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?;炷劣糜诜浪こ叹哂衅洫毺氐膬瀯荩谀途眯?、抗壓性能、抗沖擊破壞性能方面,是有機防水材料不可相比的。但混凝土也存在其明顯的弱點,如重量大、彎折性能差等,很多情況下無法將混凝土作為唯一獨立的防水層。因此,在建筑防水工程中,除了一些特殊工程外,通常提倡“剛柔結合”的防水理念,將有機防水材料的柔軟性與混凝土的剛性相結合。
一、有抗滲要求的混凝土
混凝土的抗滲性能不僅是為了實現直觀的防水功能,更為重要的是,混凝土的耐久性主要由抗滲性所決定?;炷恋膲A-骨料反應、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行。在防水功能的作用方面,混凝土自身的抗滲性為防水提供一個很好的前提,但實現防水功能還可以采用增加防水措施的方式實現。因此,混凝土的抗滲性能對混凝土耐久性的重要程度遠高于其防水功能。
在建筑防水工程中,對混凝土有抗滲要求的結構主要有:地下工程;蓄水構筑物;有防水要求的混凝土構件和部位。
地下工程,包括工業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。
蓄水構筑物,包括蓄水池、游泳池、景觀水池、水塔等混凝土結構。
有抗滲要求的混凝土構件各部位,包括隧道混凝土管片、有抗滲要求的特殊樓面結構板等。
建筑防水工程中,很多部位有防水要求,但并沒有對混凝土的抗滲指標提出要求。如屋面結構混凝土板、衛生間區域樓板、大型廚房區域樓板、混凝土外墻、陽臺板、雨篷、工業廠房的大型屋面板、現澆或裝配式結構的混凝土外墻板等。
二、混凝土結構自防水體系
結構自防水是建筑工程防水系統中的一種防水方法,在結構自防水體系中,混凝土不僅是起到結構受力的作用,同時起到圍護防水的作用?;炷两Y構自防水是指:有防水要求的地下結構工程或混凝土構筑物,在不設置整體外加防水層的情況下,以混凝土自身的抗滲性能為基本防水設防,通過對穿混凝土板管件周邊等部位的密封處理,設置變形縫等構造措施,以減少不均勻沉降、混凝土收縮、溫差變形等引起的開裂,達到以結構混凝土防水為主的設防體系。結構自防水體系還包括,在不設置整體外加防水層前提下,采取后注漿止水的工程,如預埋注漿管注漿止水、發生滲漏后對混凝土裂縫進行化學注漿止水的工程。
結構自防水系統不是指單一的抗滲混凝土結構,他是由多措施結合的一種防水體系,如為減少混凝土裂縫設置的后澆帶、變形縫、誘導縫;對可能開裂的部位,預先埋置化學注漿管等。結構自防水體系也會因結構變形、施工質量、設計不當等原因而發生滲漏。
正因為諸多原因均可引起混凝土結構滲漏水,所以在《地下工程防水技術規范》中都要求除了混凝土自身有抗滲功能外,還必須進行獨立的防水層設防。
三、裝配式結構與防水
1、裝配式結構的外墻板材質,有混凝土板、輕質混凝土復合板、復合保溫板等。裝配式結構的外墻防水由四方面組成,一是預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吹入的構造措施,三是所有拼縫及門窗周邊縫隙用密封材料進行防水密封處理,四是墻面其他掛件、空調孔洞等節點防水處理。由于墻面基本屬于無水壓狀態,所以,裝配式結構的外墻防水以板塊拼縫構造防水與密封防水相結合為主。
2、大板結構廠房及預制樓板結構房屋近年來已很少設計了。在預制屋面板結構中,防水系統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,多數預制板屋面在完成防水層鋪設后,上面還有保溫或細石混凝土等構造層。工業廠房的預制板通常比較大,在預制構件廠采用機械化制作與蒸壓養護,強度與質量有很好的保證。在要求不高的廠房屋面,可以只對板縫進行密封防水處理,或在密封防水的表面鋪貼一道200mm左右的卷材進行防水。對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合的防水體系。
3、盾構法是地鐵工程最主要的施工方法,隨著挖掘鉆頭的推進,支撐隧道結構的混凝土管片也隨即安裝,混凝土管片既是結構受力構件,也是一道防水屏障。地鐵區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,必要時還會采用各種注漿方法進行輔助防水。由于地鐵的特殊環境要求,混凝土管片的質量要求十分嚴格,其抗滲等級根據埋深確定,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,作為一個整體進行管片安裝。
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,在無水壓狀態下而又需要有一定的防水性能時,混凝土或防水砂漿起到了重要作用。在建筑物中,衛生間等有水區域與無水區域的界隔,陽臺與室內的界隔,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滲混凝土,只要有一定強度,正常澆搗密實,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,即使混凝土沒有抗滲等級,由于其有很好的剛度,對整個防水系統的穩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構,更好地發揮了材料防水的作用。
