董士文
(青島市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站,山東 青島 266071)
改變傳統(tǒng)設(shè)計理念根治地下工程滲漏通病
董士文
(青島市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站,山東 青島 266071)
筆者通過近年來對地下防水工程設(shè)計和應(yīng)用實踐,提出了“以剛性為主,柔性為輔”的新地下防水結(jié)構(gòu)體系設(shè)計理念,對解決地下防水工程的滲漏問題起到了關(guān)鍵作用。
防水結(jié)構(gòu)體系設(shè)計;剛性防水體系;柔性防水體系
據(jù)調(diào)查,目前我國新建的民用和公共建筑地下部分的滲漏問題,在工程建設(shè)期間和交付使用前后都普遍存在,在有些地區(qū)甚至高達(dá) 90% 以上。這些因設(shè)計方案、材料使用或施工措施不當(dāng)所引起的各種滲漏,近年來有越演越烈的趨勢,有些工程因滲漏所引發(fā)的問題還相當(dāng)嚴(yán)重。對已發(fā)生滲漏的在建工程的處理工作,質(zhì)量責(zé)任界定往往比較復(fù)雜且困難重重,相關(guān)建設(shè)各方也存在較大爭議,有的甚至引發(fā)經(jīng)濟(jì)官司而對簿公堂。同時對這些滲漏的處理和修復(fù)工作也有一定的技術(shù)難度,治理修復(fù)耗時費(fèi)力,所需費(fèi)用也比較昂貴,對工程的建設(shè)方往往會造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。這些問題的發(fā)生,近年來一直困擾著業(yè)界的工程技術(shù)和管理人員,并引起各地行業(yè)主管部門的注意和重視。
根據(jù)多年的調(diào)查研究、工程實踐和治理經(jīng)驗認(rèn)為,從工程技術(shù)角度來看,目前拿出解決問題的正確方法并不難,而且已經(jīng)有了一些好的解決方案和實踐經(jīng)驗。但要徹底根治上述問題發(fā)生,則應(yīng)從源頭抓起,即從設(shè)計方案著手來解決則比較科學(xué)合理。經(jīng)多年工程實踐證明,這些新的設(shè)計方案既經(jīng)濟(jì)又實用,而且設(shè)計、材料和施工現(xiàn)場操作都并不復(fù)雜。但要落實這些新方案,要首先改變傳統(tǒng)的防水設(shè)計理念,甚至要改變相關(guān)設(shè)計和施工規(guī)范中一些不合理的規(guī)定,并把目前存在理論誤區(qū)的設(shè)計方案糾正過來。這就需要我們的建設(shè)主管和相關(guān)職能部門關(guān)注此類問題,并通過相關(guān)規(guī)范的修訂,宣傳更新設(shè)計理念,支持該項新技術(shù)推廣應(yīng)用工作,使之見諸成效。
總之,對于防止地下混凝土工程的滲漏,選擇科學(xué)、合理和可行的設(shè)計方案是十分重要的,同時,使用合格的建筑材料和選用正確的施工方法也是必不可少的,這對于滿足工程長期的使用功能要求,以及今后因滲漏發(fā)生的維護(hù)費(fèi)用和使用壽命都是非常關(guān)鍵的。
近幾年來,隨著新材料的推廣應(yīng)用和技術(shù)進(jìn)步,促使我們以全新的角度對原有建筑工程地下混凝土防水體系的設(shè)計理念,以及技術(shù)特性和優(yōu)、缺點(diǎn)進(jìn)行了總體分析和研究,指出了傳統(tǒng)防水體系設(shè)計方面存在的一些誤區(qū)和缺陷,并打破傳統(tǒng)的“一剛一柔”的保守防水理念,提出了以“剛性為主,柔性為輔”的防水結(jié)構(gòu)體系設(shè)計的新理念[1]。
