建筑工程防水與混凝土

  前  言

  建筑防水工程中，混凝土與防水有著密切的關(guān)系，混凝土自身就是具有很好防水功能的材料，是防水工程體系中最為重要的材料之一。混凝土用于防水工程具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在耐久性、抗壓性能、抗沖擊破壞性能方面，是有機(jī)防水材料不可相比的。但混凝土也存在其明顯的弱點(diǎn)，如重量大、彎折性能差等，很多情況下無(wú)法將混凝土作為唯一獨(dú)立的防水層。因此，在建筑防水工程中，除了一些特殊工程外，通常提倡“剛?cè)峤Y(jié)合”的防水理念，將有機(jī)防水材料的柔軟性與混凝土的剛性相結(jié)合。

  一、有抗?jié)B要求的混凝土

  混凝土的抗?jié)B性能不僅是為了實(shí)現(xiàn)直觀的防水功能，更為重要的是，混凝土的耐久性主要由抗?jié)B性所決定。混凝土的堿－骨料反應(yīng)、鋼筋銹蝕、氯離子影響、有害物侵蝕等，都是在有水條件下才能進(jìn)行。在防水功能的作用方面，混凝土自身的抗?jié)B性為防水提供一個(gè)很好的前提，但實(shí)現(xiàn)防水功能還可以采用增加防水措施的方式實(shí)現(xiàn)。因此，混凝土的抗?jié)B性能對(duì)混凝土耐久性的重要程度遠(yuǎn)高于其防水功能。

  在建筑防水工程中，對(duì)混凝土有抗?jié)B要求的結(jié)構(gòu)主要有:地下工程;蓄水構(gòu)筑物;有防水要求的混凝土構(gòu)件和部位。

  地下工程,包括工業(yè)與民用建筑的地下室、防空工程、水底隧道、市政及公路隧道、地鐵等。

  蓄水構(gòu)筑物,包括蓄水池、游泳池、景觀水池、水塔等混凝土結(jié)構(gòu)。

  有抗?jié)B要求的混凝土構(gòu)件各部位,包括隧道混凝土管片、有抗?jié)B要求的特殊樓面結(jié)構(gòu)板等。

  建筑防水工程中，很多部位有防水要求，但并沒(méi)有對(duì)混凝土的抗?jié)B指標(biāo)提出要求。如屋面結(jié)構(gòu)混凝土板、衛(wèi)生間區(qū)域樓板、大型廚房區(qū)域樓板、混凝土外墻、陽(yáng)臺(tái)板、雨篷、工業(yè)廠房的大型屋面板、現(xiàn)澆或裝配式結(jié)構(gòu)的混凝土外墻板等。

  二、混凝土結(jié)構(gòu)自防水體系

  結(jié)構(gòu)自防水是建筑工程防水系統(tǒng)中的一種防水方法，在結(jié)構(gòu)自防水體系中，混凝土不僅是起到結(jié)構(gòu)受力的作用，同時(shí)起到圍護(hù)防水的作用?；炷两Y(jié)構(gòu)自防水是指：有防水要求的地下結(jié)構(gòu)工程或混凝土構(gòu)筑物，在不設(shè)置整體外加防水層的情況下，以混凝土自身的抗?jié)B性能為基本防水設(shè)防，通過(guò)對(duì)穿混凝土板管件周邊等部位的密封處理，設(shè)置變形縫等構(gòu)造措施，以減少不均勻沉降、混凝土收縮、溫差變形等引起的開(kāi)裂，達(dá)到以結(jié)構(gòu)混凝土防水為主的設(shè)防體系。結(jié)構(gòu)自防水體系還包括，在不設(shè)置整體外加防水層前提下，采取后注漿止水的工程，如預(yù)埋注漿管注漿止水、發(fā)生滲漏后對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行化學(xué)注漿止水的工程。

