國內(nèi)外防水-工程研究現(xiàn)狀

1、國內(nèi)研究現(xiàn)狀1.1.國內(nèi)防水材料發(fā)展概況剛性防水技術(shù)是指以水泥、砂、石為原材料，摻入少量外加劑或 高分子聚合物，通過調(diào)整配合比，改善孔結(jié)構(gòu)，增加各原材料界面的 密實(shí)性，或通過補(bǔ)償收縮，提高混凝土的抗裂防滲能力等方法，使混 凝土構(gòu)筑物達(dá)到防水的技術(shù)。其特點(diǎn)是根據(jù)不同的工程結(jié)構(gòu)采取不同 的方法，施工簡單、方便，造價(jià)較低，易于維修，防水耐久性好。所 以，在土木建筑中，剛性防水占相當(dāng)大的比例。剛性防水的主要基材 是水泥，如硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣水泥、火山灰水泥。 這些水硬性膠凝材料的抗?jié)B性和防水耐久性都是較好的，所以，國內(nèi)外許多防水工程都采用水泥作為膠結(jié)材料。 然而，由于水泥的抗拉強(qiáng) 度低，

2、變形小，易于收縮開裂，往往會(huì)破壞結(jié)構(gòu)的整體防水。而且， 水泥配制成混凝土后，內(nèi)部形成許多毛細(xì)孔縫，成為滲水的通道。為 了提高混凝土的抗?jié)B性，國內(nèi)外科技人員研究出許多無機(jī)防水劑， 如 三氯化鐵、無機(jī)鋁鹽、三乙醇胺等等。通過加入這些防水劑，提高水 泥砂漿的密實(shí)性或改善砂漿的抗裂性，從而達(dá)到防水抗?jié)B的目的。7070 年代末，我國出現(xiàn)了把抗裂防滲結(jié)合起來的新型防水外加 劑一一混凝土膨脹劑。目前，我國的膨脹劑品種已有 1010 多個(gè)，年銷 量近 3030 萬噸，其中 UEAUEA 占 80%80% UEAUEA SRSSRS 和EA-LA-L 均屬硫鋁酸鈣型 膨脹劑，它們摻入水泥中水化形成膨脹性結(jié)晶體

3、一一鈣磯石。這種針 狀和柱狀結(jié)晶填充于混凝土的毛細(xì)孔縫中， 改善了孔結(jié)構(gòu)，提高了混 凝土的抗?jié)B性。由于它的膨脹作用，可在鋼筋和鄰位的約束下，在結(jié) 構(gòu)中建立 0.20.20.7MPa0.7MPa 預(yù)壓應(yīng)力，大致可以抵消混凝土硬化過程中產(chǎn) 生的收縮拉應(yīng)力，從而防止混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生干縮開裂，同時(shí)，補(bǔ)償一 部分后期產(chǎn)生的溫差應(yīng)力。所以，混凝土膨脹劑是具有抗裂和防滲雙 重功能的防水劑，可以說，膨脹劑是我國剛性防水材料的突破性發(fā)展。 近年來，為適應(yīng)泵送混凝土的發(fā)展，我國開始生產(chǎn)多功能復(fù)合膨脹劑， 它是以膨脹劑與化學(xué)外加劑復(fù)合而成的， 集膨脹、防水、緩凝、減水、 防凍、早強(qiáng)于一體，投料單一，使用方便，頗受用戶

4、歡迎。柔性防水方面，自從 2020 世紀(jì) 8080 年代以來，中國新型建筑防 水材料發(fā)展迅速，通過十幾年的努力，我國的防水材料形成了瀝青及 瀝青改性防水卷材、合成高分子防水卷材、防水涂料、密封材料共四 大類幾百個(gè)品種，已經(jīng)形成品種門類齊全，低、中、高性能檔次齊全 的材料體系。其中仍以瀝青油氈為主， 年產(chǎn)量穩(wěn)定在 8 8 億平方米左右，占整個(gè)防水材料的 80%80%就數(shù)量而言，可基本滿足建筑業(yè)使用的要求， 但品質(zhì)和質(zhì)量上還不能適應(yīng)建筑業(yè)發(fā)展的需要。傳統(tǒng)產(chǎn)品一直占絕大 多數(shù)，新型防水材料尚處于研究、開發(fā)與試用階段。2 2.結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)的發(fā)展結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)就是把承重結(jié)構(gòu)（或圍護(hù)結(jié)構(gòu)）和防水結(jié)構(gòu)合

5、為一體的技術(shù)。在不少防水工程中，如咼層建筑地下室的樁板基礎(chǔ)、 逆作法與半逆作法地下空間、各種水工和海工構(gòu)筑物、隧道和管溝等， 采用柔性防水施工既困難，防水壽命又只有 10102020 年（與混凝土壽 命 100100 年以上不同步），更適合采用結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)。6060 年代，冶金部建筑科學(xué)研究總院等提出了富砂漿防水混凝土 技術(shù)，他們經(jīng)研究認(rèn)為，水泥砂漿的質(zhì)量是決定混凝土防水能力的關(guān) 鍵，提出混凝土中的灰砂比為 1:21:2125125，砂率為 35%-40%35%-40%石子 粒徑不大于 40mm40mm 水灰比不宜超過 0.60.6，加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期不少 于 14d14d。這種防水混凝土

