國內(nèi)外防水工程研究現(xiàn)狀

1、國內(nèi)研究現(xiàn)狀1.國內(nèi)防水材料發(fā)展概況剛性防水技術是指以水泥、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，改善孔結構，增加各原材料界面的密實性，或通過補償收縮，提高混凝土的抗裂防滲能力等方法，使混凝土構筑物達到防水的技術。其特點是根據(jù)不同的工程結構采取不同的方法，施工簡單、方便，造價較低，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材料。然而，由于水泥的抗拉強度低，變形小，易于收縮開裂，

2、往往會破壞結構的整體防水。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防水劑，如三氯化鐵、無機鋁鹽、三乙醇胺等等。通過加入這些防水劑，提高水泥砂漿的密實性或改善砂漿的抗裂性，從而達到防水抗?jié)B的目的。 70年代末，我國出現(xiàn)了把抗裂防滲結合起來的新型防水外加劑混凝土膨脹劑。目前，我國的膨脹劑品種已有10多個，年銷量近30萬噸，其中UEA占80%。UEA、SRS和A-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晶體鈣礬石。這種針狀和柱狀結晶填充于混凝土的毛細孔縫中，改善了孔結構，提高了混凝土的抗?jié)B性。由于它的膨脹作用，

3、可在鋼筋和鄰位的約束下，在結構中建立0.20.7MPa預壓應力，大致可以抵消混凝土硬化過程中產(chǎn)生的收縮拉應力，從而防止混凝土結構產(chǎn)生干縮開裂，同時，補償一部分后期產(chǎn)生的溫差應力。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，為適應泵送混凝土的發(fā)展，我國開始生產(chǎn)多功能復合膨脹劑，它是以膨脹劑與化學外加劑復合而成的，集膨脹、防水、緩凝、減水、防凍、早強于一體，投料單一，使用方便，頗受用戶歡迎。 柔性防水方面，自從20世紀80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

4、卷材、防水涂料、密封材料共四大類幾百個品種，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8億平方米左右，占整個防水材料的80%，就數(shù)量而言，可基本滿足建筑業(yè)使用的要求，但品質和質量上還不能適應建筑業(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結構自防水技術的發(fā)展 結構自防水技術就是把承重結構（或圍護結構）和防水結構合為一體的技術。在不少防水工程中，如高層建筑地下室的樁板基礎、逆作法與半逆作法地下空間、各種水工和海工構筑物、隧道和管溝等，采用柔性防水施工既困難，防水壽命又只有1020年（與混凝土壽命100年以上不同步

5、），更適合采用結構自防水技術。 60年代，冶金部建筑科學研究總院等提出了富砂漿防水混凝土技術，他們經(jīng)研究認為，水泥砂漿的質量是決定混凝土防水能力的關鍵，提出混凝土中的灰砂比為1:21:2.5，砂率為35%40%，石子粒徑不大于40mm，水灰比不宜超過0.6，加強早期養(yǎng)護，養(yǎng)護期不少于14d。這種防水混凝土技術突破了集料連續(xù)級配的苛求，在冶金建筑等大型防水工程中應用效果良好。 70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合物，用來堵塞、填充毛細孔縫，增加混凝土的密實度或柔性，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用效果是不錯的。 然而，工程實踐表明，由于水泥

6、混凝土在硬化過程中產(chǎn)生干縮和冷縮（溫差收縮），往往導致混凝土結構開裂，從而破壞結構的整體防水功能和降低使用壽命，這個問題對于小型防水工程也許不會暴露出來，但對于中、大型結構復雜的防水工程就易顯露出來。1980年后出現(xiàn)的補償收縮混凝土，較好地解決了這一問題。 眾所周知，水泥拌水后，其硬化后的絕對體積都要減小。實驗證明，每100g水泥漿體的化學減縮值為79mL，如果混凝土水泥用量為300kgm，則其減縮量達2127L/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孔縫，成為滲水渠道。研究表明，每100g水泥漿體可蒸發(fā)水分約6mL，如混凝土用量為300kgm，則其蒸發(fā)水量達18Lm。當混凝土

