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      對地下工程背水面防水的認識
      發布時間:2014-08-05
      治理地下工程的滲漏及城市地下電力、熱力、通訊隧道和檢修井的防水,不僅是防水領域中備受關注的問題,而且此類工程的抗滲、防水處理有其特殊性。 


      防水材料抗滲能力的區別 
      防水材料對水的屏蔽方式,我們可將防水材料分為兩類,一類為密閉型防水材料,一類為具有毛細作用的防水材料。密閉型防水材料是以有機高分子材料為主體,它是致密的憎水性材料,水完全不能透過;有毛細作用的防水材料,是采用各種類型的防水劑成型的砂漿及混凝土、聚合物水泥防水材料為主體,這類材料的特點是,自身有一定的吸水性,可與基層牢固銜接形成界面,允許水通過銜接的界面有一定的滲入,并依材料自身密度的差異,在不同厚度下將水逐漸屏蔽住,達到抗滲、防水的目的。具有毛細作用的防水材料抵制壓力水的能力即抗滲水的能力和該能力的持續時間是有區別的,它明顯地依賴于材料自身的密度和厚度。 
      柔性材料大都為密閉型防水材料,用在迎水面抗滲能力優良,但用在背水面抗滲能力低。據資料報道,柔性涂膜和卷材的抗滲能力在迎水面和背水面是有很大區別的,見表1。 
      表1 涂膜防水卷材防水抗滲強度 MPa 

      類  型 迎水面抗滲強度 背水面抗滲強度 
      硅橡膠涂膜 1.0 0.3 
      二氈三油 0.4 - 
      三氈四油 1.5 - 

      從表1中可看出,同一涂膜材料,迎水面的抗滲強度比背水面高3倍左右,即使是用作迎水面防水的普通油氈,其抗滲水強度也明顯地依賴于材料厚度的變化,并在一定厚度范圍內產生突變。在使用符合抗滲要求的防水材料時,考慮抗滲材料抗滲透能力能保持的時間,是衡量抗滲材料長期耐水性的重要指標,即抗滲材料必須有一定的厚度儲備,才能談及防水層的抗滲耐久性。對于密度相同的材料,厚度決定抗滲的耐久性。 
      防水和抗滲水在概念上是有區別的,抗滲水能力是指防水材料抵制有壓力水下的防水能力。柔性材料耐水性指標一般都是在0.2~0.3 MPa的水壓下,保持30 min觀察材料透水情況。這種實驗方法表征出的耐水性,適用于柔性材料做迎水面防水使用時作參考,但是用在長期受壓力水作用下的背水面時,由于柔性材料自身材質特性所決定,抗滲水能力大大低于迎水面。主要的原因是:一則在壓力水作用下防水層易與基層脫開,加上柔性材料完全不透水,從滲水面到完全不滲水面會聚集壓力水。二則其界面間不斷增多的壓力水會對柔性防水層形成很大的壓力,使防水層起鼓、伸長、減薄、擠破,失去防水功能。 
      對摻有防水劑的剛性防水材料和剛柔相濟的聚合物水泥類防水材料來講,其迎水面和背水面的抗滲強度無區別。 
      2 背水面防水的特殊性 
      建筑地下工程就象一條泡在水里的船,如果水突破了墻體、底板、變形縫等圍護結構的防線進入室內,就無法再從外部去處理,只能從背水面治理。背水面治水與迎水面治水有很大的不同,由于防水層所處位置的不同,選用材料和施工方式也不同,如仍采用迎水面治水方法治理往往會失敗。由于地下工程背水面的特殊位置,使用傳統密閉型的防水材料難以勝任,這是因為: 
      1)柔性材料(溶劑型或反應型涂膜、高分子卷材、改性瀝青卷材)自身與砂漿、混凝土的材性相差甚遠,難以達到與基面牢固銜接形成一整體。 


