剛性防水

剛性防水的界定

剛性防水的定位就是確定什么是剛性防水、剛性防水包括那些內(nèi)容?！皠傂浴睆脑~典的解釋為：“堅(jiān)硬不易變化的”。剛性防水是指形成的剛性體，從物理學(xué)上指形狀和大小保持不變的剛性防水物體。能夠形成剛性防水物體的材料有很多，如鋼鐵(金屬)、玻璃、塑料、水泥、樹(shù)脂、阿噶(嘎)土等。之前，有關(guān)資料對(duì)剛性防水技術(shù)的界定為：是指以水泥、砂、石為原料，并摻入少量外加劑或高分子聚合物材料，起到抗裂防滲，達(dá)到防水的作用。我們現(xiàn)階段擬界定為：主要作用于水泥膠結(jié)材料體，形成的剛性防水物(構(gòu)造)體，即為剛性防水；包括聚合物水泥、樹(shù)脂、礦物質(zhì)材料等。作為藏區(qū)建筑用防水材料的阿噶土現(xiàn)在還在使用。其它剛性材料根據(jù)發(fā)展的程度可再考慮。

剛性防水的劃分

按前面界定的材料，擬將剛性防水分為3部分：

(1)混凝土結(jié)構(gòu)本體自防水：主體是防水混凝土，一般使用減水劑、膨脹劑、防水劑、密實(shí)劑等。

(2)混凝土結(jié)構(gòu)(以此為主)表面涂、滲防水：主體是防水涂、滲層，一般使用樹(shù)脂涂料、聚合物水泥涂料、防水砂漿、滲透結(jié)晶型材料等。

(3)注漿：主要是針對(duì)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)和缺陷進(jìn)行灌注處理，采用特種水泥、樹(shù)脂等，也包括新建工程的預(yù)處理。

剛性防水工程發(fā)展歷史簡(jiǎn)述

建筑始于防水，人類(lèi)因?yàn)槭紫扔辛朔浪男枰砰_(kāi)始建筑活動(dòng)；剛性防水始于石灰瓦磚的產(chǎn)生。由于剛性防水材料的發(fā)展應(yīng)用，大大延長(zhǎng)了建筑的使用壽命。無(wú)論是占代建筑還是現(xiàn)代建筑，都證明了剛性防水材料的優(yōu)越性。

具有代表性的剛性防水工程有：

(1)古希臘的帕提農(nóng)神廟(公元前447一前432)。當(dāng)時(shí)采用的是石板瓦屋面．屋頂采用了8480塊石板瓦，每塊重20～50噸，但由于屋面支撐的梁檁為木材，經(jīng)過(guò)600～700年屋頂即損壞，后來(lái)只留下斷壁殘?jiān)?/p>

(2)古羅馬輸水道(公元14年)。是位于目前法國(guó)南部尼姆市的一條長(zhǎng)50 km的輸水道。這條輸水道在戛合地區(qū)一段現(xiàn)今保存完好，共有3層橋拱，長(zhǎng)275m，最高處49m。這條輸水道在《共產(chǎn)黨宣言》中稱(chēng)為人類(lèi)創(chuàng)造的偉大奇跡之一。

(3)羅馬萬(wàn)神廟(公元118～125年)。采用穹頂式屋面．直徑44．4 m、高44．4 m，是世界現(xiàn)存建筑中保持最完好的。

(4)埃及吉薩金字塔(公元前2551一前2472年)，基座長(zhǎng)230．33 m，高146．59 m(現(xiàn)存高度137 m)，體積260萬(wàn)m2。

(5)我國(guó)的洛陽(yáng)石窟、天龍山石窟、樂(lè)山大佛等原都有屋面建筑覆蓋．但由于屋面建筑為木結(jié)構(gòu)，難以經(jīng)受長(zhǎng)期水汽的侵蝕而損壞。

(6)世界上第l條地鐵——倫敦地鐵(19世紀(jì)印年代)。采用了剛性防水技術(shù)。現(xiàn)在隧道的盾構(gòu)技術(shù)．盾構(gòu)的管片其實(shí)也是采用了剛性防水為主的技術(shù)。

(7)據(jù)國(guó)外有關(guān)資料介紹，屋頂種植綠化已經(jīng)有200年的歷史，有的資料講130多年，按當(dāng)時(shí)的技術(shù)采用的即為剛性防水。

剛性防水技術(shù)研究的目的意義

防水屬于依附性技術(shù)，隨著工程領(lǐng)域的拓展而發(fā)展，隨著依附條件的變化而改變。由此，防水技術(shù)的發(fā)展將是多樣化的．剛性防水的作用也將會(huì)逐步加強(qiáng)。所以，我們應(yīng)正確理解、客觀反映剛性防水技術(shù)。