  結(jié)構(gòu)自防水系統(tǒng)不是指單一的抗?jié)B混凝土結(jié)構(gòu)，他是由多措施結(jié)合的一種防水體系，如為減少混凝土裂縫設(shè)置的后澆帶、變形縫、誘導(dǎo)縫；對(duì)可能開(kāi)裂的部位，預(yù)先埋置化學(xué)注漿管等。結(jié)構(gòu)自防水體系也會(huì)因結(jié)構(gòu)變形、施工質(zhì)量、設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)仍蚨l(fā)生滲漏。

  正因?yàn)橹T多原因均可引起混凝土結(jié)構(gòu)滲漏水，所以在《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》中都要求除了混凝土自身有抗?jié)B功能外，還必須進(jìn)行獨(dú)立的防水層設(shè)防。

  三、裝配式結(jié)構(gòu)與防水

  1、裝配式結(jié)構(gòu)的外墻板材質(zhì)，有混凝土板、輕質(zhì)混凝土復(fù)合板、復(fù)合保溫板等。裝配式結(jié)構(gòu)的外墻防水由四方面組成，一是預(yù)制板自身的抗水性能，二是板的拼縫采用防止雨水流入或被風(fēng)吹入的構(gòu)造措施，三是所有拼縫及門(mén)窗周邊縫隙用密封材料進(jìn)行防水密封處理，四是墻面其他掛件、空調(diào)孔洞等節(jié)點(diǎn)防水處理。由于墻面基本屬于無(wú)水壓狀態(tài)，所以，裝配式結(jié)構(gòu)的外墻防水以板塊拼縫構(gòu)造防水與密封防水相結(jié)合為主。

  2、大板結(jié)構(gòu)廠房及預(yù)制樓板結(jié)構(gòu)房屋近年來(lái)已很少設(shè)計(jì)了。在預(yù)制屋面板結(jié)構(gòu)中，防水系統(tǒng)主要由板縫密封處理與整體屋面防水材料防水的方法組成。在民用建筑中，多數(shù)預(yù)制板屋面在完成防水層鋪設(shè)后，上面還有保溫或細(xì)石混凝土等構(gòu)造層。工業(yè)廠房的預(yù)制板通常比較大，在預(yù)制構(gòu)件廠采用機(jī)械化制作與蒸壓養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度與質(zhì)量有很好的保證。在要求不高的廠房屋面，可以只對(duì)板縫進(jìn)行密封防水處理，或在密封防水的表面鋪貼一道200mm左右的卷材進(jìn)行防水。對(duì)要求較高的大板屋面，也有采用防水卷材整體防水與板縫密封防水相結(jié)合的防水體系。

  3、盾構(gòu)法是地鐵工程最主要的施工方法，隨著挖掘鉆頭的推進(jìn)，支撐隧道結(jié)構(gòu)的混凝土管片也隨即安裝，混凝土管片既是結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件，也是一道防水屏障。地鐵區(qū)間段的防水主要由混凝土管片自防水與管片拼縫密封防水組成，必要時(shí)還會(huì)采用各種注漿方法進(jìn)行輔助防水。由于地鐵的特殊環(huán)境要求，混凝土管片的質(zhì)量要求十分嚴(yán)格，其抗?jié)B等級(jí)根據(jù)埋深確定，但不得低于P8。管片拼縫防水主要采用高性能橡膠密封墊防水，成品的橡膠密封墊在管片安裝前固定在管片上，作為一個(gè)整體進(jìn)行管片安裝。

  四、混凝土與阻水

  在防水工程中，混凝土具有比普通砌體更好的整體性與抗水性能，在無(wú)水壓狀態(tài)下而又需要有一定的防水性能時(shí)，混凝土或防水砂漿起到了重要作用。在建筑物中，衛(wèi)生間等有水區(qū)域與無(wú)水區(qū)域的界隔，陽(yáng)臺(tái)與室內(nèi)的界隔，低跨屋面與高跨屋面的界隔等，采用一定寬度和高度的混凝土翻邊（一般高度200mm，寬度同墻），雖然這些混凝土翻邊不是采用抗?jié)B混凝土，只要有一定強(qiáng)度，正常澆搗密實(shí)，也能起到很好的阻水效果。

