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浅析结构自愈合防水混凝土在地下建筑中应用的优势

2019-12-27霍红利郭聪乔君慧霍龙

新材料产业 2019年11期
关键词:抗渗防水层卷材

霍红利 郭聪 乔君慧 霍龙

近年来,我国的地下建筑渗漏率居高不下,建筑渗漏不但影响到百姓的正常生活,且对房地产开发企业的名声信誉也造成了负面的影响,最终还对我国的建筑质量形成了负面的影响。传统薄膜卷材类防水层由于“串水”问题、搭接缝多、基础筏板桩头防水难处理、防水层易被破坏等问题,容易导致防水失败。结构自愈合防水则可从建筑结构本身开始解决防水的问题,这样既解决了建筑防水问题,又可以提升建筑混凝土结构的质量,值得大力推广应用。

1 近年地下建筑渗漏的情况

据中国建筑防水协会2012年9月的统计,当时国内65%的新建房屋投入使用1~2年内都会出现不同程度的渗漏,渗漏水占房地产质量投诉的65%,65%的建筑防水工程6~8年后需要翻新。65%的渗漏率已超过新中国历史上渗漏最严重时期(1988年)60%的警戒线[1],也因此出现被广为传说的防水界“3个65%”的说法。

根据2014年7月4日,中国建筑防水协会与北京零点市场调查与分析公司联合发布《2013年全国建筑渗漏状况调查项目报告》显示:抽样调查涉及全国28个城市、850个社区,共计勘察2 849栋楼房,访问3 674名住户。抽样调查了建筑屋面样本2 849个,建筑屋面样本中有2 716个出现不同程度渗漏,渗漏率达到95.33%;抽样调查了地下建筑样本1 777个,地下建筑样本中有1 022个出现不同程度渗漏,渗漏率达到57.51%;抽样调查了住户样本3 674个,住户样本中有1 377个出现不同程度渗漏,渗漏率达到37.48%。实际上建筑地下室的渗漏率是高于80%的,甚至有“十有九漏”的说法,个别城市如重庆、无锡等地,地下建筑渗漏率为100%[2]。居高不下的建筑渗漏率令人堪忧。

2 地下建筑渗漏的危害

2.1 影响感观效果

建筑渗漏后,在室内阴湿范围往往会黄变或霉变,因此,渗漏阴湿范围明显和其他地方的表面颜色不一样,大大降低了室内的感观效果。

2.2 影响正常使用

当建筑渗漏到一定程度,或者渗漏水流量较大的时候,就不只是影响表面感观效果的问题,而是影响到室内空间的正常使用。

2.3 影响人的身体健康

由于建筑场地的地质条件不同,地下水所含物质也有所不同,有些处在淤泥质或者藻泽地、臭水沟流域,地下水就会发臭、受到污染,甚至有些特殊土壤中含有氡等致癌放射性的惰性气体,一旦地下建筑渗漏,土壤及地下水中的污染物就会被水带入到室内,从而会严重的影响人的身体健康。

2.4 长期渗漏导致钢筋锈蚀、混凝土劣化,缩短建筑寿命,影响结构安全

众所周知,长期处于渗漏状态的建筑,会导致混凝土建筑渗漏范围的钢筋产生氧化和锈胀(钢筋锈蚀、体积膨胀)。钢筋在锈蚀过程中(见图1),会导致钢筋的有效尺寸减小,钢筋锈胀还会使混凝土结构裂缝增大,渗漏加重,从而进入“混凝土开裂→渗漏→钢筋锈蚀→混凝土裂缝加大→进一步渗漏”的恶性循环中,最终导致钢筋有效尺寸减小,混凝土劣化,引發结构安全问题,缩短建筑寿命。尤其在海边或地下水氯离子含量较高的地区,地下建筑渗漏对建筑结构的影响更为严重。建筑渗漏已成为除建筑结构之外影响建筑质量的第2大问题,也被称为“建筑癌症”[3]。

3 地下建筑渗漏的原因

导致地下建筑渗漏的原因有很多,宏观来说,主要体现在2个方面:一是建筑结构本身的问题,即建筑结构层混凝土的标号、厚度、钢筋保护厚度、混凝土的配合比、混凝土的生产(水泥、砂子、石子、外加剂的选择)到混凝土的施工、养护等等;二是建筑防水层的问题,即防水方案的设计到选材、施工、技术等等,只要有一环节出现问题,都有可能导致地下建筑出现渗漏。

