浅谈屋面刚性防水新技术的发展

赵岱峰

摘要：刚性防水屋面具有易开裂的缺点，随着新材料、新方法的不断发展，这个缺点逐步得到解决，本文列举了几种刚性防水新技术的发展情况。

关键词：刚性防水、钢纤维、膨胀剂、预应力

依靠结构构件自身的密实性或采用刚性材料作防水层，以达到建筑物的防水目的称为刚性防水。其一般做法为在混凝土中掺人膨胀剂、减水剂、防水剂等混凝土外加剂，使浇筑后的混凝土工程细致密实，水分子难以通过，从而达到防水目的。刚性防水技术，具有工艺简单，成本低廉的优点，但是由于刚性防水屋面伸缩弹性小，抵抗变形能力差，很容易引起变形开裂、屋面起鼓、漏水渗水等质量问题，影响了刚性防水屋面的应用。

近年来，随着材料科学的发展，出现了膨胀水泥、膨胀剂、抗裂防水剂以及添加钢纤维、聚丙烯纤维等新型防水材料。这些材料最大优点是能补偿收缩，抗渗性能高于普通防水混凝土，较好地解决了长期困扰工程界的结构收缩开裂难题，使我国的刚性防水技术日趋成熟。

一、钢纤维混凝土防水层

普通细石混凝土防水层常因屋面结构的挠曲，沉降变形及温度、湿变化而导致防水层出现裂缝。混凝土防水层极限拉应变为(1～1.5)xl0-4，而混凝土的收缩应变为(4～5)×10-4，这就是造成防水层开裂的主要原因。如果在混凝土中掺入长径比为60～80的钢纤维，使混凝土中的钢纤维体积含量达0.8%～1.2%，其极限拉应变可达2×10-4。因此，钢纤维在混凝土中可抑制细微裂缝的发展，使其具有较高的拉伸强度、较好的抗裂性能、抗冲击、耐磨及防水性；而且使用年限长，施工工艺简单，维修率低，造价低等。近年来国内外已将钢纤维混凝土防水层用作屋面防水层，并获得良好的效果。我国南方省区应用较多，但尚处于推广应用阶段。

与钢纤维作用类似的还有聚丙烯纤维。如果在混凝土中添加适量的聚丙烯纤维，也可以有效地克服混凝土的开裂。原因是聚丙烯纤维在混凝土中所形成的乱向支撑体系，产生了一种有效地二级加强效果，能够有效地减少混凝土的早期泌水，降低混凝土的孔隙率，并且减少混凝土的早期干缩、塑性裂缝，阻止混凝土出现沉降裂缝，因而能较大幅度地提高混凝土的抗渗性、抗裂性。

二、微膨胀钢纤维混凝土刚性防水屋面

微膨胀钢纤维混凝土，是在混凝土中同时加入钢纤维和U型膨胀剂（UEA膨胀剂）而制成。单纯掺有钢纤维的混凝土，其抗裂性能、抗拉强度、抗弯能力、抗剪切性能，以及抗疲劳、抗冲击强度及韧性、抗干缩性、抗冻融性、耐磨性等都有显著提高。单纯掺有UEA膨胀剂的混凝土，其抗裂性、抗收缩性、抗弯强度、抗冻融性等也有显著提高，但力学强度的提高幅度明显低于钢纤维混凝土。为了获得更好的防水效果，可以将两者结合在一起使用。这样，由于膨胀剂是在钢纤维的约束下开始膨胀的，从而在混凝土中产生自应力，使混凝土的抗裂强度提高，其他物理力学性能也有显著改善。