  五、混凝土在采用防水材料防水的系統(tǒng)中起到的作用

  在采用防水材料防水的工程中，即使混凝土沒(méi)有抗?jié)B等級(jí)，由于其有很好的剛度，對(duì)整個(gè)防水系統(tǒng)的穩(wěn)定性起到了很好作用。防水材料倚仗于混凝土基層和混凝土結(jié)構(gòu)，更好地發(fā)揮了材料防水的作用。

  當(dāng)防水涂料直接涂刷于混凝土結(jié)構(gòu)表面時(shí)，混凝土與防水材料實(shí)際上起到了一個(gè)共同作用的效果。防水涂料獨(dú)立承水壓力遠(yuǎn)不如背面有混凝土支撐時(shí)的承水壓力。同時(shí)，防水涂料與混凝土有很好的粘結(jié)性能，一旦防水涂料破損，不會(huì)在混凝土與防水涂料之間形成竄水界面，除非破損部位正好有裂縫通過(guò)，否則不會(huì)發(fā)生滲漏。所以，防水涂料直接涂刷于混凝土表面是防水材料與混凝土共同作用的有效組合。[Page]

  六、無(wú)機(jī)防水材料與剛性防水

  防水工程涉及的防水材料十分廣泛，從形態(tài)分有防水卷材、防水涂料、抹面用無(wú)機(jī)防水材料、抗?jié)B混凝土、密封材料、各種堵漏材料、瓦、膜結(jié)構(gòu)、金屬屋面等形式。從材料性質(zhì)可分為有機(jī)防水材料、無(wú)機(jī)防水材料、瀝青類(lèi)防水材料等。

  常用的無(wú)機(jī)防水及其相關(guān)的材料有：抗?jié)B混凝土、薄層無(wú)機(jī)防水材料、聚合物水泥防水砂漿、摻防水劑（粉）的普通防水砂漿、速凝堵漏材料等，這些防水材料的基本原材料是水泥。由于水泥制品自身的特點(diǎn)，如固化反應(yīng)過(guò)程通常伴隨著收縮、溫度變化產(chǎn)生體積變形、彎折強(qiáng)度相對(duì)較低等，在建筑工程中常會(huì)發(fā)生開(kāi)裂現(xiàn)象。我們將在應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生脆裂的防水材料稱(chēng)為剛性防水材料，由剛性防水材料構(gòu)成的防水系統(tǒng)稱(chēng)為剛性防水。

  根據(jù)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》要求，用于地下工程的混凝土圍護(hù)結(jié)構(gòu)必須采用抗?jié)B等級(jí)不低于P6（0.6MPa）的抗?jié)B混凝土?；炷恋目?jié)B等級(jí)與工程埋置深度相關(guān)，對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1。

  從近年來(lái)地下工程混凝土滲漏水狀況分析，由于混凝土抗?jié)B性能不夠而造成的滲水現(xiàn)象十分少見(jiàn)，最為普遍的是混凝土裂縫，其中最主要是由于混凝土收縮和溫差收縮所形成?；炷翉?qiáng)度雖然與抗?jié)B性能沒(méi)有線性關(guān)系，但隨著高強(qiáng)混凝土密實(shí)性的提高，抗?jié)B性能也相應(yīng)得到改善。

  隨著商品混凝土的全面應(yīng)用，混凝土質(zhì)量的穩(wěn)定性得到提高，但混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂現(xiàn)象卻比以前更加嚴(yán)重，經(jīng)分析可能由以下多方面原因造成：①為便于混凝土泵送，得到較大的坍落度，水膠比放大后，增加了混凝土失水收縮的量值；②為節(jié)約成本，原材料的品種和配合比被改變，使混凝土收縮量增加；③施工現(xiàn)場(chǎng)隨意加水，以增加可施工性，造成水膠比加大；④超長(zhǎng)超大結(jié)構(gòu)整體混凝土收縮總量過(guò)大，造成開(kāi)裂現(xiàn)象；⑤鋼筋配置不合理；⑥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，包括沉降差控制過(guò)大、單元分割過(guò)大等。除了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因外，混凝土自身質(zhì)量造成的開(kāi)裂占有主要比例。

