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防水性和抗渗性的区别

    较了地下工程背水面防水和迎水面防水对防水材料的不同要求,分析了背水面防水的特殊性以及选材要求。
    关键词:地下工程防水;背水面;迎水面;聚合物水泥防水材料

治理地下工程的渗漏及城市地下电力、热力、通讯隧道和检修井的防水,不仅是防水领域中备受关注的问题,而且此类工程的抗渗、防水处理有其特殊性。
    1 防水材料抗渗能力的区别 按防水材料对水的屏蔽方式,我们可将防水材料分为两类,一类为密闭型防水材料,一类为具有毛细作用的防水材料。密闭型防水材料是以有机高分子材料为主体,它是致密的憎水性材料,水完全不能透过;有毛细作用的防水材料,是采用各种类型的防水剂成型的砂浆及混凝土、聚合物水泥防水材料为主体,这类材料的特点是,自身有一定的吸水性,可与基层牢固衔接形成界面,允许水通过衔接的界面有一定的渗入,并依材料自身密度的差异,在不同厚度下将水逐渐屏蔽住,达到抗渗、防水的目的。具有毛细作用的防水材料抵制压力水的能力即抗渗水的能力和该能力的持续时间是有区别的,它明显地依赖于材料自身的密度和厚度。
    柔性材料大都为密闭型防水材料,用在迎水面抗渗能力优良,但用在背水面抗渗能力低。据资料报道,柔性涂膜和卷材的抗渗能力在迎水面和背水面是有很大区别的。同一涂膜材料,迎水面的抗渗强度比背水面高3倍左右,即使是用作迎水面防水的普通油毡,其抗渗水强度也明显地依赖于材料厚度的变化,并在一定厚度范围内产生突变。在使用符合抗渗要求的防水材料时,考虑抗渗材料抗渗透能力能保持的时间,是衡量抗渗材料长期耐水性的重要指标,即抗渗材料必须有一定的厚度储备,才能谈及防水层的抗渗耐久性。对于密度相同的材料,厚度决定抗渗的耐久性。
    防水和抗渗水在概念上是有区别的,抗渗水能力是指防水材料抵制有压力水下的防水能力。柔性材料耐水性指标一般都是在0.2~0.3 MPa的水压下,保持30 min观察材料透水情况。这种实验方法表征出的耐水性,适用于柔性材料做迎水面防水使用时作参考,但是用在长期受压力水作用下的背水面时,由于柔性材料自身材质特性所决定,抗渗水能力大大低于迎水面。主要的原因是:一则在压力水作用下防水层易与基层脱开,加上柔性材料完全不透水,从渗水面到完全不渗水面会聚集压力水。二则其界面间不断增多的压力水会对柔性防水层形成很大的压力,使防水层起鼓、伸长、减薄、挤破,失去防水功能。对掺有防水剂的刚性防水材料和刚柔相济的聚合物水泥类防水材料来讲,其迎水面和背水面的抗渗强度无区别。
      2 背水面防水的特殊性 建筑地下工程就象一条泡在水里的船,如果水突破了墙体、地板、变形缝等围护结构的防线进入室内,就无法再从外部去处理,只能从背水面治理。背水面治水与迎水面治水有很大的不同,由于防水层所处位置的不同,选用材料和施工方式也不同,如仍采用迎水面治水方法治理往往会失败。由于地下工程背水面的特殊位置,使用传统密闭型的防水材料难以胜任,这是因为:
      1)柔性材料(溶剂型或反应型涂膜、高分子卷材、改性沥青卷材自身与砂浆、混凝土的性能相差甚远,难以达到与基面牢固衔接形成一整体。
      2)柔性材料在做迎水面防水时,能呈现出良好的防水能力,但用于有渗水压的背水面其抗渗水的能力远不能达到迎水面效果。由于选材不当,治理渗漏地下工程程再次失败的实例很多。例如北京胜古庄某居民楼,其地下室为框架砖混结构,由于外防水层破坏,每到雨季,地下水位上升,室内多处渗漏水,地面积水达几十厘米。治理中选用了聚氨酯涂膜防水加砌砖墙保护的方案。实施降水后,按上述方案处理,砖墙砌好1周后,发现新砌的砖墙又出现了多处湿迹,在湿迹部位打开砖墙,发现聚氨酯涂膜出现很多冒水的小孔及多处起鼓。
     该工程的失败,属选材不当引起:1)背水面防水选用密闭型防水材料,结构外的压力水会造成防水层与基面剥离甚至起鼓;2)柔弱的密闭防水层在压力水作用下,会被界面间越集越多的水挤破而失效。 此工程实例说明在有渗水压力下背水面的防水具有特殊性。
