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我国工程渗漏现状与防治发展战略研究*

2022-07-27王冬雁肖绪文肖建庄秦翠翠

工业建筑 2022年4期
关键词:防水材料标准建筑

王冬雁 肖绪文 肖建庄 刘 星 李 佳 秦翠翠

(1.中国建筑第二工程局有限公司,北京 100160;2.中国建筑股份有限公司,北京 100029;3.同济大学,上海 200092;4.中国建筑土木建设有限公司,北京 100073; 5.中建工程产业技术研究院有限公司,北京 101300)

1 概 述

中央发布的“十四五规划建议”中提到坚持以高质量发展为主题,坚持以人民为中心的发展理念。新中国成立以来,特别是改革开放以来,我们人均居住面积从不到1 m2提升到接近40 m2,满足了人民居住的基本需求,但新时期发展的主要矛盾转为人民对美好生活的需要与不平衡不充分发展之间的矛盾。建筑品质直接关系到人民的生活品质,是人民追求美好生活的根本要求,建筑品质主要涉及建筑保温隔热性能、耐久性和防水性能等,如何提升建筑工程品质,有效提升人民的幸福感和获得感是建筑行业未来需要重点解决的主要问题。

工程渗漏是防水工程的结果表象,解决渗漏问题离不开工程防水问题的研究与分析,工程防水作为建筑工程中提升用户体验最重要的一个环节,直接关系建筑的质量及寿命。为了治理我国防水工程中种种不良现象,解决渗漏治理中的各项问题,2020年1月,中国工程院正式启动“工程渗漏防治发展战略研究”咨询项目,旨在对我国工程防水进行顶层设计,从防水工程的设计、施工、材料、维护和监管等几个方面进行战略分析,聚焦行业重点问题,为国家加快提升工程防水行业创新能力,加强工程渗漏治理能力提供咨询建议。

十四五期间,建筑行业进入高质量发展阶段,要解决工程渗漏问题必须重视防水工程体系建设。本文作为学术性成果展示,分析防水行业发展现状、存在问题及趋势,围绕渗漏治理需求,研究工程渗漏治理体系建设及所应采取的保障措施,为我国工程防水行业发展和政府有关部门决策提供支撑和参考[1]。

2 工程渗漏发展现状分析

2.1 工程渗漏居高不下

工程渗漏作为阻碍提升建筑品质的“顽疾”,在我国一直处于居高不下,不论是既有建筑还是新建建筑,在工程项目的不同部位频频出现渗漏情况。根据中国建筑防水协会与北京零点市场调查与分析公司在2014年7月4日联合发布的《2013年全国建筑渗漏状况调查项目报告》,国内主要城市建筑屋面渗漏率高达95.33%,出现了“十室九漏”现象(图1),我国地下建筑渗漏率为57.51%,公路隧道和城市地铁中的隧道渗漏率达到30%,铁路隧道渗漏率达到28.4%[2]。2020年,我们通过线上问卷的方式,对全国30个省、自治区、直辖市的1 026户住宅渗漏情况展开调查,调查范围涵盖设计、施工及运维等方面的内容,结果显示全国平均84.9%的住宅建筑出现不同程度、不同部位的渗漏情况(图2),而发达国家的住宅渗漏率在10%以内,从上述数据可以看出,我国工程防水任重道远[3-4]。

a—外墙开裂;b—屋面渗水;c—地下室渗水;d—室内渗水。

图2 全国各类建筑渗漏调查结果

2.2 工程渗漏防治管理体系现状

我国建筑防水行业快速发展30余年,构建了材料研发、生产、设计、施工和运维等环节的产业链,建立了较为完备的行业体系。

但目前在国内防水工程中,单纯的材料生产商占市场主流,以代理商渠道进行材料销售是主要的市场行为,由此造成材料生产销售与防水施工工艺相分离,工程质量责任主体模糊,市场发育不成熟,市场生态环境较差,存在产品同质化程度高、低水平重复建设严重等现象,我国防水工程质量保证体系单一,主要要依靠行政力量进行管理。

2.3 工程渗漏防治技术体系现状

2.3.1较为成熟的标准体系

防水工程构建了涵盖标准、材料、设计、施工等专业的技术体系。现行标准共计25项,其中国家标准8项,行业标准14项,团体(协会)标准3项(图3)。标准体系涵盖防水材料、防水试验、防水设计、防水施工和质量验收,内容涵盖了建筑屋面、地下建筑、外墙建筑、室内建筑、综合管廊、桥梁工程、隧道工程、轨道交通、检测与和质量验收等方面。

