芜湖防水工程--地下工程防水现状、存在问题及解决措施之研究

来源:    日期:2017-7-11    浏览次数7200

  芜湖防水工程--     引言:近年来,地下工程出现渗漏问题的报导从未绝迹。一些重要的大型工程也不断出现此类问题。例如:广州白云机场航站楼地下室,尚未投入使用即出现漏水。① 北京首都机场新建第三航站楼(T3A)地下室使用不久,就发现多处严重渗漏。② 等等。其它的出现渗漏但未予报导或者未被发现的工程事例就难以计数了。工程竣工后不久就纷纷出现渗漏水,暴露出地下水环境中,防水层的工作状况和完好程度。外防水层很快失去作用的同时,作为最后防线的抗渗自防水混凝土也没有起到作用。

  多年来,工程防水理论研究,防水材料的更新,施工企业的工艺与管理,都在不断进行着探索改进。并出现许多新的理论实践和防水材料。然而,渗漏现象并没有与这些改进呈明显的相应改变。这些情况让人们怀疑:我们的研究改进是否触及到问题的根本?事实上,这些理论与实践本身就存在着一些无法突破的障碍和难以弥补的缺陷。我们应该抓住根本,以从根本上探求解决之道。

  1        地下工程防水问题的现状地下工程防水的传统作法,是在砼垫层上辅贴防水卷材或者涂刷防水涂料。人们一直把工程防水的希望寄托在防水材料上。防水材料也不断进行研究改进。曾相继出现的有热贴沥青油毡,聚乙烯丙纶SBC-120,水泥基渗透结晶涂料,以及目前较为普遍的自粘型SBS改性沥青油毡等等。但是,由于新材料的研发没有切中渗漏要害,所以不仅没有解决根本问题,反而曾一度出现了材料市场的混乱局面,使防水工作增加了新的不利因素。③ 由于防水材料在工程防水中未能起到理想的作用,后来有人提出将防水做法由工程迎水面外贴改为背水面内贴;有人干脆提出用混凝土自防水来取代外贴防水层。④ 经过了不断的研究讨论,现在较为一致的普遍作法,是采用抗渗自防水混凝土外加防水层的复合做法。⑤ 然而现实是,在这几年很多工程渗漏的报导中,其失效防水就是采用了这种防水复合工法。2007年在某高层建筑地下防水施工中发现,结构封顶后,在后浇带中浇筑混凝土之前有大量进水。这里后浇带垫层做了加宽加厚处理,与整片同时施工。防水层也是精心挑选、经过试验的新材料。事实证明,防水层失效是由垫层破坏所引起。李书山①就曾行文指出,混凝土垫层容易遭到破坏,是导致现行防水做法失效的根本原因。 遗憾的是没有将这场讨论持续下去,并作出正确结论。

  2。目前地下工程防水存在的问题及原因分析2.1.地下工程平面防水地下工程出现渗漏的位置基本都在地平面或墙立面根部。地平面防水处理是在基础底板下做防水层,并将基础底板做成抗渗自防水混凝土。由于自下而上的施工顺序,防水层只能做在基础下部的混凝土垫层上。防水层赖以存身的垫层是为方便施工所做的辅助工程,它的上部是工程桩支承的建筑体,其沉降量和沉降速率都很小。下部是受到扰动、无法均匀压实,且浸泡在水中的土体。很容易出现较大沉降和局部较快沉降。下部沉降大于上部沉降,垫层会随着下部土体一起下沉而与上部基础脱离。并且,上部建筑的压力是不均匀、不规则的,沉降是不平衡的。这种不平衡力作用在基土软弱、自身削薄的垫层上,垫层必然会出现折裂损坏。损坏裂隙即使在0.1㎜,在地下水包围中也会出现大面积进水。使基础底板浸泡在地下水中,使受力钢筋和混凝土遭到锈蚀。在垫层上做防水层,是基于下部垫层与上部基础永远稳定可靠,不会变形损坏的设想之上。如此,则上下夹护之中的防水层当然能起到作用。而且它也无须与垫层实现粘合。现实情况是,这种设想根本不成立。