通过经历了大量渗漏项目的维修工作,发现地下建筑渗漏的部位主要集中在地下室的后浇带接缝、混凝土施工缝、混凝土裂缝及疏松、漏振部位,还有外墙穿墙拉杆螺栓和穿墙管根也容易存在渗漏问题。

简单地说,地下建筑渗漏需要同时满足3个条件:一是地下建筑周围有水,即较高的地下水位或者下雨、绿化浇水、水管渗漏水等水源;二是地下建筑的防水层失效,起不到防水的作用,即防水层有破口或者施工不到位,导致水穿过防水层,并在防水层与混凝土结构表面之间流串开来(卷材串水);三是地下建筑的混凝土结构存在渗水通道,即混凝土结构本身存在裂缝、疏松、漏振等不密实的问题,水可以随意穿过混凝土结构。

因此,笔者认为“水”是检验地下建筑质量最直接、最好、最简单的方法和工具。

4 结构自防水的重要性

通过上述地下建筑渗漏的原因可以看出,地下建筑的质量很容易被“水”验证是否存在缺陷,只要混凝土结构足够密实,是能起到很好的防水作用的,因此,可以说结构做到自防水的功能则是提升混凝土结构质量最简单的途径。

结构是根本,所有包在结构外侧的做法层都是辅助层,如卷材层、砂浆层、保温层、涂料层、装饰层等,都是在结构层以外的做法层。这些做法层很容易出现施工不到位、施工过程中被破坏、容易老化等问题,一旦这些结构以外的做法层出现问题,防不住水的时候,水就会直接接触到结构层,且容易形成“串水”,由结构层以外的做法层的“点”进水变成“大面积”的结构层接触水,甚至整个地下建筑都被“泡在水中”,最终水还是会从结构层的薄弱部位渗入到室内,形成不同程度的渗漏问题。由此可见,结构自防水功能的必要性和重要性是显而易见的。

5 何以实现良好的结构自防水功能

要做到混凝土结构自防水,主要是控制混凝土结构的裂缝和混凝土的质量,而混凝土的质量控制因素有很多,从建筑结构混凝土的配合比到混凝土的原材料(砂、石骨料、水泥、掺和料等胶凝材料)、外加剂(减水剂、膨胀剂、防水外加剂等)到混凝土的生产、施工、养护等。如何控制混凝土裂缝及混凝土的质量问题,是一门学术课题,涉及的范围广、内容多,因此本文仅阐述结构自防水的种类及选型方面内容。

常见的结构自防水类型主要有P6、P8等抗渗混凝土防水,自密实混凝土防水,结构自愈合混凝土防水等。

P6、P8等抗渗混凝土。抗渗混凝土是指抗渗等级等于或大于P6级的混凝土。抗渗混凝土按抗渗压力不同分为P6、P8、P10、P12。抗渗混凝土通过掺用引气型外加剂,使混凝土内部产生不连通的气泡,截断毛细管通道,改变孔隙结构,提高混凝土的密实度,改善孔隙结构,从而减少渗透通道,提高抗渗性。对于结构防水而言属于静态防水(见图2)。

自密实混凝土。自密实混凝土是通过控制混凝土的配合比,使用高效减水剂和添加膨胀剂,降低粗骨料粒径,提高砂率,使混凝土增加流动性,在自身重力作用下,能够流动、密实,即使存在致密钢筋也能完全填充模板,同时获得很好均质性,并且不需要附加振动的混凝土。对于结构防水而言属于静态防水。

结构自愈合防水混凝土。结构自愈合防水混凝土是模仿动物的组织结构受创伤后的再生,恢复机理,通过借助活性化学物质,使混凝土内未发生水化反应的水泥颗粒在遇到水后,进一步发生水化反应,生成不溶于水的针状晶体,填充混凝土中的毛细孔和细小裂缝,阻止水分子通过,从而使混凝土变得更密实,达到自愈合功能。对于结构防水而言属于动态防水,可以通过添加外加剂或混凝土表面涂刷形式实现混凝土结构自愈合功能(见图3)。

对于混凝土结构自防水而言,优选的类型明显是结构自愈合混凝土,“王铁梦法”表明混凝土裂缝是不可避免的。混凝土结构在形成过程中,因温度和湿度变化引起的体积变形会产生非荷载裂缝(温度裂缝)。混凝土结构在形成后,因结构基础沉降及自重引起的形状变形会产生结构自重荷载裂缝(变形缝)。且混凝土结构在现场施工过程中,往往会受到天气、温度、施工工艺、工人施工水平及责任心、管理人员的技术能力及责任心等因素影响(如混凝土现场加水搅拌、漏振、养护不及时、措施不到位等问题),都会导致混凝土容易出现温度裂缝或应力裂缝。