當防水涂料直接涂刷于混凝土結構表面時,混凝土與防水材料實際上起到了一個共同作用的效果。防水涂料獨立承水壓力遠不如背面有混凝土支撐時的承水壓力。同時,防水涂料與混凝土有很好的粘結性能,一旦防水涂料破損,不會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,否則不會發生滲漏。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、無機防水材料與剛性防水
防水工程涉及的防水材料十分廣泛,從形態分有防水卷材、防水涂料、抹面用無機防水材料、抗滲混凝土、密封材料、各種堵漏材料、瓦、膜結構、金屬屋面等形式。從材料性質可分為有機防水材料、無機防水材料、瀝青類防水材料等。
常用的無機防水及其相關的材料有:抗滲混凝土、薄層無機防水材料、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,如固化反應過程通常伴隨著收縮、溫度變化產生體積變形、彎折強度相對較低等,在建筑工程中常會發生開裂現象。我們將在應力狀態下發生脆裂的防水材料稱為剛性防水材料,由剛性防水材料構成的防水系統稱為剛性防水。
根據《地下工程防水技術規范》要求,用于地下工程的混凝土圍護結構必須采用抗滲等級不低于P6(0.6MPa)的抗滲混凝土?;炷恋目節B等級與工程埋置深度相關,對應關系見表1。
從近年來地下工程混凝土滲漏水狀況分析,由于混凝土抗滲性能不夠而造成的滲水現象十分少見,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?;炷翉姸入m然與抗滲性能沒有線性關系,但隨著高強混凝土密實性的提高,抗滲性能也相應得到改善。
隨著商品混凝土的全面應用,混凝土質量的穩定性得到提高,但混凝土結構的開裂現象卻比以前更加嚴重,經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施工現場隨意加水,以增加可施工性,造成水膠比加大;④超長超大結構整體混凝土收縮總量過大,造成開裂現象;⑤鋼筋配置不合理;⑥結構設計不合理,包括沉降差控制過大、單元分割過大等。除了結構設計原因外,混凝土自身質量造成的開裂占有主要比例。
根據工程現狀,改善和控制混凝土收縮裂縫遠比提高混凝土抗滲性能重要。
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產生的滲水現象;二是由混凝土收縮、變形產生的裂縫所引起的滲漏;三是混凝土孔洞漏水。滲漏水的治理應根據結構部位、施工條件、滲水程度進行方案選擇,在所有方案中,迎水面防水是首選方案。
混凝土密實度不夠導致的滲水,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機防水材料進行分層抹壓防水。
無論是收縮產生的裂縫,還是結構受力產生的裂縫,只要結構已基本穩定,均可采用壓力化學注漿的方法進行堵漏防水?;瘜W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注漿相結合的方法處理。
八、防水與結構安全
滲漏水對結構工程會造成一定程度的安全影響,預應力結構和某些特殊工程,滲漏造成的鋼筋銹蝕和混凝土耐久性下降,會導致結構倒塌等災難性后果。預應力結構的錨具遇水銹蝕后,可能會造成預應力松弛,進而造成荷載轉移而使其他預應力筋受力增加而斷裂。
混凝土結構的滲漏水除了會造成建筑自身安全問題外,還可能引起周邊關聯性安全問題。如有腐蝕液體的蓄水池,由于結構開裂造成有毒有害物質外泄污染;壩體等擋水結構或地下水管裂縫,會造成水土流失而引起塌方或地面下沉等事故。
因此,滲漏水不僅會造成建筑物使用功能的缺陷,更有可能對結構安全和耐久性造成危害,應引起各界的重視。
九、結語
防水工程與混凝土在建筑工程中,有著密切的相關性?;炷脸俗陨砭褪且环N優秀而廉價的防水材料外,其他很多防水材料也是依附于混凝土結構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構的耐久性,特別在氯離子環境和有害介質環境中,外加防水層對混凝土起到了很好的保護作用。因此,在地下工程防水中,我們提倡“剛柔結合”的防水理念。
隨著科學技術的發展,混凝土技術有可能做到在不設置外加防水層的情況下,完全由混凝土結構完成防水的功能。工程材料界正在研究一種稱之為“自修復混凝土”的技術,采用修復膠粘劑與混凝土材料相復合的方法,對開裂混凝土進行自我修復,并抑制裂縫的發展。希望混凝土界的科技工作者,為我國混凝土技術的發展研究出更多有利于防水工程的新材料、新技術。
編輯:徐潔
監督:0571-85871513
投稿:news@ccement.com