【金川防水集團(tuán)】葉琳昌:對建筑防水中“水”的思考
水對建筑物的有害作用一般歸納為重力作用、毛細(xì)作用、滲透作用(含侵蝕與沖刷作用)、動能和氣壓差。它們以共同作用或單獨(dú)作用,使水產(chǎn)生流動或移動,并對建筑物造成損害。控制這些作用力,遠(yuǎn)比試圖阻止它們來得更為有效。水的侵入是一個(gè)動態(tài)的、不斷變化的復(fù)雜過程。足夠的水分、水中侵入性物質(zhì)和環(huán)境溫度,是防水工程設(shè)計(jì)中必須考慮的三大因素。而阻止水的侵入,防止水的滲漏,是建筑防水工程在合理使用年限內(nèi)應(yīng)具備的基本功能。
自然界的物質(zhì)在一定壓力下都是透水的,常見的多孔性混凝土材料更是如此。特別是地下工程埋得越深,地下水位越高,滲透壓力就越大。地下工程的滲漏水在大多數(shù)情況下,是由滲透作用引起的。另外,水能溶解大部分物質(zhì),而地下水又是一種相當(dāng)復(fù)雜的溶液。當(dāng)酸、鹽及有害氣體含量超過一定含量時(shí),地下水就會侵蝕以至損壞地下結(jié)構(gòu)。
滴水穿石堪比子彈。“只要我們對整個(gè)建筑物,從基礎(chǔ)、地下室、墻身直至屋頂構(gòu)造進(jìn)行仔細(xì)分析,就不難發(fā)現(xiàn),在任何情況下,各種狀態(tài)的水都是造成建筑物各部位滲漏或損壞的重要因素。”(葉琳昌.《防水工手冊·第三版》.中國建筑工業(yè)出版社,2005:01)如果我們進(jìn)一步追蹤又會發(fā)現(xiàn),水在自然界乃至房屋建造與使用過程中造成的破壞變幻莫測,觸目驚心。
在一般建筑的屋頂,常見的伸縮縫、天溝及雨水口、高低跨連接處的滲漏也是水的“杰作”:因?yàn)樵凇盁崦浝淇s”和“濕漲干縮”的反復(fù)作用下,由“溫度—收縮”應(yīng)力引發(fā)的間隙或開裂(初始時(shí)肉眼不易發(fā)現(xiàn)),使水乘虛而入造成的。在研究這類質(zhì)量問題時(shí),既要看到隨著時(shí)間的變化,各種材料由量變到質(zhì)變發(fā)生的“老化”現(xiàn)象(外因),但更多的卻是這些容易滲漏的部位,長期存在的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)偏低,構(gòu)造設(shè)計(jì)不當(dāng)(如排水坡度太小、密封不嚴(yán)、沒有考慮暴雨時(shí)瞬間如何排水等)和施工粗糙等人為因素(內(nèi)因)。
各種形態(tài)的水在一定條件下都會互相轉(zhuǎn)化。上世紀(jì)60年代開始研究的排汽屋面,是針對屋面中的多余水分,在屋面高溫作用下產(chǎn)生的蒸氣分壓力,導(dǎo)致卷材防水層起鼓、開裂、滲漏而提出的(圖1),其形成的過程與“水加熱由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)” 的情景十分相似。
圖1 因保溫層內(nèi)含有大量水分引發(fā)防水層起鼓、開裂和滲漏
“天之語,物之道”,它與2000多年前漢瓦屋面結(jié)構(gòu)“上下通氣”的理念是一脈相承的。排汽屋面“主動地吸取天地之道” ,正確處理了天(風(fēng)雨寒暑等各種自然現(xiàn)象)、地(屋面施工中多余水分如何汽化與逸出)、人(居住功能)三者之間的平衡關(guān)系,從而使許多復(fù)雜的技術(shù)難題,簡化為“道法自然”的科學(xué)構(gòu)造;并最終達(dá)到人與天地融合、和諧共處的做法,也可視為構(gòu)造防水與材料防水相結(jié)合的典范。另外,排汽屋面構(gòu)造(圖2)自1983年列入國家規(guī)范以來,不僅有力地抑制了卷材防水層起鼓、開裂和滲漏等質(zhì)量通病,而且還延長了屋面工程的使用年限,其取得的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分明顯。今后,不管建筑與防水材料如何變化,但排汽屋面的科學(xué)構(gòu)造(含配套的多層卷材革新鋪貼工藝)以及道法自然的理念,都是值得借鑒的。
圖2 “排汽屋面”構(gòu)造
注:排汽屋面主要用于設(shè)置保溫層的防水構(gòu)造,此時(shí)找平層應(yīng)設(shè)置分格縫可兼做排汽道,間距宜為6m,每36平方米設(shè)置一個(gè)排氣孔
水的多變性質(zhì)決定了防水技術(shù)也要多變。例如在地下工程中,確保大體積防水混凝土施工質(zhì)量至關(guān)重要。若夏季氣候炎熱,則在大體積防水混凝土施工中,宜采用冰水拌制混凝土和低溫蓄水養(yǎng)護(hù)技術(shù),使施工初期達(dá)到減少水泥水化熱,降低混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差值的效果。而在冬季嚴(yán)寒,則宜用熱水?dāng)嚢杌炷?,防止初期混凝土結(jié)冰,同時(shí)輔以蓄熱法養(yǎng)護(hù)(鋪蓋草袋保溫),確?;炷猎陴B(yǎng)護(hù)期間不遭凍結(jié),使強(qiáng)度獲得正常增長。需要解釋的是,上述兩種施工技術(shù),始終圍繞混凝土在初始養(yǎng)護(hù)時(shí),處于“低正溫”這一符合混凝土強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律的狀態(tài)。因?yàn)閺拇罅垦芯亢蛯?shí)驗(yàn)證明,在相同混凝土配合比和施工條件下,低正溫養(yǎng)護(hù)可確保混凝土收縮量最小和獲得最大的后期強(qiáng)度值。
另外,水還有多種利用價(jià)值:由于混凝土是一種水硬性材料,在初期養(yǎng)護(hù)階段,離不開水的呵護(hù);而剛性蓄水屋面既有抑制混凝土開裂,又有良好的隔熱性能,在南方不少地區(qū)仍有應(yīng)用價(jià)值,深受用戶歡迎(圖3)。作為一種施工手段,人工結(jié)冰在不少地下深坑建筑施工中應(yīng)用,具有獨(dú)特優(yōu)勢,也可取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。近年來我們還注意到,長期潛伏在混凝土毛細(xì)管內(nèi)的濕氣(水分)與游離氧化鈣,為一些滲透型防水材料在混凝土中產(chǎn)生“結(jié)晶”反應(yīng)提供了方便,從而達(dá)到填塞毛細(xì)孔道、提高混凝土密實(shí)性和抗?jié)B性效果。
圖3 具有多種功能(含養(yǎng)殖)的蓄水屋面在南方受到青睞
水是無孔不入的,水還是一位稱職的檢驗(yàn)師:“人發(fā)現(xiàn)不了的滲漏問題,水能發(fā)現(xiàn);人可以糊弄人,但人糊弄不了水,水更不會糊弄人?!?/span> 大巧若拙,如果我們利用水的特點(diǎn),根據(jù)工程具體情況,事先對一些容易滲漏的細(xì)部構(gòu)造或關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行蓄水試驗(yàn),根據(jù)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的新情況、新問題,制定整治措施,就能把事故隱患消滅在萌芽之中。(作者為中國建筑業(yè)協(xié)會建筑防水分會專家委員會副主任,教授級高級工程師。本文僅代表作者觀點(diǎn)。)