结构自愈合防水混凝土则可以弥补混凝土结构因裂缝导致渗漏的问题,因为它属于动态的防水,即使混凝土后期产生细小裂缝,有水或水汽的情况下能实现混凝土裂缝自愈合功能,使混凝土变得更密实,从而达到防水效果。HC—WH结构自愈合防水外加剂和HC—S结构自愈合防水涂刷系统,可以做到混凝土裂缝自愈合效果,这自愈合能力在世界上是最高的。混凝土结构做到自防水功能后,地下建筑的防水问题即可迎刃而解,就不用担心外包卷材串水、漏水的问题了。

6 结构自愈合防水的优势

众所周知,传统薄膜类卷材防水最大的弊端在于“串水”,漏水在后期容易出现,其次是卷材与卷材间的搭接缝多,再次是防水层厚度较薄,容易被刺破,最后是基础筏板桩头位置的防水很难处理到位,且薄膜卷材类防水属于有机类材料,容易出现老化失效的问题。结构自愈合防水混凝土则很好地解决了薄膜类防水的诸多问题。

首先结构自愈合防水属于混凝土结构自防水,结构板厚度有多厚防水层就是多厚,解决了薄膜卷材类防水层的厚度及易被破坏的问题。其次整个混凝土结构层都是防水层,直接接触土体、水体,若混凝土有缺陷前期即可发现,提前采用自愈合修补系统处理,或者混凝土结构自己自愈合解决渗漏的问题,这解决了薄膜类防水易出现“串水”的问题。且由于整个混凝土结构层作为防水层,随结构混凝土浇筑完毕而实现防水功能,也解决了基础筏板桩头位置的防水处理难问题。另外,结构自愈合防水是通过混凝土结构层实现防水功能,属于无机类材料,其耐久性与混凝土结构同寿命,也解决了薄膜类防水层的易老化失效的问题。结构自愈合防水外与薄膜类卷材防水对比的优势对比见表1。

7 结构自愈合防水的效果

结构自愈合防水的效果无论是从实验室结果的数据还是实际项目的效果,都显示出优越的防水效果,从实验室数据看,结构自愈合混凝土防水具有超强的裂缝自愈合能力(见图4—5)。

另外,在项目现场(北京南锣鼓巷—玉河四合院)用施工过程中剩余的自愈合防水混凝土做的水池破壞自愈合能力实验,更能直观地看出混凝土裂缝自愈合防水的超强能力(见图6—9)。

我国从20世纪90年代以后从国外开始引进混凝土裂缝自愈合的技术,并从三峡大坝开始在水利水电工程上应用,然后向公路隧道、地铁、桥梁、电厂、市政污水及商业民用建筑推广应用,例如:云南水麻高速隧道、北京地铁复八线、广东岭澳核电站地下室、北京怀柔污水处理厂、北京康宁二期生产用水储水池、北京温哥华森林别墅群地下室、北京玉河四合院地下室、深圳平安金融中心(北塔)地下室、天津华润橡树湾地下室等。

8 结语

鉴于我国近年来地下建筑渗漏率居高不下的现状,建筑渗漏不但影响到百姓的正常生活,且对房地产开发企业的名声信誉也造成了负面的影响,最终还对我国的建筑质量形成了负面的影响。由于公之于媒体的渗漏案例越来越多,引起了政府的高度关注。2013年10月住建部发布《住房城乡建设部关于深入开展全国工程质量专项治理工作的通知》(建质[2013]149号),将渗漏列入建筑工程质量通病之首,并规划用5年时间进行重点专项治理。

为了解决建筑渗漏这一令人头痛的问题,碧桂园已把结构自愈合防水系统列入了自己企业“SSGF工法体系”作为建筑产业化、工业化创新技术的重要组成部分,万科也开始把自愈合防水系统作为行业领先的防水技术在今后的项目推广使用。

因此,可以说技术先进、可靠、稳定、耐久、环保和卓越的防水性能的结构自愈合防水,是从根本上解决地下建筑防水问题的步伐,也是提升混凝土建筑结构质量的简单途径,值得大力推广应用。但结构自愈合防水是靠混凝土结构自防水,属于刚性防水,在反复变形或位移的部位中(如沉降缝、伸缩缝等部位)的防水效果不是很理想,这些部位需要配合柔性的防水措施则可实现完美的防水效果。

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