3 选材及用材 各类防水材料都有自己的特性,我们在实施地下围护结构背水面防水选材时,必须考虑围护结构受到压力水作用这一重要因素。 背水面可施做的防水材料有以下几类:1)水性涂膜材料、水泥聚合物基复合涂膜材料;2)掺有防水剂的砂浆及混凝土;3)聚合物水泥类防水材料。 使用中应注意各类材料的所长和所短,以便正确合理用材,达到耐久、可靠的防水目的。 选材上应注意以下几点: 1)选用水性涂膜类材料时,应充分考虑施工的环境、湿度及通风情况,因为水性涂膜材料靠水分自然挥发成膜后呈现防水性能,水分挥发的程度对膜层的防水性能影响甚大。以往很多地下工程中曾采用氯丁橡胶沥青胶乳涂料做地下室外防水层,虽然此类涂料的耐水性很好,但往往由于在施工时抢工期,等不到涂层中水分彻底挥发就盖上了回埴土,而水分未挥发净的涂膜层,在受到地下水浸泡时,会发生吸水肿胀现象,失去防水性能。因此,在使用水性涂膜材料时必须保证干燥时间,使膜层中的水分彻底挥发净。另外采用水性涂膜材料时,还必须考虑各类材料长期浸水后的防水性能,有很多材料,168 h浸水后的吸水率高达20%~40%,这时防水材料就已失去了防水功能。 2)选用水泥聚合物基复合涂料时,应注意材料168 h浸水后的力学性能指标。 3)选用防水剂类产品时,应充分考虑砂浆在硬化过程中及硬化后的体积收缩问题。 4)选用聚合物水泥类防水砂浆及混凝土时,应考虑不同类别聚合物水泥的体积收缩值、粘接强度,以及拌合过程中聚合物胶乳与水硬性材料的相适性。在考虑背水面防水维修时,除了慎重选材外,还要考虑施工工艺。 1)对于现浇混凝土的地下工程,如发现渗水,应尽快找到渗水源,如只是局部混凝土的不密实和蜂窝引起渗水,可以采取局部封堵及注浆处理,通过浆液的固化使其在缝隙中不密实处重新建立起防水帷幕,达到治理渗漏水的目的。如果大面积漫渗,应考虑整体防水处理 2)对于框架砖混结构的地下工程,一旦渗漏,除了局部视情况堵漏注浆外,必须全部再做防水处理,才能保证防水效果。 3)对于变形缝和施工缝的渗漏水,应视具体情况制定防水处理方案
    4 聚合物水泥防水材料的特点 聚合物水泥基复合材料与水泥聚合物基复合涂料(简称JS)是有区别的,前者为刚中有柔的刚韧性材料(即聚合物改性水泥材料),应划归为刚性防水材料,主要产品有聚合物改性水泥砂浆、混凝土;后者主要体现出可在潮湿基面施工、固体含量高、成膜速度快的柔性涂膜材料的性能(即水泥主要充当聚合物的填料),应划归为柔性涂膜材料。
    目前水泥聚合物复合涂料(JS)在市场上已很普遍,大量用在厕卫间、墙体、屋面防水工程。聚合物水泥砂浆及混凝土可用于地下渗漏工程的维修,厕卫间维修,墙体的防水防潮,地下电力、热力、通讯隧道的防水,这类材料可在潮湿基面,甚至有一定漫渗水压下直接施工,其抗拉、抗折强度高,硬化体积收缩小,与基面粘接牢固,在背水面防水时防水与保护功能可一体化,在潮湿环境中施工简单工期短、工效快。聚合物水泥砂浆和混凝土看似简单,做出高性能的产品却不容易。因为用于改性水泥的聚合物材料因类别、化学结构、所带极性基团的区别其性能有差异,对该原材料的选择有很多约束条件。例如,对聚合物玻璃化温度的要求,这决定着整个复合材料的增韧效果,太软的聚合物(偏橡胶性能的聚合物)会引起硬化体体积收缩率偏大,太硬的聚合物(抗拉强度高的聚合物)在硬化体中不能有效地减轻和避免硬化体的应力集中现象;聚合物所含极性基团的种类和数量,直接影响着复合材料的抗折、抗拉强度,影响着复合材料与基层的粘接强度。目前聚合物水泥材料品种繁多,性能参差不齐,许多人认为掺上点胶乳,拌合上水泥就是聚合物水泥,掺上点砂子就是聚合物水泥砂浆。施工单位自行配制的砂浆,相对于普通砂浆而言,只是提高了粘接性,聚合物胶乳用得不合适甚至会降低砂浆的性能,还不如配以高效减水剂拌制的普通砂浆的抗压、抗渗强度高。对性能优异的聚合物水泥砂浆来讲,聚合物的掺入主要是改变了水泥砂浆的力学性能和耐久性,它体现在:1)抗折强度,比普通砂浆高出1.5倍左右;2)抗渗强度,在1.5 MPa水压下,按常规实验方法不能击穿,其渗透深度只有2~3 mm;3)耐冻融性,200次循环强度损失率小于2%;④体积收缩率,1 :2.5砂浆28 d小于0.07%。聚合物水泥砂浆要具备这样的性能,而且在背水面施作1~l.5 mm厚的防水层,才能谈及抗渗的耐久性,才能谈及与建筑物同寿命。

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