7、在干燥條件下，毛細孔中的水逸出產(chǎn)生毛細壓力，使混凝土發(fā)生毛細收縮，由此引起水泥砂漿的干縮值為0.1%0.2%，混凝土的干縮值達0.040.06%。由于混凝土的抗拉強度低，極限拉伸變形值只有0.015%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系，而裂縫的產(chǎn)生除了荷載應力和不均勻沉降（約占30%的幾率）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、化學性質有關。我們認為，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。而補償收縮混凝土的抗?jié)B標號大于S20

8、，比普通混凝土高12倍，所以說，具有抗裂防滲功能的補償收縮混凝土是結構自防水技術的新突破，是80年代后剛性防水技術的新發(fā)展。 經(jīng)過30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、混凝土性能和應用技術已得到全面解決，80年代已進入實用化階段。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，運輸保管方便，價格較低，用戶容易接受。國外研究現(xiàn)狀1.國外防水材料發(fā)展概況隨著建筑業(yè)的發(fā)展和應用技術的完善，國外建筑防水材料的技術及品種有了較大發(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

9、市場年需總量接近15億m左右，但只有40家公司，113個生產(chǎn)工廠。如凡士通和卡萊爾兩大公司主導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)量達到4500萬m占法國平屋面市場的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?jié)B性？德國最先提出集料連續(xù)級配防水技術，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都得到了長足迅猛的發(fā)展。柔性防水方面，20世紀60年代以來，許多發(fā)達國家的防水材料品種開發(fā)較多，速度較快。特別是SBS、APP改性瀝青防水卷材和合成高分子防水卷材，經(jīng)過30年的努力，已成為占主導地位的防水

10、材料，從目前情況看，其市場占有份額，穩(wěn)中有升，是一種在較長時期使用的防水材料。在美國，三元乙丙防水卷材占相當大的比重，在歐洲，防水材料以SBS、APP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)達國家相同，在新建工程中改性瀝青卷材占47%，維修占17%，有15%的合成高分子防水卷材用于新建工程中，20%用于維修工程。2.設計和施工技術方面防水施工機具已有突破性進展，防水設計趨于多樣化，并越來越重視新技術的價值，而且注意保護環(huán)境。與國外防水工程相比，我們既有技術上的差距，也有管理上的差距。防水設計和施工(含機具)還有局部構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

11、景隨著近代工業(yè)高速發(fā)展和城市化進程的不斷加快，帶來了經(jīng)濟發(fā)展和社會繁榮，同時也使人們對自己周邊環(huán)境和生活質量提出了更高的要求，“以人為本”、“綠色環(huán)?！币殉蔀闀r尚。因此，必須加大開發(fā)和應用環(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)、設計、生產(chǎn)和施工中應多方面考慮，盡可能水性化、高固化、粉狀化、生態(tài)化;原料，盡可能不用或少用瀝青、有機溶劑、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

12、多種功能；產(chǎn)品售價與工程造價要適中，要符合我國國情；施工要簡便、安全，工期要短。2010年以后的20年內(nèi)，進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發(fā)展SBS和APP等改性瀝青防水卷材，積極發(fā)展三元乙丙、PVC和熱塑性等高分子卷材，進一步降低紙?zhí)ビ蜌钟昧?，在密封材料方面，重點發(fā)展硅酮和聚氨酯、聚硫等彈性密封膏，盡早取消PVC膠泥及塑料油膏，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、土工材料應有一定的發(fā)展4532。目前，我國防水產(chǎn)品發(fā)展方向和主導產(chǎn)品還不夠明確，存在品種規(guī)格雜亂、產(chǎn)品標準不一、檢驗管理無序、施工方法多變等問題、致使廣大設計、施工人員既不易掌握產(chǎn)品的內(nèi)在質量，又不熟悉施工操作要領，造成已形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模、質地優(yōu)良的新產(chǎn)品得不到應有發(fā)展，推廣應用受到很大制約。其結果是，各類防水材料的適用范圍不盡合理。并且防水技術未能納入建筑師繼續(xù)教育培訓內(nèi)容，許多建筑師對防水技術了解不夠，不能正確貫徹執(zhí)行有關設計標準和規(guī)范。目前，推行的建筑工程招標不夠規(guī)范，給防水工程的質量留下諸多隱患；建筑防水工程技術規(guī)范、規(guī)程貫徹不到位，無證上崗現(xiàn)象普遍存在，嚴重影響防水工程質量；施工方法較少，配套系統(tǒng)不完備，施工機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用技術尚未形成系統(tǒng)。6參考文