      2)柔性材料在做迎水面防水時,能呈現出良好的防水能力,但用于有滲水壓的背水面其抗滲水的能力遠不能達到迎水面效果。 
      由于選材不當,治理滲漏地下工程再次失敗的實例很多。例如北京勝古莊某居民樓,其地下室為框架磚混結構,由于外防水層破壞,每到雨季,地下水位上升,室內多處滲漏水,地面積水達幾十厘米。治理中選用了聚氨酯涂膜防水加砌磚墻保護的方案。實施降水后,按上述方案處理,磚墻砌好一周后,發現新砌的磚墻又出現了多處濕跡,在濕跡部位打開磚墻,發現聚氨酯涂膜出現很多冒水的小孔及多處起鼓。 
      該工程的失敗,屬選材不當引起:1)背水面防水選用密閉型防水材料,結構外的壓力水會造成防水層與基面剝離甚至起鼓;2)柔弱的密閉防水層在壓力水作用下,會被界面間越集越多的水擠破而失效。 
      此工程實例說明在有滲水壓力下背水面的防水具有特殊性。 
      3選材及用材 
      各類防水材料都有自己的特性,我們在地下圍護結構背水面防水選材時,必須考慮圍護結構受到壓力水作用這一重要因素。 
      背水面可施做的防水材料有以下幾類:1)水性涂膜材料、水泥聚合物基復合涂膜材料;2)摻有防水劑的砂漿及混凝土;3)聚合物水泥類防水材料。 
      使用中應注意各類材料的所長和所短,以便正確合理用材,達到耐久、可靠的防水目的。 
      選材上應注意以下幾點: 
      1) 選用水性涂膜類材料時,應充分考慮施工的環境、濕度及通風情況,因為水性涂膜材料靠水分自然揮發成膜后呈現防水性能,水分揮發的程度對膜層的防水性能影響甚大。以往很多地下工程中曾采用氯丁橡膠瀝青膠乳涂料做地下室外防水層,雖然此類涂料的耐水性很好,但往往由于在施工時搶工期,等不到涂層中水分徹底揮發就蓋上了回填土,而水分未揮發凈的涂膜層,在受到地下水浸泡時,會發生吸水膨脹現象,失去防水性能。因此,在使用水性涂膜材料時必須保證干燥時間,使膜層中的水分徹底揮發凈。另外采用水性涂膜材料時,還必須考慮各類材料長期浸水后的防水性能,有很多材料,168 h浸水后的吸水率高達20%~40%,這時防水材料就已失去了防水功能。 
      2)選用水泥聚合物基復合涂料時,應注意材料168 h浸水后的力學性能指標。 
      3)選用防水劑類產品時,應充分考慮砂漿在硬化過程中及硬化后的體積收縮問題。 
      4)選用聚合物水泥類防水砂漿及混凝土時,應考慮不同類別聚合物水泥的體積收縮值、粘接強度,以及拌合過程中聚合物膠乳與水硬性材料的相適性。 


      在背水面防水維修時,除了慎重選材外,還要考慮施工工藝。 
      1)對于現澆混凝土的地下工程,如發現滲水,應盡快找到滲水源,如只是局部混凝土的不密實和蜂窩引起滲水,可以采取局部封堵及注漿處理,通過漿液的固化使其在縫隙中、不密實處重新建立起防水帷幕,達到治理滲漏水的目的。如果大面積漫滲,應考慮整體防水處理。 
      2)對于框架磚混結構的地下工程,一旦滲漏,除了局部視情況堵漏注漿外,必須全部再做防水處理,才能保證防水效果。 
      3)對于變形縫和施工縫的滲漏水,應視具體情況制定防水處理方案。
      4 聚合物水泥防水材料的特點 
      聚合物水泥基復合材料與水泥聚合物基復合涂料(簡稱JS)是有區別的,前者為剛中有柔的剛韌性材料(即聚合物改性水泥材料),應劃歸為剛性防水材料,主要產品有聚合物改性水泥砂漿、混凝土;后者主要體現出可在潮濕基面施工、固體含量高、成膜速度快的柔性涂膜材料的性能(即水泥主要充當聚合物的填料),應劃歸為柔性涂膜材料。目前水泥聚合物復合涂料(JS)在市場上已很普遍,大量用在廁衛間、墻體、屋面防水工程。聚合物水泥砂漿及混凝土可用于地下滲漏工程的維修,廁衛間維修,墻體的防水防潮,地下電力、熱力、通訊隧道的防水,這類材料可在潮濕基面,甚至有一定漫滲水壓下直接施工,其抗拉、抗折強度高,硬化體積收縮小,與基面粘接牢固,在背水面防水時防水與保護功能可一體化,在潮濕環境中施工簡單、工期短、工效快。 
      聚合物水泥砂漿和混凝土看似簡單,做出高性能的產品卻不容易。因為用于改性水泥的聚合物材料因類別、化學結構、所帶極性基團的區別其性能有差異,對該原材料的選擇有很多約束條件。例如,對聚合物玻璃化溫度的要求,這決定著整個復合材料的增韌效果,太軟的聚合物(偏橡膠性能的聚合物)會引起硬化體體積收縮率偏大,太硬的聚合物(抗拉強度高的聚合物)在硬化體中不能有效地減輕和避免硬化體的應力集中現象;聚合物所含極性基團的種類和數量,直接影響著復合材料的抗折、抗拉強度,影響著復合材料與基層的粘接強度。 
      目前聚合物水泥材料品種繁多,性能參差不齊,許多人認為摻上點膠乳,拌合上水泥就是聚合物水泥,摻上點砂子就是聚合物水泥砂漿。施工單位自行配制的砂漿,相對于普通砂漿而言,只是提高了粘接性,聚合物膠乳用得不合適甚至會降低砂漿的性能,還不如配以高效減水劑拌制的普通砂漿的抗壓、抗滲強度高。對性能優異的聚合物水泥砂漿來講,聚合物的摻入主要是改變了水泥砂漿的力學性能和耐久性,它體現在:1)抗折強度,比普通砂漿高出 1.5倍左右;2)抗滲強度,在1.5 MPa水壓下,按常規實驗方法不能擊穿,其滲透深度只有2~3 mm;3)耐凍融性,200次循環強度損失率小于 2%;4)體積收縮率,1:2.5砂漿28 d小于0.07%。聚合物水泥砂漿要具備這樣的性能,而且在背水面施作1~1.5 mm厚的防水層,才能談及抗滲的耐久性,才能談及與建筑物同壽命。


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