6、技術(shù)突破了集料連續(xù)級配的苛求，在冶金建 筑等大型防水工程中應(yīng)用效果良好。7070 年代，我國發(fā)展了外加劑防水混凝土，通過形成不溶性膠體 化合物或絡(luò)合物，用來堵塞、填充毛細(xì)孔縫，增加混凝土的密實(shí)度或 柔性，以提高它的抗?jié)B性。這些外加劑防水混凝土在一定條件下的應(yīng) 用效果是不錯(cuò)的。然而，工程實(shí)踐表明，由于水泥混凝土在硬化過程中產(chǎn)生干縮 和冷縮（溫差收縮），往往導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)開裂，從而破壞結(jié)構(gòu)的整 體防水功能和降低使用壽命，這個(gè)問題對于小型防水工程也許不會(huì)暴 露出來，但對于中、大型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的防水工程就易顯露出來。19801980年后出現(xiàn)的補(bǔ)償收縮混凝土，較好地解決了這一問題。眾所周知，水泥拌水后，其硬

7、化后的絕對體積都要減小。實(shí)驗(yàn) 證明，每 100g100g 水泥漿體的化學(xué)減縮值為 7 79mL9mL 如果混凝土水泥用 量為 300kg300kg/m m則其減縮量達(dá) 212127L/m27L/m,其外觀體積收縮并不多，主要在其內(nèi)部形成許許多多毛細(xì)孔縫，成為滲水渠道。研究表明，每 100g100g 水泥漿體可蒸發(fā)水分約6mL6mL 如混凝土用量為 300kg300kg/m m 則其 蒸發(fā)水量達(dá) 18L18L/ 當(dāng)混凝土在干燥條件下，毛細(xì)孔中的水逸出產(chǎn) 生毛細(xì)壓力，使混凝土發(fā)生毛細(xì)收縮，由此引起水泥砂漿的干縮值為0.1%0.1%0.2%0.2%,混凝土的干縮值達(dá) 0.040.04 %0.06%0

8、.06%。 由于混凝土的抗拉 強(qiáng)度低，極限拉伸變形值只有 0.015%0.015%0.030%,0.030%,故易于產(chǎn)生干縮開 裂。從上述研究可知，建筑物的滲水與裂縫有直接關(guān)系，而裂縫的產(chǎn) 生除了荷載應(yīng)力和不均勻沉降（約占 30%30%勺幾率）外，主要是由于混 凝土干縮、冷縮和徐變引起的，這與混凝土的物理、化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。 我們認(rèn)為，抗?jié)B的前提是抗裂，普通防水混凝土和外加劑防水混凝土 不具有膨脹性能，它們沒有抗裂功能，即使它們的抗?jié)B性很高，混凝 土收縮開裂也就失去整體防水功能。而補(bǔ)償收縮混凝土的抗?jié)B標(biāo)號大 于 S20,S20,比普通混凝土高 1 12 2倍，所以說，具有抗裂防滲功能的補(bǔ) 償收縮混

9、凝土是結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)的新突破，是 8080 年代后剛性防水技 術(shù)的新發(fā)展。經(jīng)過 3030 多年的研究，我國膨脹水泥和膨脹劑的生產(chǎn)工藝、膨脹 速率和膨脹量的控制、混凝土性能和應(yīng)用技術(shù)已得到全面解決，8080年代已進(jìn)入實(shí)用化階段。目前，我國已出現(xiàn)膨脹劑替代膨脹水泥的趨 向，原因是膨脹劑使用方便靈活，運(yùn)輸保管方便，價(jià)格較低，用戶容 易接受。國外研究現(xiàn)狀1.1.國外防水材料發(fā)展概況隨著建筑業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用技術(shù)的完善，國外建筑防水材料的技術(shù) 及品種有了較大發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模有日益大型化的趨勢， 歐美發(fā)達(dá) 國家建筑防水材料的生產(chǎn)已逐漸從單一的生產(chǎn)工廠演化為大型跨國 公司。美國的防水材料市場年需總量接近 15

10、15 億 m m 左右，但只有 4040 家 公司，113113 個(gè)生產(chǎn)工廠。如凡士通和卡萊爾兩大公司主導(dǎo)高分子防水 卷材市場；法國的索普瑞瑪公司是法國最大的改性瀝青防水卷材生產(chǎn) 企業(yè)，年產(chǎn)量達(dá)到 45004500 萬 m m占法國平屋面市場的 35%35%剛性防水方面，水泥混凝土是一種多孔材料，如何提高它的抗 滲性？德國最先提出集料連續(xù)級配防水技術(shù)， 即通過不同級配的石子 獲得最小空隙率，使混凝土致密。近年來，國外的剛性防水材料和技 術(shù)都得到了長足迅猛的發(fā)展。柔性防水方面，2020 世紀(jì) 6060 年代以來，許多發(fā)達(dá)國家的防水材料 品種開發(fā)較多，速度較快。特別是 SBSSBS APPAPP