  根據(jù)工程現(xiàn)狀，改善和控制混凝土收縮裂縫遠(yuǎn)比提高混凝土抗?jié)B性能重要。

  七、混凝土滲漏水治理

  混凝土滲漏水主要有三種形式，一是由于混凝土不密實(shí)產(chǎn)生的滲水現(xiàn)象；二是由混凝土收縮、變形產(chǎn)生的裂縫所引起的滲漏；三是混凝土孔洞漏水。滲漏水的治理應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)部位、施工條件、滲水程度進(jìn)行方案選擇，在所有方案中，迎水面防水是首選方案。

  混凝土密實(shí)度不夠?qū)е碌臐B水，可以采取背水面處理的方案。通常先將松散混凝土鑿除，再用堵漏止水材料及剛性無(wú)機(jī)防水材料進(jìn)行分層抹壓防水。

  無(wú)論是收縮產(chǎn)生的裂縫，還是結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生的裂縫，只要結(jié)構(gòu)已基本穩(wěn)定，均可采用壓力化學(xué)注漿的方法進(jìn)行堵漏防水。化學(xué)注漿堵漏所選用的材料通常是水溶性聚氨酯灌漿液或油溶性聚氨酯灌漿液。

  地下室孔洞漏水一般比較明顯，通常采用快速堵漏與化學(xué)注漿相結(jié)合的方法處理。

  八、防水與結(jié)構(gòu)安全

  滲漏水對(duì)結(jié)構(gòu)工程會(huì)造成一定程度的安全影響，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和某些特殊工程，滲漏造成的鋼筋銹蝕和混凝土耐久性下降，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌等災(zāi)難性后果。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的錨具遇水銹蝕后，可能會(huì)造成預(yù)應(yīng)力松弛，進(jìn)而造成荷載轉(zhuǎn)移而使其他預(yù)應(yīng)力筋受力增加而斷裂。

  混凝土結(jié)構(gòu)的滲漏水除了會(huì)造成建筑自身安全問(wèn)題外，還可能引起周邊關(guān)聯(lián)性安全問(wèn)題。如有腐蝕液體的蓄水池，由于結(jié)構(gòu)開(kāi)裂造成有毒有害物質(zhì)外泄污染；壩體等擋水結(jié)構(gòu)或地下水管裂縫，會(huì)造成水土流失而引起塌方或地面下沉等事故。

  因此，滲漏水不僅會(huì)造成建筑物使用功能的缺陷，更有可能對(duì)結(jié)構(gòu)安全和耐久性造成危害，應(yīng)引起各界的重視。

  九、結(jié)語(yǔ)

  防水工程與混凝土在建筑工程中，有著密切的相關(guān)性。混凝土除了自身就是一種優(yōu)秀而廉價(jià)的防水材料外，其他很多防水材料也是依附于混凝土結(jié)構(gòu)而成為一道完整的防水層。而外加防水層，不僅起到了防水功能，而且增加了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，特別在氯離子環(huán)境和有害介質(zhì)環(huán)境中，外加防水層對(duì)混凝土起到了很好的保護(hù)作用。因此，在地下工程防水中，我們提倡“剛?cè)峤Y(jié)合”的防水理念。

  隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，混凝土技術(shù)有可能做到在不設(shè)置外加防水層的情況下，完全由混凝土結(jié)構(gòu)完成防水的功能。工程材料界正在研究一種稱(chēng)之為“自修復(fù)混凝土”的技術(shù)，采用修復(fù)膠粘劑與混凝土材料相復(fù)合的方法，對(duì)開(kāi)裂混凝土進(jìn)行自我修復(fù)，并抑制裂縫的發(fā)展。希望混凝土界的科技工作者，為我國(guó)混凝土技術(shù)的發(fā)展研究出更多有利于防水工程的新材料、新技術(shù)。