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专家观点|叶林昌:对建筑防水中“水”的思考

发布时间:2016-01-19浏览量:

  水对建筑物的有害作用一般归纳为重力作用、毛细作用、渗透作用(含侵蚀与冲刷作用)、动能和气压差。它们以共同作用或单独作用,使水产生流动或移动,并对建筑物造成损害。控制这些作用力,远比试图阻止它们来得更为有效。水的侵入是一个动态的、不断变化的复杂过程。足够的水分、水中侵入性物质和环境温度,是防水工程设计中必须考虑的三大因素。而阻止水的侵入,防止水的渗漏,是建筑防水工程在合理使用年限内应具备的基本功能。

  自然界的物质在一定压力下都是透水的,常见的多孔性混凝土材料更是如此。特别是地下工程埋得越深,地下水位越高,渗透压力就越大。地下工程的渗漏水在大多数情况下,是由渗透作用引起的。另外,水能溶解大部分物质,而地下水又是一种相当复杂的溶液。当酸、盐及有害气体含量超过一定含量时,地下水就会侵蚀以至损坏地下结构。


  滴水穿石堪比子弹。“只要我们对整个建筑物,从基础、地下室、墙身直至屋顶构造进行仔细分析,就不难发现,在任何情况下,各种状态的水都是造成建筑物各部位渗漏或损坏的重要因素。”(叶琳昌.《防水工手册·第三版》.中国建筑工业出版社,2005:01)如果我们进一步追踪又会发现,水在自然界乃至房屋建造与使用过程中造成的破坏变幻莫测,触目惊心。


  在一般建筑的屋顶,常见的伸缩缝、天沟及雨水口、高低跨连接处的渗漏也是水的“杰作”:因为在“热胀冷缩”和“湿涨干缩”的反复作用下,由“温度—收缩”应力引发的间隙或开裂(初始时肉眼不易发现),使水乘虚而入造成的。在研究这类质量问题时,既要看到随着时间的变化,各种材料由量变到质变发生的“老化”现象(外因),但更多的却是这些容易渗漏的部位,长期存在的设防标准偏低,构造设计不当(如排水坡度太小、密封不严、沒有考虑暴雨时瞬间如何排水等)和施工粗糙等人为因素(内因)。


  各种形态的水在一定条件下都会互相转化。上世纪60年代开始研究的排汽屋面,是针对屋面中的多余水分,在屋面高温作用下产生的蒸气分压力,导致卷材防水层起鼓、开裂、渗漏而提出的(图1),其形成的过程与“水加热由液态变为气态” 的情景十分相似。


图1 因保温层内含有大量水分引发防水层起鼓、开裂和渗漏

  “天之语,物之道”,它与2000多年前汉瓦屋面结构“上下通气”的理念是一脈相承的。排汽屋面“主动地吸取天地之道” ,正确处理了天(风雨寒暑等各种自然现象)、地(屋面施工中多余水分如何汽化与逸出)、人(居住功能)三者之间的平衡关系,从而使许多复杂的技术难题,简化为“道法自然”的科学构造;并最终达到人与天地融合、和谐共处的做法,也可视为构造防水与材料防水相结合的典范。另外,排汽屋面构造(图2)自1983年列入国家规范以来,不仅有力地抑制了卷材防水层起鼓、开裂和渗漏等质量通病,而且还延长了屋面工程的使用年限,其取得的技术经济效益和社会效益十分明显。今后,不管建筑与防水材料如何变化,但排汽屋面的科学构造(含配套的多层卷材革新铺贴工艺)以及道法自然的理念,都是值得借鉴的。


图2 “排汽屋面”构造


  注:排汽屋面主要用于设置保温层的防水构造,此时找平层应设置分格缝可兼做排汽道,间距宜为6m,每36平方米设置一个排气孔

  水的多变性质决定了防水技术也要多变。例如在地下工程中,确保大体积防水混凝土施工质量至关重要。若夏季气候炎热,则在大体积防水混凝土施工中,宜采用冰水拌制混凝土和低温蓄水养护技术,使施工初期达到减少水泥水化热,降低混凝土结构内外温差值的效果。而在冬季严寒,则宜用热水搅拌混凝土,防止初期混凝土结冰,同时辅以蓄热法养护(铺盖草袋保温),确保混凝土在养护期间不遭冻结,使强度获得正常增长。需要解释的是,上述两种施工技术,始终围绕混凝土在初始养护时,处于“低正温”这一符合混凝土强度发展规律的状态。因为从大量研究和实验证明,在相同混凝土配合比和施工条件下,低正温养护可确保混凝土收缩量最小和获得最大的后期强度值。


  另外,水还有多种利用价值:由于混凝土是一种水硬性材料,在初期养护阶段,离不开水的呵护;而刚性蓄水屋面既有抑制混凝土开裂,又有良好的隔热性能,在南方不少地区仍有应用价值,深受用户欢迎(图3)。作为一种施工手段,人工结冰在不少地下深坑建筑施工中应用,具有独特优势,也可取得良好的技术经济效果。近年来我们还注意到,长期潜伏在混凝土毛细管内的湿气(水分)与游离氧化钙,为一些渗透型防水材料在混凝土中产生“结晶”反应提供了方便,从而达到填塞毛细孔道、提高混凝土密实性和抗渗性效果。

图3 具有多种功能(含养殖)的蓄水屋面在南方受到青睐

  

  水是无孔不入的,水还是一位称职的检验师:“人发现不了的渗漏问题,水能发现;人可以糊弄人,但人糊弄不了水,水更不会糊弄人。” 大巧若拙,如果我们利用水的特点,根据工程具体情况,事先对一些容易渗漏的细部构造或关键节点进行蓄水试验,根据试验中发现的新情况、新问题,制定整治措施,就能把事故隐患消灭在萌芽之中。


(文章来源:《中国建筑防水协会》)

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