比如，某屋面设计成上人屋面，混凝土屋面上抹15～20mm厚1：3水泥砂浆找平层，压光后上面撒5mm厚细砂做隔离层，再抹30mm厚微膨胀钢纤维混凝土，随打随压光。材料选用32.5级以上普通硅酸盐水泥，钢纤维规格为0.4mm×0.5mm×30mm，长径比为60，UEA掺量为10%，石子粒径≤15mm（控制砂、石含泥量），钢纤维的体积掺量为1%～1.5%。施工中应将纤维分散开并充分搅拌均匀。为减少结构变形对防水层的不利影响要设置隔离层。混凝土的灌筑要连续进行，一块板内的混凝土连续浇完。防水层厚度以25～40mm为宜，分仓缝间距以8～15m为宜。防水层与女儿墙之间必须用柔性材料连接，以减小结构变形的影响；施工应避免在负温下和烈日曝晒下进行。微膨胀钢纤维混凝土屋面寿命可达30～50年，20mm厚找平层和30mm厚微膨胀钢纤维混凝土的一次投资约为30元／m2，而且可以减少维修。

三、预应力混凝土防水层

细石混凝土防水层由于温差应力和干缩应力，很容易产生裂缝，造成屋面渗漏。根据预应力结构的原理，利用施工阶段在防水层混凝土内建立的预压应力来抵消或部分抵消在使用过程中可能出现的拉应力，克服混凝土拉伸强度低的缺点，避免板面开裂。采用预应力技术可减少防水层混凝土中的钢丝用量，比普通细石混凝土节约钢材50%左右，造价较低，施工简单。同时抗渗性和防水性能高，使屋面防水层的渗漏率大大减少。这种屋面可不设隔离层，分块尺寸可大于60m2。缺点是需用专用的预应力张拉设备，增加了张拉、剪丝、放张等操作工序。另外，这种做法因要设置张拉台座，目前仅限于用在顶部设置混凝土圈梁的屋面，而这种结构形式，对解决屋面温差变形，则是十分不利的，有待进一步改进。

四、粉状憎水材料防水层

粉状憎水材料是采用憎水材料（硬脂酸、石蜡、有机硅乳液等）包裹矿物粉料（块状或粉状生石灰、石灰石或其他硅酸盐、碳酸盐等粉料）或与矿物粉料发生化学反应形成憎水层而得到。此防水层的施工工艺如下：

(1)清理防水基层排水坡度（不大于10%）及平整度均应达到规范要求，用2m直尺检查不应有大于2mm的凹坑，更不得有积水现象；找平层不得起砂，不得有杂物、砂粒；基层表面无积水。这样方可施工，注意不得在雨、雪及五级以上大风条件下施工。

(2)特殊部位要进行增强处理大面积施工前应对屋面特殊部位及节点按设计要求进行密封和增强处理。采用卷材或涂膜作为增强层时，与粉状憎水材料搭接宽度不得小于100 mm。

(3)铺粉状憎水材料粉状憎水材料防水层施工的铺粉、铺隔离层、浇筑保护层等工序，应连续进行，不得间断。

(4)铺隔离层粉层刮平达到设计要求厚度后应立即铺隔离层将粉层覆盖，隔离层可采用成卷的无纺布或牛皮纸。为保证粉层不“移动”，可用木板( 400mm×200mm)轻轻压实。

(5)浇筑保护层完整的保护层是粉状憎水材料体系的重要组成部分，因此，必须是完整（无开裂、破碎、脱落等现象）的保护层才能保证粉状憎水材料防水层的质量。隔离层铺设后应立即进行保护层施工。为减少整浇水泥砂浆和细石混凝土干缩裂缝，可掺入微膨胀剂以及减水剂、防水剂等。

粉状憎水材料防水层具有防水、隔热、保温功能，具有很好的随遇应变性，遇到裂缝会自动填充、闭合。

参考文献

[1] 段建民. 建筑防水材料及其质量检验[J]. 建材与装饰(中旬刊), 2007, (09) .

[2] 靳萍. 防水材料性能及用途[J]. 黑龙江科技信息, 2010, (10) .

[3] 邓梅芳. 浅析当今建筑市场的防水材料检测[J]. 建材与装饰(中旬刊), 2008, (02) .

[4] 孙剑锋. 浅析建筑工程施工工序质量的控制[J]. 黑龙江科技信息, 2010, (10) .