剛性防水材料的發(fā)展應(yīng)用

我國(guó)剛性防水材料的應(yīng)用是以現(xiàn)代硅酸鹽水泥(波特蘭水泥)應(yīng)用為標(biāo)志的，現(xiàn)代水泥的應(yīng)用已經(jīng)有近200年(1824年)的歷史。中國(guó)的現(xiàn)代建筑史起于20世紀(jì)20年代(被動(dòng)引進(jìn)和主動(dòng)發(fā)展)，現(xiàn)代建筑主要是以新中國(guó)建立為標(biāo)志。1950～1960年，采用集料連續(xù)級(jí)配防水混凝土：1960-1970年，采用富砂漿普通防水混凝土；1970—1980年，采用外加劑防水混凝土。這期間水泥砂漿的應(yīng)用主要以級(jí)配與操作工藝相結(jié)合的方式。1980年開(kāi)發(fā)補(bǔ)償收縮混凝土至今，防水外加劑的發(fā)展?jié)u趨多樣化。在剛性防水技術(shù)方面我們與發(fā)達(dá)國(guó)家差距比較大。剛性防水技術(shù)發(fā)祥于歐洲，日本在引進(jìn)歐洲技術(shù)的基礎(chǔ)得到了發(fā)展。1877年，日本水泥砂漿防水已在隧道工程應(yīng)用(日本1873年開(kāi)始生產(chǎn)水泥)。歐洲19世紀(jì)末一20世紀(jì)初已經(jīng)開(kāi)始生產(chǎn)水泥外加劑：而日本1905年開(kāi)始輸入應(yīng)用水泥外加劑，1910年開(kāi)始生產(chǎn)，20世紀(jì)20年代已經(jīng)在地鐵工程、地下工程得到應(yīng)用。近10多年來(lái)，我國(guó)剛性防水技術(shù)在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上得到了快速發(fā)展，制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)；但是與國(guó)外的差距還較大。我國(guó)剛性防水技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(部分)見(jiàn)表1。

近20多年來(lái)，摻膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土是我國(guó)剛性防水技術(shù)的主要形式，膨脹劑的年銷(xiāo)售量從1990年的1．8萬(wàn)t，發(fā)展到2010年的185萬(wàn)t，增長(zhǎng)速度很快，使用量居世界同類(lèi)產(chǎn)品之首，銷(xiāo)售趨勢(shì)見(jiàn)圖l。從現(xiàn)在的情況來(lái)看，混凝上膨脹劑尚有很大的發(fā)展空間。摻膨脹荊的補(bǔ)償收縮混凝土被廣泛應(yīng)用于我國(guó)高層建筑和商業(yè)廣場(chǎng)地下室、地鐵和隧道、水工建筑、海工、軍工、核電、水利、人防等不同工程領(lǐng)域。由于應(yīng)用工程眾多，擇選有代表性的工程作簡(jiǎn)要介紹。

(1)北京昆泰大廈

(2)天津市津?yàn)I水廠

重新認(rèn)識(shí)剛性防水技術(shù)

重新認(rèn)識(shí)剛性防水實(shí)際上是重新認(rèn)識(shí)“剛?cè)峤Y(jié)合”的問(wèn)題。“剛?cè)峤Y(jié)合”是以剛為主，柔結(jié)合剛，而不是“柔剛”結(jié)合，現(xiàn)在是本末倒置，“剛?cè)峤Y(jié)合”成為了以柔為主，有的否定剛性防水(包括正在修訂的《屋面工程技術(shù)規(guī)范》對(duì)于種植屋面的現(xiàn)澆混凝土，不作為防水層)。

關(guān)于種植屋面的剛性防水有2個(gè)誤區(qū)：

第1個(gè)誤區(qū)，剛性防水的混凝土不能防植物根的穿刺；第2個(gè)誤區(qū)，剛性防水不能獨(dú)立作為防水層。關(guān)于第1個(gè)誤區(qū)，到現(xiàn)在未見(jiàn)到植物根對(duì)混凝土的穿刺試驗(yàn)；認(rèn)為植物的根可以穿透巖石，就可以穿透混凝土，實(shí)際巖石有縫隙，通常條件下混凝土是很難產(chǎn)生類(lèi)似巖石中的縫隙；

第2個(gè)誤區(qū)，混凝土產(chǎn)生裂縫是不可避免的，滲漏是必然的。這只是理論上的推論，現(xiàn)實(shí)工程的應(yīng)用并非都如此。南昌市某單位，種植屋面采用細(xì)石混凝土做防水已經(jīng)推廣應(yīng)用10多年，防水效果良好。此外，30多年前四川已有采用細(xì)石混凝土做蓄水屋面。由于植物與基質(zhì)土的覆蓋，加上水的養(yǎng)護(hù)，改變和提高了混凝土的性狀，在一定的種植條件下剛性防水完全可行。

“剛?cè)峤Y(jié)合”不是一成不變的定律，主要不是大面上的結(jié)合(但現(xiàn)在所說(shuō)的“剛?cè)峤Y(jié)合”主要是大面上)，“剛?cè)峤Y(jié)合”主要體現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)部位。防水大面是可以剛剛結(jié)合的(基層剛——混凝土，面層剛——防水砂漿或其它面層)，但“剛剛結(jié)合”也需要柔性處理，柔性處理也體現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)部位(如盾構(gòu)管片的交接部位)?！皠倓偨Y(jié)合’’在有些條件下比‘‘剛?cè)峤Y(jié)合”要好。如一個(gè)賓館的洗浴中心水池的池壁及池中的柱子(池壁、柱子采用混凝土澆筑)，某防水公司設(shè)計(jì)采用改性瀝青防水卷材在池壁、柱子上做防水，面層貼瓷磚。顯然采用防水砂漿比改性瀝青防水卷材要好，既保證防水質(zhì)量，又降低工程造價(jià)。由于對(duì)‘剛?cè)峤Y(jié)合”理解的片面性，致使目前現(xiàn)有規(guī)范的規(guī)定限制了某些剛性防水技術(shù)的應(yīng)用。

