内修复，隧洞保持良好抗渗状态，即便经历强降雨、水位变化等复杂情况仍稳定运行，彰显其应对复杂工况、提升抗渗及保障耐久性的优势。

4.3 工程案例三：使用自愈防水剂的相关工程情况

另一引水隧洞因有高抗渗要求及可能出现收缩裂缝问题，选用杜渗泰 ®DST- ΔA 微晶自愈防水剂，施工时严控添加量与搅拌均匀程度，按不低于 2Kg/m³ 剂量掺入。运营后，原本易渗漏部位因防水剂填充孔隙，抗渗等级达 P30 以上，避免了渗漏隐患。遇温度变化等引起的微小裂缝，防水剂能及时生成新物质填充，确保隧洞防水质量和长期稳定运行，凸显其提升抗渗等级的独特价值。

五、合理选用防水剂的要点及建议

5.1 考虑因素

首先，要充分考量工程所处的地质环境。例如，若处于地下水富含腐蚀性物质的区域，应优先选择抗腐蚀性能强的防水剂，像一些含有特殊抗腐蚀成分的渗透结晶型防水剂，能更好地应对复杂水质对衬砌混凝土的侵蚀，保障其长期抗渗性能。对于地质构造不稳定、岩石裂隙较多的地段，具有良好填充和修复功能的防水剂，如 ZF 渗透结晶型或自愈防水剂就更为合适，它们能有效应对因地质变动可能产生的裂缝，维持混凝土的密实性。

其次，隧洞面临的水压情况不容忽视。在高水压环境下，需要选用能够显著提高抗渗压力比的防水剂，确保混凝土衬砌可以承受相应的水压而不发生渗漏。此外，施工环境的温度、湿度条件也会影响防水剂的性能发挥，部分防水剂在低温或高湿度环境下施工效果可能受限，所以要结合实际施工条件来挑选适配的产品。

5.2 建议措施

在防水剂的选用方面，要依据工程的具体需求，通过对比不同防水剂的性能参数、过往应用案例等，精准选择最契合的防水剂。同时，严格把控防水剂的使用剂量，按照产品说明书及相关规范要求，通过精准计量确保其在混凝土中能发挥最佳效果，避免因剂量不足或过量影响抗渗性能。

在施工工艺上，要保证防水剂与混凝土充分均匀混合，对于涂刷型防水剂要确保涂刷均匀、无遗漏，且做好施工后的养护工作，为防水剂与混凝土充分反应、发挥作用创造良好条件。此外，还应建立完善的质量监控体系，在施工过程中及完工后及时检测混凝土的抗渗性能等指标，以便及时发现问题并采取补救措施，保障引水隧洞衬砌混凝土的防水质量达到预期标准。

六、结论与展望

研究表明，FK 防水剂、ZF 渗透结晶型防水剂及各类自愈防水剂，能从不同方面有效提升引水隧洞衬砌混凝土抗渗等级，或改善结构提升自防水能力，或靠自修复、孔隙填充增强抗渗性，合理选用使用对保障隧洞质量、安全及长期运行意义重大。

不过，当前研究仅分析常见防水剂应用效果，鉴于实际工程复杂，不同防水剂复合使用等仍需深入探究。后续应拓展研究范围，着重关注多防水剂协同作用机制，同时结合新型防水剂研发成果，持续优化衬砌混凝土防水方案，以此更好应对工程挑战，助力水利工程建设高质量发展。

参考文献：

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