图3 我国防水标准体系

2.3.2种类繁多的防水材料

防水材料的质量决定了工程防水行业的整体质量,因此,工程防水行业的发展往往伴随着防水材料的发展。我国防水材料的发展大致可分为三个阶段,首先是新中国成立前至改革开放,纸胎沥青油毡一统天下;其次,从20世纪80年代开始,国内引进了日本三元乙丙橡胶卷材生产线和欧洲改性沥青卷材生产线,代表了我国现代防水材料的发展;近几年,我国建筑防水材料用量稳步增长,尤其是新型防水材料,2010年以来,新型防水材料用量已达到防水材料总量的95.2%。

伴随着防水领域的不断扩大和防水技术的发展,防水材料新产品不断问世,目前已发展成为多门类、多品种和多元化产品结构。如今我国高聚物改性沥青防水卷材产量达2亿m2,合成高分子防水卷材超过1.5亿m2,防水涂料超过50万t,刚性防水材料超过8万t,堵漏止水材料达到20万t。

2.3.3防水设计质量良莠不一

防水工程的设计分为2个阶段,第一阶段是与房屋主体结构一同设计,建筑专业对于需要防水的部位进行防水指标、防水年限和防水材料类型说明;第二阶段是深化设计阶段,在防水工程施工前还需进一步进行深化,以达到按图施工的程度,目前防水的深化设计都是由专业分包公司来完成,由于没有统一的流程和标准,深化设计质量良莠不齐,导致后期的防水工程质量难以保证,防水设计的具体流程详见图4。

图4 我国工程防水设计流程示意

2.3.4防水施工围绕材料进行多种技术开发

防水材料的快速发展带动了相应防水施工技术和工艺的发展,目前围绕着卷材防水形成了地下工程预铺反粘、条粘、满粘、机械固定和空铺等技术,这些技术保障了卷材防水组合成为一个接缝严密的、连续的封闭系统。在防水涂料喷涂技术上逐渐发展成了多喷、双喷、单喷、涂料与固化剂或涂料与胎体增强材料共同混合喷涂等技术。结构自防水技术一直是建筑地下室、各种水工和海工构筑物、隧道和管沟等首选的防水技术,围绕着自防水凝土性能的改进与制备,形成了多种外加剂防水混凝土、补偿收缩混凝土和外加膨胀水泥和膨胀剂的混凝土。

2.4 工程防水相关学科建设情况

我国工程防水领域的发展跨入多元化时期,工程防水是一门交叉学科,以土木建筑工程和材料科学为主体、多门学科知识渗透交叉与有机融合。工程防水专业的建设从一开始就站在培养应用型、复合型和创新型人才的高起点上。然而,目前国内在防水人才培养上,高校没有相关专业设置和课程设置,只有湖北工业大学在本科教育中设有防水材料与工程专业。随着国家对工程品质要求逐年提升,对防水工程技术和防水工程质量日益重视,对防水专业人才的需求越来越大;目前需打破传统的理论教学和课堂授课为主的教学模式,采用“理论+实践”的模式,大力加强防水专业人才的培养。

3 工程渗漏治理与防治面临的问题

我国工程防水经过近80年的发展,取得了一定的成绩,但也存在比较严重的工程渗漏问题,防水行业的运行环境越来越不利于整个行业的高质量发展要求,主要面临以下重点问题。

3.1 优质防水材料无法推广,防水材料质量良莠不齐

我国防水行业属于典型的“大行业、小企业” 的格局。据2018年的数据统计,我国现有2 000多家防水材料生产企业,有生产许可证的防水企业约1 500家,龙头防水企业营收在防水行业规模以上企业营收占比很低,无证企业销售收入仍占到整个行业收入的30%以上(2012年的统计数据),说明市场有大量非标的、质量不符合标准的防水产品存在,这些产品由于价格低廉,长期充斥着防水市场,扰乱了市场秩序,导致先进的防水材料由于成本高,市场竞争力差,无法推广应用,严重影响了工程防水质量。另外,部分企业采用“偷梁换柱”的手段,施工现场使用的材料往往与送检的材料不一致,以次充好现象存在。上述防水市场与监管中众多不良现象的存在,严重影响了企业进行防水材料创新研发的积极性。

3.2 工程防水设计使用年限与建筑主体的使用年限不匹配

现行的防水工程设计规范标准中鲜有对设计使用年限进行要求,只有保修期,并且都与建筑的设计使用年限不匹配。我国现行的防水规范规定在竣工时和保修期内,渗漏主体责任是建筑施工企业,规定的保修期为5年[5-6],按照目前的防水规范,超过保修期的工程项目防水性能无法保证。

从调查的数据看,82.1%的住宅在使用超过5年后出现了渗漏现象(图5)。对比国外发达国家对于防水工程质量保证期限,欧洲防水市场中多数实际工程质量保证期限都高于规定的年限,多为10~30年,且屋面和地下工程质量保证年限大多相同;日本则实行防水10 年保质期。由此可见,我国防水保质期限明显偏低。