新設(shè)計理念根據(jù)目前防水新材料、新技術(shù)方面的應(yīng)用效果和實踐經(jīng)驗,提出了注重結(jié)構(gòu)剛性自防水的防水結(jié)構(gòu)體系設(shè)計新觀點(diǎn)、新方案,并指出地下混凝土自身防水是解決問題的關(guān)鍵,并根據(jù)防水等級和設(shè)計要求,輔以與混凝土基層具有粘結(jié)牢固、且不會引起防水層層間竄水的、剛性或剛?cè)嵝偷姆浪繉酉嘟Y(jié)合的防水結(jié)構(gòu)體系設(shè)計方案,放棄使用各類改性瀝青基和橡膠類防水卷材做外防水層的傳統(tǒng)設(shè)計方案。
2.1 混凝土剛性防水體系的防水機(jī)理
主要是通過封閉混凝土中水泥砂漿內(nèi)部的毛細(xì)孔和孔洞缺陷等連通的孔隙結(jié)構(gòu),來達(dá)到防水的目的。根據(jù)所用材料不同,封閉微孔的方式也不同。
其一,利用混凝土外加劑(如防水劑及水泥基滲透結(jié)晶性防水材料中的活性化學(xué)物質(zhì))在水的作用下,與未水化水泥顆粒所形成的不溶于水的凝膠體,來填充混凝土內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)或微裂縫。
其二,利用外加劑(如膨脹劑)或膨脹水泥中的無機(jī)膨脹結(jié)晶組分,填充水泥石水化硬化初期的孔隙結(jié)構(gòu),提高了混凝土內(nèi)部的密實度,堵塞透水通道。
其三,利用水性高分子聚合物滲透和填充到水泥石的孔隙結(jié)構(gòu)中(如聚合物混凝土和聚合物水泥防水砂漿、聚合物乳液防水涂料和聚合物水泥防水涂料),直接封閉透水通道。
2.2 剛性防水材料的特點(diǎn)和種類
剛性防水材料主要是指將防水材料摻入混凝土和水泥砂漿中,或?qū)⑵渑涑蓾{料涂刷(抹)或滲透于混凝土或水泥砂漿表面,與其共同組成剛性自防水結(jié)構(gòu)體系的材料。它們主要包括:
(1)混凝土、砂漿的外加劑(如:各種混凝土、砂漿防水劑、膨脹劑、引氣劑和減水劑等)。注:完全剛性。
(2)水性高分子聚合物樹脂(如:改性乙烯—醋酸乙烯乳液 EVA、丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯和環(huán)氧樹脂、可分散乳膠粉、有機(jī)硅橡膠等)。注:剛?cè)峥烧{(diào)。
(3)水泥基防水材料(如防水寶、確保時和水不漏等)。注:完全剛性。
(4)水泥基滲透結(jié)晶型防水材料,簡稱 CCCW。注:完全剛性,并有自修復(fù)混凝土微裂縫的功能。
2.3 混凝土剛性防水體系的優(yōu)缺點(diǎn)
(1)優(yōu)點(diǎn):在混凝土或水泥砂漿內(nèi)部形成了自身整體的防水能力,從微觀結(jié)構(gòu)上看,處處都形成可靠的防水屏障。
(2)缺點(diǎn):不能適應(yīng)應(yīng)力變形所引起的混凝土或水泥砂漿裂縫的發(fā)生。
但該體系發(fā)生裂縫引起滲漏時,要進(jìn)行修復(fù)是非常簡單的,且費(fèi)用也較低。對該體系通常采取綜合堵漏的處理方法,作為出現(xiàn)滲漏的補(bǔ)充防范手段。
2.4 解決方案及說明
當(dāng)前最簡單和最省錢的解決方案,就是在設(shè)計時不使用(或淘汰)瀝青基或橡膠類防水卷材做地下混凝土的外防水層,而只使用普通硅酸鹽水泥和混凝土復(fù)合防水劑,來配制高質(zhì)量的自防水混凝土作為防水設(shè)防,必要時輔以聚合物水泥(乳液)防水涂料或水泥基滲透結(jié)晶型防水材料做補(bǔ)充,以提高系統(tǒng)的防水等級。
說明一:為什么要淘汰防水卷材