  至于在垫层上涂刷水泥基渗透结晶涂料的做法,只要垫层会出现破坏,其作用也毫无意义。有施工方案介绍,在垫层上撒水泥基渗透结晶涂料干粉或者抹稀浆料,浇筑混凝土后会向上反渗,发挥堵漏作用。⑦ 浇筑混凝土冲泻而下,干粉或稀浆料容易被冲失。即使均匀存在,但也会与混凝土同时进行反应,而不是在混凝土凝固后渗入毛细孔进行反应,所以,其作用也会大打折扣。该涂料主要成分为水泥和石英超重超细粒子,其向下及水平向渗透可以保证。向上反渗则不易让人接受。

  自防水混凝土加贴防水层出现渗漏、同时失效,这难道是一种巧合?是自防水混凝土出现问题引发防水层失效,还是防水层失效影响到自防水混凝土?抑或防水层根本就没有起到作用,是自防水混凝土一有问题,就会立即表现出来?显然,防水层失效与否,都不会影响自防水混凝土的工作性能。反之,混凝土出现问题也不会连累防水层。事实是混凝土存在问题才导致了渗漏。混凝土出现问题,本来需要外防水层来保护,关键时刻防水层失去作用应当是其本性必然。所以,指望在垫层上做防水层达到防水目的,是行不通的。不管是自粘型卷材,或者是水泥基渗透结晶涂料,都没有与上部基础相关联,摆脱对垫层的依赖,所以都难以起到防水作用。

  自防水混凝土在近年来有了很大发展,也取得了一定成效。所谓自防水混凝土,就是经过掺加外加剂减少毛细孔和裂缝,杜绝渗水通道来达到防水目的。混凝土是由水泥和沙石胶凝形成的一种人造石。它的构造机理是不均匀、非致密的。所以很难通过材料改性达到理想的不渗水状态。它的干收缩和冷收缩裂缝及其与水的亲和性等特性,导致其对水不起作用。施工中的不确定性也无法保证质量的严格标准。更为重要的是,面对裂缝,自防水混凝土无法自行修复和抵抗。设计规范中,混凝土构件允许出现不大于400分之一的挠度和小于0.4㎜的裂缝。在漫长的应力变化和复杂的受力条件下,混凝土变形和裂缝是必然的。自防水混凝土无论其密实性多么好,也无法适应以以达到明确的防水预期。⑧ 面对这种现状,自防水混凝土无法独挡防水重任,它必须以柔性卷材作为防护。⑨2.2.地下工程立面防水外墙立面防水做法,是墙体自防水混凝土外贴防水层,再由回填灰土起到隔水保护作用。从渗漏报道中看到,出现渗漏的地方多发生在后浇带、伸缩缝、施工缝、或者混凝土振捣不实之处。发生渗漏说明,一,回填灰土的钙化固结需要慢长时间,实际施工中,回填后一般只有两月左右就要停止降水。所以土体固结不充分。而且在地下水层中,固结了的灰土能否挡水也是个问题。二,外贴防水层与墙体无法持久有效粘连,在地下水浸泡中搭接处极易开裂。在建筑物沉降与外部填土的错动中,土体容易变形,防水层就会脱落,出现进水。2010年3月,一处做好的自粘SBS卷材遭水浸泡,10小时后出现了多处空鼓和翘边。证明有机物卷材与无机物混凝土的粘接是不可靠的。三,混凝土接缝处理一直是防水薄弱环节。止水带的无缝连接和紧密嵌固,是接缝防水的关键所在。需要加强。但施工质量和检查监控尚无法严格保证。使用的橡胶遇水膨胀止水条,其膨胀遇水环境、膨胀速度、干缩条件等等,均未见到技术指标和检验方法。如果在浇筑混凝土时吸水膨胀,混凝土凝固干燥后又会干缩,形成空隙,反倒成为进水通道。当出现进水时,止水条反应之前就会出现渗漏。止水条再次膨胀的止水效果效将受到考验。在混凝土施工缝处预埋外贴式橡胶止水带(或有带钉),与外墙面作埋平处理。止水带表面光滑,与混凝土性质迥异,混凝土与之互不吸附。凝固后会有缝隙,此缝隙可能形成渗水。⑩ 其实,混凝土相互之间的接缝效果要好于混凝土与其它材料间的接缝。