图5 渗漏住宅房龄统计

3.3 防水标准无法与国际接轨

在我国标准体系改革的大背景下,目前的防水体系有国家标准、行业及地方标准、团体标准和企业标准。现阶段我国企业标准的水平还不高,管理上主要是备案制,有些企业通过变更企业标准名称等方式违规备案,提交的备案标准中的工艺和材料性能指标低于国标或行标,上述行为导致非标产品生产合法化,扰乱了市场,降低了工程质量。这些低质的标准无法在市场上指导企业形成充分的竞争力,就更谈不上参与到国际标准化活动了。

3.4 专业技能人员缺乏

目前防水行业缺乏专业的技能工人,从业人员年龄偏大。从调查结果看,现场操作工人45岁以上人员占比达67%。施工现场从业人员老龄化严重,随着我国人口老龄化进程加剧,整个行业势必会长期面对工人年龄偏大、技能偏低的困难。另外,我国整体的施工从业人员门槛低,施工从业人员多为农民工,行业行为短期化,忽视长远发展。施工队伍存在大量挂靠的情况,不仅缺乏必要培训,更不会对施工质量负责。对比国外发达的专业人才培训体系,如美国五级职业技能培训体系、日本“防水工”资质证书、欧洲屋面大师认证注册制度等,我国防水专业技术人才的培训体系亟待建立。

3.5 工程渗漏责任界定不清,防水验收检测意识薄弱、手段落后,无法实现有效监管

工程防水是一个系统工程,涉及到建筑、结构和暖通等多个专业,不只是单一的建筑材料防水,例如,建筑工程出入口、窗井和风井等的设置,机电工程的给排水管、燃气管、供热管和电线管等穿墙管的设置,结构中沉降缝、施工缝和后浇带等的设置,都会给工程防水的效果带来影响。因此,工程渗漏问题不能单靠建筑防水材料得到彻底解决。由于建筑防水的失败不会威胁到用户的生命安全,因此造成了对防水工程质量监督的放松,甚至是忽略;监管部门只是对防水材料做一些简单的质量监督和抽查工作;此外,防水工程竣工验收时采用的检测手段落后;这些都导致面对大范围的防水工程质量验收时的力不从心。因此,理清防水失败原因,查明渗漏原因,理清责任,对渗漏治理具有重要作用[7]。

4 工程渗漏治理发展方向

根据目前我国防水市场面临的各种问题,渗漏治理的效果与防水工程的质量息息相关。解决工程渗漏需要多专业综合治理,进行全方面多专业协同,从材料、工艺、管理和人员等几方面共同发展。

4.1 加快高性能、高质量防水材料开发,提升防水材料科技创新能力

防水材料是工程渗漏治理的核心,好的防水材料能够大幅降低渗漏的发生。我国的防水材料市场存在标准多而乱的现象,淘汰落后产品,不给落后和低劣的产品提供保护伞;提高材料标准、测试方法、测试条件和评价方法水平,力争与国际接轨;改进使用防水材料治理渗漏的观念,从被动式改为主动式,不等出现渗漏再去修补,从材料源头上不给渗漏留下隐患。

未来需要大力推进绿色防水材料的开发,优先发展高性能弹性体改性沥青防水卷材和自粘型聚合物改性沥青防水卷材;积极推动EPDM、TPO、PVC及高分子自粘胶膜等合成高分子防水卷材的发展:重视发展高性能、多功能聚氨酯防水涂料、聚合物乳液防水涂料以及高聚物改性沥青防水涂料。

4.2 研究与各类防水材料相配套的配件和工具,提供系统防水材料

仅有性能优良的防水材料,没有与之配套的工具和配件,很难保证防水工程的整体施工质量,这也是导致国内渗漏率居高不下的原因之一。鉴于目前国内材料供应商缺少防水材料施工相关的配件和工具,未来需鼓励国内防水材料供应商研发包括材料、配件及工具在内的系统防水材料,并提供与材料相匹配的施工工艺、施工工具和防水材料节点构配件,上述机具和配套产品与防水主材构成整体防水系统,充分发挥系统的防水效果。

4.3 围绕防水材料,提升施工过程技术水平及管理能力

防水材料的性能受不同气候区和不同施工条件影响较大,未来可形成同一种材料不同气候区下、不同的施工方法。目前国内不同生产厂家生产的同种防水材料性能不同,采用同一种施工方法会造成渗漏责任不清,因此,防水材料不同生产商应对其生产的产品制定标准施工工艺,供工程防水施工人员使用。

工程施工现场复杂,往往有多个工种同时进行作业,防水层不同于其他工序,施工完成后,其上面相关构造层的施工可能会对防水层造成破坏(图6),因此应加强现场管理,采取有效的方法对成品进行保护,确保防水层最终质量达到要求[8]。