眾所周知,傳統(tǒng)的地下混凝土工程的防水設(shè)計,一般要將防水卷材做在混凝土底板的墊層上面,形成一層膜防水層,再將混凝土結(jié)構(gòu)底板澆筑在防水層之上,這種設(shè)計方案已經(jīng)延續(xù)了幾十年,很少有人提出異議。但實踐證明,在工程的實際使用中,這層防水卷材是不可能承受結(jié)構(gòu)混凝土底板與混凝土墊層之間的壓應(yīng)力的,此時防水卷材被建筑物上部重量傳遞下來的力完全擠壓破壞了,早已失去整體防水層的作用了。
因此,地下混凝土工程的防水設(shè)計只能采用剛性防水為主的防水結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計方案,所以做好混凝土自身的防水才是關(guān)鍵所在。
說明二:為什么要用混凝土防水劑。
因為防水劑在混凝土中與未水化的水泥顆粒反應(yīng)產(chǎn)生的是微膨脹不溶于水的凝膠體,其防水效果是持久可靠的。而有些工程上使用的膨脹劑所產(chǎn)生的是相對不穩(wěn)定的礦物結(jié)晶體,僅有短期效果,而且應(yīng)用條件也是有限的,用其做混凝土防水是錯誤的,效果較差風(fēng)險很大,尤其是在混凝土的耐久性方面是十分不利的[2]。因此,在設(shè)計自防水混凝土?xí)r應(yīng)優(yōu)先考慮使用混凝土防水劑而非膨脹劑。
說明三:防水設(shè)計規(guī)范的限制
規(guī)范規(guī)定對地下工程的防水設(shè)計,除了必須有自防水混凝土這道防水措施之外,還要有附加外防水層的設(shè)計要求,而且強(qiáng)調(diào)要做到剛?cè)嵯酀?jì),這就是傳統(tǒng)設(shè)計的“一剛一柔”的防水設(shè)計理念。在現(xiàn)實中,由于往往不太重視對自防水混凝土的設(shè)計和施工要求,而所做的柔性防水層又出了上述差錯,這就是我們現(xiàn)在地下工程滲漏問題嚴(yán)重的根源所在。
綜上所述,地下混凝土防水工程要做好自防水混凝土是關(guān)鍵,而自防水混凝土的關(guān)鍵是選用何種混凝土外加劑。
目前,解決自防水混凝土的設(shè)計方案有如下幾種:
(1)采用復(fù)合防水劑配制自防水混凝土的方案。通常是將混凝土防水劑與一些高效減水劑或泵送劑復(fù)合使用,替代膨脹劑和其他減水劑的方案。目前工程應(yīng)用效果比較好的是混凝土防水復(fù)合液(如北京大胡子商標(biāo)的產(chǎn)品),在全國和山東省已有眾多工程應(yīng)用,效果良好。
(2)是用水泥基滲透結(jié)晶型防水材料。如中核公司的2000 或加拿大進(jìn)口的 XYPEX(賽柏斯)等,摻入混凝土或在其表面涂刷使用,使其活性成分激發(fā)混凝土中的水泥顆粒,形成新的凝膠物質(zhì)封閉混凝土內(nèi)部的微孔結(jié)構(gòu),達(dá)到防水目的。但此方案有時因材料價格較貴,防水費(fèi)用相對較高。
(3)選用與混凝土粘結(jié)力好、不會引起結(jié)合(粘接)層間竄水的剛?cè)嵝曰騽傂裕ㄈ缇酆衔锼啵ㄈ橐海┓浪苛虾途酆衔锼喾浪皾{等)防水材料,涂(抹)敷在混凝土表面,起到防水層的作用。這些材料可以與基層混凝土結(jié)合牢固,甚至可以滲透到混凝土的表層內(nèi)部,但對混凝土基層的整體性能要求較高,一般可以作為附加的輔助防水措施使用。
上述做法的共同優(yōu)勢都是防水材料與混凝土基層結(jié)合形成一個整體的防水機(jī)制,即使防水系統(tǒng)個別部位(如結(jié)構(gòu)因溫度或受力變形引起的開裂等) 破壞致使?jié)B漏發(fā)生,也不會引起像柔性卷材防水系統(tǒng)那樣發(fā)生大面積滲漏,而且堵漏和維修操作簡便,費(fèi)用也較低。