11、改性瀝青防水卷材和合 成高分子防水卷材，經(jīng)過 3030 年的努力，已成為占主導(dǎo)地位的防水材 料，從目前情況看，其市場占有份額，穩(wěn)中有升，是一種在較長時(shí)期 使用的防水材料。在美國，三元乙丙防水卷材占相當(dāng)大的比重，在歐 洲，防水材料以 SBSSBS APAPP P改性瀝青防水卷材為主，日本使用的防水 材料基本與西方工業(yè)發(fā)達(dá)國家相同，在新建工程中改性瀝青卷材占 47%47%維修占 17%17%有 15%15%勺合成高分子防水卷材用于新建工程中，20%20% 用于維修工程。2.2.設(shè)計(jì)和施工技術(shù)方面防水施工機(jī)具已有突破性進(jìn)展，防水設(shè)計(jì)趨于多樣化，并越來越 重視新技術(shù)的價(jià)值，而且注意保護(hù)環(huán)境。與國外防水

12、工程相比，我們 既有技術(shù)上的差距，也有管理上的差距。防水設(shè)計(jì)和施工 （含機(jī)具） 還有局部構(gòu)造的問題在不少地區(qū)還處于無序和落后的狀態(tài)。我國新型防水材料的前景隨著近代工業(yè)高速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，帶來了經(jīng)濟(jì)發(fā) 展和社會(huì)繁榮，同時(shí)也使人們對自己周邊環(huán)境和生活質(zhì)量提出了更高 的要求，“以人為本”、“綠色環(huán)?！币殉蔀闀r(shí)尚。因此，必須加大 開發(fā)和應(yīng)用環(huán)保型防水材料的力度。綠色環(huán)保型防水材料，是對環(huán)境 有利、對人體無害、有利于節(jié)能、可節(jié)約資源和（或）可再生利用并持 久耐用的產(chǎn)品。在綠色環(huán)保建筑防水的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工中應(yīng) 多方面考慮，盡可能水性化、高固化、粉狀化、生態(tài)化 ；原料，盡可 能不用或少用

13、瀝青、有機(jī)溶劑、重金屬和有毒助劑；生產(chǎn)和施工場地 盡可能做到無廢水、廢氣、廢渣、廢物；產(chǎn)品應(yīng)無毒、無害、無味、無污染；產(chǎn)品除防水外，盡可能兼有防腐、保溫、隔熱和裝飾美化等 多種功能；產(chǎn)品售價(jià)與工程造價(jià)要適中，要符合我國國情；施工要簡 便、安全，工期要短。20102010 年以后的 2020 年內(nèi)，進(jìn)一步增加高檔防水 材料的比例，減少甚至取消低檔材料。在防水材料方面重點(diǎn)發(fā)展SBSSBS和 APPAPP 等改性瀝青防水卷材，積極發(fā)展三元乙丙、PVCPVC 和熱塑性等高 分子卷材，進(jìn)一步降低紙?zhí)ビ蜌钟昧浚诿芊獠牧戏矫?，重點(diǎn)發(fā)展硅 酮和聚氨酯、聚硫等彈性密封膏，盡早取消 PVCPVC 膠泥及塑料油膏

14、，盡 快開發(fā)防水保溫一體材料；剛性防水材料、金屬屋面材料、瀝青油氈 瓦、水泥瓦、土工材料應(yīng)有一定的發(fā)展45324532。目前，我國防水產(chǎn)品發(fā)展方向和主導(dǎo)產(chǎn)品還不夠明確，存在品種 規(guī)格雜亂、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不一、檢驗(yàn)管理無序、施工方法多變等問題、致使廣大設(shè)計(jì)、施工 人員既不易掌握產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，又不熟悉施工操作要領(lǐng)，造成已形 成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模、質(zhì)地優(yōu)良的新產(chǎn)品得不到應(yīng)有發(fā)展，推廣應(yīng)用受到很大制約。其結(jié)果是，各類防水材料的適用范圍不盡合理。并且防 水技術(shù)未能納入建筑師繼續(xù)教育培訓(xùn)內(nèi)容，許多建筑師對防水技術(shù)了解不夠，不能正確貫徹執(zhí)行有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。目前，推行的建筑 工程招標(biāo)不夠規(guī)范，給防水工程的質(zhì)量留下諸多隱患；建筑防水工程 技術(shù)規(guī)范、規(guī)程貫徹不到位，無證上崗現(xiàn)象普遍存在，嚴(yán)重影響防水 工程質(zhì)量；施工方法較少，配套系統(tǒng)不完備，施工機(jī)具及施工用配套 材料缺乏；橋面、垃圾填埋場、污水處理等大型工程的防水應(yīng)用技術(shù) 尚未形成系統(tǒng)。6 6參考文獻(xiàn)1 120082008 年中國防水密封材料發(fā)展概況分析. .國內(nèi)外防水材料的現(xiàn)狀與發(fā)展概況J J工業(yè)建筑 20002000 年第 3