例如：深圳地鐵的劉卡丁在2010年中國(guó)地下工程與隧道國(guó)際峰會(huì)發(fā)表《地下復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念及技術(shù)措施》中“疊合結(jié)構(gòu)自防水的實(shí)踐及研究”講了3點(diǎn)：(1)節(jié)省資源、降低成本、提高效率、簡(jiǎn)化施工工藝、提高結(jié)構(gòu)的安全度和耐久性；(2)用哲學(xué)思想指導(dǎo)設(shè)計(jì)的理念，把“做了比不做好”變?yōu)椤鞍炎詈?jiǎn)單的事情做好”；(3)實(shí)踐證明，“混凝土本身的抗裂質(zhì)量是地下工程防水之本，是唯一的保障"161。其中，又講到GB 50108--2008《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》的不當(dāng)規(guī)定與限制：“單層地下連續(xù)墻不應(yīng)直接用于防水等級(jí)的地下工程墻體；限制了地下連續(xù)墻的發(fā)展”。GB 50108--2008中規(guī)定：“膠凝材料用量不應(yīng)少于400kg／m3，水膠比應(yīng)小于0．55，坍落度不得小于180 mm，防水混凝土采用預(yù)拌混凝土?xí)r，入泵坍落度宜控制在120—160mm?！倍吧钲诘罔F3號(hào)線規(guī)定：坍落度不得大于100mm”。GB50108--2008中還規(guī)定：“C30S8混凝土在滿足抗?jié)B等級(jí)、強(qiáng)度等級(jí)和耐久性條件下，水泥用量不宜小于260 kg／m3’；“深圳地鐵3號(hào)線規(guī)定：水泥用量不得大于280 kg／m3”。文章提出了相應(yīng)的技術(shù)措施，提出了以“混凝土結(jié)構(gòu)自防水為主”的設(shè)計(jì)理念。剛性防水適宜于覆蓋和遮蔽性的工程，如地下工程、室內(nèi)的廁浴間、有覆蓋的屋面(種植、上人)；也適用于地鐵隧道、港ISI、堤壩、橋梁、機(jī)場(chǎng)、道路等方面的應(yīng)用。

加強(qiáng)剛性防水技術(shù)的引進(jìn)、開(kāi)發(fā)及實(shí)驗(yàn)研究工作

(1)系統(tǒng)了解國(guó)外剛性防水技術(shù)，選擇引進(jìn)適合我國(guó)的技術(shù)；

(2)總結(jié)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)開(kāi)發(fā)我國(guó)的剛性防水技術(shù)；

(3)根據(jù)工程需要，結(jié)合存在的問(wèn)題，加強(qiáng)剛性防水技術(shù)的工程試驗(yàn)驗(yàn)證工作。剛性防水技術(shù)的發(fā)展也必將促進(jìn)柔性防水技術(shù)的發(fā)展，我們需要全面地推進(jìn)工程防水技術(shù)的發(fā)展。

發(fā)展剛性防水技術(shù)，符合節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略發(fā)展剛性防水技術(shù)，提高建筑防水壽命，縮短施工周期，可以大幅度降低維修成本。推廣剛性防水技術(shù)，節(jié)約大量有機(jī)防水材料，有助于緩解我國(guó)石化資源緊缺的現(xiàn)狀。

結(jié)論

剛性防水是包括混凝土結(jié)構(gòu)本體自防水、混凝土結(jié)構(gòu)表面涂、滲防水以及注漿技術(shù)在內(nèi)的多種防水技術(shù)的總稱(chēng)，水泥膠結(jié)材料將是今后很長(zhǎng)時(shí)間的主導(dǎo)材料，剛性防水因其自身的耐久性，與主體結(jié)構(gòu)壽命的同步性，其需求廣闊。在系統(tǒng)了解國(guó)內(nèi)外剛性防水技術(shù)、總結(jié)國(guó)內(nèi)外應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)加強(qiáng)剛性防水技術(shù)的引進(jìn)、開(kāi)發(fā)及實(shí)驗(yàn)研究工作。由于有機(jī)、無(wú)機(jī)材料技術(shù)的融合，建筑防水材料的發(fā)展也不是非“柔”即“剛”，同時(shí)向韌性和彈性發(fā)展。開(kāi)展剛性防水技術(shù)的研究，并不排斥柔性防水技術(shù)的研究；在積極推進(jìn)剛性防水技術(shù)的同時(shí)，也要做好柔性防水技術(shù)研究發(fā)展工作，從而全面地推進(jìn)我國(guó)工程防水技術(shù)的發(fā)展。