因此,我們建議應(yīng)從設(shè)計著手,直接采用第一種方案,即用復(fù)合防水劑及其設(shè)計方案,在混凝土施工時就配制優(yōu)質(zhì)的自防水混凝土,做好混凝土自身的剛性防水體系。如設(shè)計有需求時,再輔以第二或第三種方案中涂層的一種,以提高地下混凝土的防水等級和可靠性。
這樣做的優(yōu)勢是只稍微增加或基本不增加現(xiàn)澆自防水混凝土的成本,并節(jié)省了原設(shè)計防水卷材的費(fèi)用,或者將其換成了更可靠的防水涂層材料,而且施工技術(shù)和條件比防水卷材要求低、速度快、質(zhì)量好、綜合造價低、后期維護(hù)費(fèi)用少,建設(shè)方比較容易接受。
(1)地下混凝土工程發(fā)生滲漏的現(xiàn)象多種多樣,情況也比較復(fù)雜。在制定處理方案時,應(yīng)仔細(xì)分析,判明原因,再對癥處理。尤其是對底板和側(cè)墻的裂縫處理應(yīng)十分謹(jǐn)慎,不要輕易使用水性聚氨酯等有機(jī)聚合物的壓力灌漿材料堵漏。應(yīng)查看裂縫的位置與受力關(guān)系,盡可能選用水泥基滲透結(jié)晶型防水材料進(jìn)行堵漏和防水處理,使修復(fù)后的混凝土能通過自愈形成同類材料的結(jié)構(gòu)整體,不要留下結(jié)構(gòu)方面的隱患。
(2)對于地下混凝土防水設(shè)計方案中,在自防水混凝土表面設(shè)計選用聚合物水泥(乳液)防水涂料做防水附加層時,此時該附加層一般可以設(shè)計做在混凝土的背水面上[3],這樣施工簡便,不影響工期,費(fèi)用也較低。若地下水對混凝土有腐蝕性時,再做在迎水面上,以保護(hù)混凝土不受侵蝕。
地下工程自防水混凝土采用復(fù)合防水劑配制的設(shè)計方案,在工程實踐中已是應(yīng)用多年的成熟技術(shù)。但是要推廣應(yīng)用該技術(shù)的關(guān)鍵問題是,目前我們的設(shè)計、建設(shè)、施工和監(jiān)理單位的工程技術(shù)人員能否及時更新觀念,淘汰落后的傳統(tǒng)防水材料和防水設(shè)計方案,科學(xué)、大膽、積極地采用國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范所推薦的,具有綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益、綠色環(huán)保和節(jié)約資源的防水結(jié)構(gòu)體系設(shè)計新方案、新材料、新技術(shù)。希望建設(shè)主管部門及相關(guān)職能部門在防水技術(shù)規(guī)范編制修訂時,能給予此類方案以有力支持,并通過總結(jié)已完成工程的經(jīng)驗,組織對該技術(shù)新的示范工程項目。早日破除舊設(shè)計思想的束縛,普及相關(guān)先進(jìn)的設(shè)計新理念,積極推廣應(yīng)用自防水混凝土的先進(jìn)技術(shù),為國家節(jié)約原材料,提高工程質(zhì)量、節(jié)約工期和工程造價早見成效和作出貢獻(xiàn)。
[1] 董士文.新型防水材料的應(yīng)用和傳統(tǒng)防水設(shè)計理念的更新[J].建筑技術(shù),2011(7): 611-613.
[2] 董士文.自防水混凝土外加劑使用限制條件的探討 [J].混凝土,2005(4): 12-16.
[3] 李書山,熊稚軍,鄧天寧.地下室底板柔性外防水層防水作用商榷[J].中國建筑防水,2014(10): 20-22.
[通訊地址]青島市香港西路 39 號世紀(jì)大廈 29 層(366071)
董士文(1952—),男,高級工程師,青島市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站,從事建筑墻體材料、防水材料和保溫材料、建筑結(jié)構(gòu)工程及施工技術(shù)等方面的研究。