  一些介绍防水施工的文章在结尾都认为,其做法达到了设计防水目的。能否说交工几年内没有渗漏就是实现了防水目的?现在的高层建筑,基础底板厚度少则1米左右,多则3、5米不等。渗漏需用一个漫长的时间。没看到渗漏,并不能保证下面的防水层依然完好,也无法保证自防水混凝土真正阻断了渗水。地下防水不是为了看不见渗漏、放心使用而已。而是为了钢筋混凝土免受侵蚀。否则,防水的目的就没有真正实现。在渗漏的工程事例中,厚度较薄的基板比厚基板就显出偏多、偏早。说明渗漏隐患依然存在。

  2.3.关于工程桩头防水桩头防水做法近几年不断变化,现行做法是在桩头平面和侧立面涂刷刚性防水涂料。 工程桩与基础属于紧密连接。在基础及上部压力大于桩的承载力时,会发生沉降。但基础与桩的沉降是同步的,紧密连接的情况不会改变。当垫层下沉时基础下平面与桩身间缝隙将成为渗水通道。在地震力作用下,桩头会与基础间缝隙扩大,甚至出现折裂或桩筏脱离现像。使桩头与基础脱离的其他可能性则甚微。照此情况,在桩顶面和外立面刷水泥基渗透结晶涂料并不能起到较好作用。如在基础底面与桩身处用柔性材料连接堵缝,能起到更好的的堵防作用。现有材料尚无法完成此项工作。

  3.解决地下工程防水问题的紧迫性“过去人们一直认为混凝土是永久性材料,但通过实践人们逐渐认识到混凝土在地下工程中会受到地下水的侵蚀,其耐久性会受到影响。现在我国地下水特别是浅层地下水受污染比较严重,而防水混凝土在抗渗等级S8时的渗透系数为5~8×10-8㎝∕S。地下水对混凝土、钢筋的浸蚀是一个不容忽视的问题。” 改革开放三十年是建筑工程大规模进行的三十年。建筑工程的设计寿命标注在50~100年。(近年来的实际统计表明,建筑物平均使用寿命仅为三十年。)一般认为,如果能防止浸水引发的冻溶性损坏,消除日照温差的热胀冷缩影响,防止化学有害浸蚀,以及做好渗漏水对钢筋混凝土的保护等,则建筑物的使用寿命应该获得较大延长。同时,我国人口状况在度过增长期达到平衡以后,大规模的房屋建设也将变得冷寂。照此推算,我们正在施工的大多数工程可能面临着一个相当长的使用期。在节约投资、保护资源和节能降耗的形势下,最大限度的延长建筑物使用寿命,设计出可靠的防水方案和防水材料,按照钢筋混凝土结构寿命做出与之相匹配的防水工程,其任务急迫,意义重大。

  4.解决目前地下工程防水问题的措施4.1新思路根据上述地下工程防水情况,本文提出一种新的防水思路:一,基础混凝土下应设柔性防水材料,但必须与上部混凝土相连接,摆脱对下部垫层的依赖。故此需要研制新的防水材料及其与混凝土连接的构造方式;二,这种材料除了具有防水性能高、耐腐蚀、耐久性及稳定性好、无毒害成分、生产成本低、施工方便等优点以外,还能根据工程结构与工程环境情况,就抗压、抗拉以及弹性伸长等,进行计算设计。使之能适应不同工程情况的防水需要。三,这种材料除在基础平面、外墙立面应用,还能经过改变材料成分用在屋面、隧道以及水利工程中。结合相关处理方式,将地下工程防水做到万无一失。