图6 防水层上保温层施工照片

4.4 加快发展便携式渗漏检测工具

4.5 加强防水产业工人培养

国内防水工人的培训机构大多采用20多天的短期培训,就可以获得防水工程的上岗证,在这种培训教育模式下,防水工人操作能力低,很难适应新型防水施工技术要求。另外,我国防水施工操作人员文化基础低,很难适应新型防水材料和防水施工技术的要求。鉴于此,我国应建立材料生产商与承包商之间培训和受训机制,以确保防水材料的正确使用,同时对操作工人经常进行质量意识教育。只有操作工人同时具备操作技能和质量意识,才能在任何情况下都能把握好质量关,保证防水施工质量。

5 对策建议

5.1 构建防水行业新体系

为实现防水行业高质量发展,构建包括标准体系、技术体系和人才培养体系在内的防水行业新体系。

构建以强制性标准为核心、推荐性标准相配套,团体标准和企业标准为市场竞争主体的标准体系,完成防水行业的标准化改革,实现与国际接轨。加大团体标准和企业标准制定,增强市场竞争的活力,通过市场手段实现标准的优胜劣汰[11]。

在新型防水理念指引下,围绕防水材料,创建包括防水材料研发、生产和施工的技术体系。防水工程受防水材料性能影响较大,是专业性极强的一项工作。考虑到防水材料有数百种,性能各异,用途也不同,而且良莠不齐,非专业人员很难选到最优的合适材料,如果因选材不当会造成工程渗漏的先天缺陷,需要专业人员依据结构特点和业主需求进行专项设计。

创建高等教育与职业教育为一体的人才培养体系。高等教育重在培养材料研发、施工技术研发、防水深化设计和现场管理人员;职业教育重在培养技能型人才,与专业化防水公司联合,共同培养现场施工操作人员,通过培养体系,培养适应新时期发展的复合型技术人才和技能人才。

5.2 建立责任清晰的管理体系

理清政府、行业协会、专业公司和业主的各自责任,建立多层级质量保证体系,最大限度降低渗漏发生。工程防水是一个系统工程,涉及到材料、建筑、结构、暖通和施工等多个专业,因此,指望单一专业很难彻底解决工程渗漏问题。遵循谁生产谁负责、谁施工谁负责的原则,构建多方责任主体参加的管理体系。在主体工程设计阶段,围绕业主需求,技术人员只对防水年限和等级进行负责;专业防水公司对防水工程进行深化设计,对材料和防水施工质量负责;工程总承包单位对防水工程衔接工序质量负责。行业协会引导各方责任主体有序进行标准制定、人员培养、材料与技术研发活动,落实政府部门的各项政策;政府部门组织制定修订国家标准,依据各方主体责任对防水工程质量进行监管,对违法行为进行处罚。

5.3 培育、发展防水专业化公司

防水工程必须由防水专业队伍进行施工,防水工程质量好坏,施工是关键。好的防水材料,只有通过专业防水队伍的施工才能保证防水工程的质量,从而降低渗漏发生。工程防水行业应鼓励围绕自有防水材料建立防水专业化公司,进行防水工程专业化总承包管理、防水材料供应、防水工程深化设计和防水施工等。

防水专业公司对包括防水材料在内的防水工程质量负责。专业的人做专业的事,防水专业公司提供包括材料(含配件及工具)、施工工艺及技术人员在内的防水工程成套解决方案,并对各个环节的施工质量负责。

5.4 加强防水人才队伍建设

在防水行业中主要需要三类人才:技能人才、技术人才以及研发人员。现场进行施工操作的是技能人才,我们称之为操作工人;能够进行防水深化设计和施工技术方案制定与管理的是技术人员;能够进行新型防水材料和施工技术研发的是研发人员;后两种人才在大学高等教育阶段都可以进行相关能力的培养,目前缺乏具有一定施工现场专业知识和现代化操作技能的产业工人。建议加强防水专业职业教育与培训,结合专业化公司的需求,培养懂得材料基本性能,会利用现代化工具和数字化手段的复合型操作工人;在培养期间可经历多次“学校-工地”轮换学习,最终完成课程通过考试后,正式进入工程一线,见图7。

图7 防水施工技能人才培养架构

5.5 加强国际交流与合作

加快与各国行业技术人员合作对话机制。依托国家科技计划(专项、基金等)、创新中心和工程中心等平台,在科技研发、标准制定和知识产权等方面广泛开展国际交流与合作。坚持企业主体与市场导向,坚持围绕专业化公司的科技创新活动,实现防水行业更高水平的开放、合作与发展。支持国内外企业及行业组织间开展跨部门、跨行业的技术交流与合作,做到引资、引技、引智相结合,鼓励国内企业通过参与国外先进企业、科研院所的研发活动,掌握研制高端防水材料的关键技术,逐步实现行业技术领跑状态。

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