  4.2新技术依照上述防水思路,笔者研究拟就“嵌联式卷材”技术。内容如下:采用特定柔性材料做成卷材,上面有均匀密布的突出颗粒即嵌联粒。在垫层上铺放以后,可以在上面直接浇筑混凝土。使卷材与混凝土互相紧密连接,形成一体共同工作。通过与混凝土相互嵌联,就像给混凝土穿上了不可脱落的雨衣,达到持久可靠。另外,在嵌联颗粒之间还有网状交叉的防水肋,它既可加强片材的强度,也可以防止局部破损后的窜水现象。该材料以其弹性伸长来适应混凝土构件的挠曲和裂缝变形。以此实现对建筑物的长久保护。

  4.3.新材料直接在防水卷材上绑扎钢筋浇混凝土,会对卷材产生压力;工人举步行走会对嵌联颗粒产生水平弯剪力;卷材受到各种拉扯会产生拉力;建筑物沉降与外部填土产生错动使嵌联颗粒出现剪切力;混凝土构件的挠曲变形和裂缝,会令卷材拉伸变形;温度会对卷材的力学性能产生改变;卷材暴漏在外时,温度和紫外线也使卷材的耐久性出现变化。达到了这些理化强度要求,该方案就能建立起来。这些都是卷材选料和设计需要认真考虑的首要因素,也是卷材生产的重要技术指标。针对各种典型的地下工程环境,可以对卷材构造进行计算设计,将卷材做成几种形状,以适应不同的工程防水需要。

  5.新技术新材料试验研究5.1.试验目标能否找到这种理想材料就成为该技术成立的基础。目前有机高分子材料正以多品种、高性能、层出不穷地出现在市场上。选用高分子有机材料的明显优势在于它的阻水性,化学稳定耐久性,无毒害成分,选择范围较宽的材料物理力学指标,以及充足的市场供应量,和成熟简单的加工生产方式。现在已经选配出较为理想的材料配方和卷材构造形式,将其定名为“嵌联式防水卷材”。它的各项理化指标都能达到设计要求。根据市场需要,按照使用要求确定卷材技术指标,并据此进行材料试验和检验。试验目标是,卷材的各项指标能保证达到设计标准以及工程使用要求。利用现有材料试验设备就能够进行各项试验工作。随着有机化学新材料的不断出现,利用嵌联技术还可以生产出更为优异的防水材料。

  5.2.试验结论按照上述材料性能要求,参照执行国家标准GB12953—2003《氯化聚乙烯防水卷材》的各项指标。经西北工业大学相关专业协助研究论证,本产品材料选用塑胶高分子材料改性合成。它的不透水性、抗穿孔性、剪切状态下的粘合性、耐化学侵蚀,以及分子稳定耐久性,都已达到设计要求。尤其是该卷材抗压大于1mpa,抗拉大于5mpa,弹性伸长率满足工程最大变形的100倍。可以适应施工和工程变形的需要。能够在-30~500C环境中使用。它的使用寿命应在50~70年。其生产为注压成型,只用电能,没有毒害污染。生产工艺简单。因此属高性能绿色环保产品。生产成本低,市场售价大约与SBS改性沥青卷材相持平。施工只需铺放平展,采用热粘接缝,容易保证接缝牢靠严密。防止明火及高温,及时修补破损。不怕基层潮湿,无须保护层,技术简单,施工方便,成本低廉。质量容易保证。还可以处理工程桩头等部位特殊防水。经过改变成分或形状,可以用在屋面以及隧道和水利工程方面。

  6.结论与讨论1)2004年即有人提出关于混凝土垫层在地下环境中极易破坏,这是外防水层失效的主要原因的观点。但是却得出将外防水改为背水面内防水的倒退性结论。

  2)垫层破坏既然是导致防水层失效的主因,那么,在垫层上所做的各种防水层都将自身不保,难以发挥防水效能。

  3)自防水混凝土由于无法面对裂缝问题,所以无法单独起到防水作用,它离不开柔性外防水层的保护。

  4)嵌联式卷材理论技术脱离了对垫层的依赖,是地下工程防水行之有效地新型专利技术。

  5)嵌联式卷材摆脱了现有防水困境,开辟了全新的防水思路,能够彻底解决地下防水问题,有望成为持久产品形态。

  6)期望防水界同仁参与讨论,提出意见,使地下防水理论技术日臻完善。芜湖防水工程