国内外防水-项目工程研究现状.doc

-! 国内研究现状国内研究现状 1.国内防水材料发展概况 刚性防水技术是指以水泥、砂、石为原材料，掺入少量外加剂 或高分子聚合物，通过调整配合比，改善孔结构，增加各原材料界 面的密实性，或通过补偿收缩，提高混凝土的抗裂防渗能力等方法， 使混凝土构筑物达到防水的技术。其特点是根据不同的工程结构采 取不同的方法，施工简单、方便，造价较低，易于维修，防水耐久 性好。所以，在土木建筑中，刚性防水占相当大的比例。刚性防水 的主要基材是水泥，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、 火山灰水泥。这些水硬性胶凝材料的抗渗性和防水耐久性都是较好 的，所以，国内外许多防水工程都采用水泥作为胶结材料。然而， 由于水泥的抗拉强度低，变形小，易于收缩开裂，往往会破坏结构 的整体防水。而且，水泥配制成混凝土后，内部形成许多毛细孔缝， 成为渗水的通道。为了提高混凝土的抗渗性，国内外科技人员研究 出许多无机防水剂，如三氯化铁、无机铝盐、三乙醇胺等等。通过 加入这些防水剂，提高水泥砂浆的密实性或改善砂浆的抗裂性，从 而达到防水抗渗的目的。 70 年代末，我国出现了把抗裂防渗结合起来的新型防水外 加剂——混凝土膨胀剂。目前，我国的膨胀剂品种已有 10 多个，年 销量近 30 万吨，其中 UEA 占 80%。UEA、SRS 和ＥA-L 均属硫铝酸钙 型膨胀剂，它们掺入水泥中水化形成膨胀性结晶体——钙矾石。这 种针状和柱状结晶填充于混凝土的毛细孔缝中，改善了孔结构，提 -! 高了混凝土的抗渗性。由于它的膨胀作用，可在钢筋和邻位的约束 下，在结构中建立 0.2～0.7MPa 预压应力，大致可以抵消混凝土硬 化过程中产生的收缩拉应力，从而防止混凝土结构产生干缩开裂， 同时，补偿一部分后期产生的温差应力。所以，混凝土膨胀剂是具 有抗裂和防渗双重功能的防水剂，可以说，膨胀剂是我国刚性防水 材料的突破性发展。近年来，为适应泵送混凝土的发展，我国开始 生产多功能复合膨胀剂，它是以膨胀剂与化学外加剂复合而成的， 集膨胀、防水、缓凝、减水、防冻、早强于一体，投料单一，使用 方便，颇受用户欢迎。 柔性防水方面，自从 20 世纪 80 年代以来，中国新型建筑 防水材料发展迅速，通过十几年的努力，我国的防水材料形成了沥 青及沥青改性防水卷材、合成高分子防水卷材、防水涂料、密封材 料共四大类几百个品种，已经形成品种门类齐全，低、中、高性能 档次齐全的材料体系。其中仍以沥青油毡为主，年产量稳定在 8 亿 平方米左右，占整个防水材料的 80%，就数量而言，可基本满足建 筑业使用的要求，但品质和质量上还不能适应建筑业发展的需要。 传统产品一直占绝大多数，新型防水材料尚处于研究、开发与试用 阶段。 2．结构自防水技术的发展 结构自防水技术就是把承重结构（或围护结构）和防水结构合 为一体的技术。在不少防水工程中，如高层建筑地下室的桩板基础、 逆作法与半逆作法地下空间、各种水工和海工构筑物、隧道和管沟 -! 等，采用柔性防水施工既困难，防水寿命又只有 10～20 年（与混凝 土寿命 100 年以上不同步），更适合采用结构自防水技术。 60 年代，冶金部建筑科学研究总院等提出了富砂浆防水混凝 土技术，他们经研究认为，水泥砂浆的质量是决定混凝土防水能力 的关键，提出混凝土中的灰砂比为 1:2～1:2.5，砂率为 35%～40%， 石子粒径不大于 40mm，水灰比不宜超过 0.6，加强早期养护，养护 期不少于 14d。这种防水混凝土技术突破了集料连续级配的苛求， 在冶金建筑等大型防水工程中应用效果良好。 70 年代，我国发展了外加剂防水混凝土，通过形成不溶性胶 体化合物或络合物，用来堵塞、填充毛细孔缝，增加混凝土的密实 度或柔性，以提高它的抗渗性。这些外加剂防水混凝土在一定条件 下的应用效果是不错的。 然而，工程实践表明，由于水泥混凝土在硬化过程中产生干 缩和冷缩（温差收缩），往往导致混凝土结构开裂，从而破坏结构 的整体防水功能和降低使用寿命，这个问题对于小型防水工程也许 不会暴露出来，但对于中、大型结构复杂的防水工程就易显露出来。 1980 年后出现的补偿收缩混凝土，较好地解决了这一问题。 众所周知，水泥拌水后，其硬化后的绝对体积都要减小。实验 证明，每 100g 水泥浆体的化学减缩值为 7～9mL，如果混凝土水泥 用量为 300kg／m，则其减缩量达 21～27L/m，其外观体积收缩并不 多，主要在其内部形成许许多多毛细孔缝，成为渗水渠道。研究表 明，每 100g 水泥浆体可蒸发水分约 6mL，如混凝土用量为 -! 300kg／m，则其蒸发水量达 18L／m。当混凝土在干燥条件下，毛细 孔中的水逸出产生毛细压力，使混凝土发生毛细收缩，由此引起水 泥砂浆的干缩值为 0.1%～0.2%，混凝土的干缩值达 0.04％～0.06%。由于混凝土的抗拉强度低，极限拉伸变形值只有 0.015%～0.030%，故易于产生干缩开裂。 从上述研究可知，建筑物的渗水与裂缝有直接关系，而裂缝的 产生除了荷载应力和不均匀沉降（约占 30%的几率）外，主要是由 于混凝土干缩、冷缩和徐变引起的，这与混凝土的物理、化学性质 有关。我们认为，抗渗的前提是抗裂，普通防水混凝土和外加剂防 水混凝土不具有膨胀性能，它们没有抗裂功能，即使它们的抗渗性 很高，混凝土收缩开裂也就失去整体防水功能。而补偿收缩混凝土 的抗渗标号大于 S20，比普通混凝土高 1～2 倍，所以说，具有抗裂 防渗功能的补偿收缩混凝土是结构自防水技术的新突破，是 80 年代 后刚性防水技术的新发展。 经过 30 多年的研究，我国膨胀水泥和膨胀剂的生产工艺、膨 胀速率和膨胀量的控制、混凝土性能和应用技术已得到全面解决， 80 年代已进入实用化阶段。目前，我国已出现膨胀剂替代膨胀水泥 的趋向，原因是膨胀剂使用方便灵活，运输保管方便，价格较低， 用户容易接受。 国外研究现状国外研究现状 1.国外防水材料发展概况 -! 随着建筑业的发展和应用技术的完善，国外建筑防水材料的技 术及品种有了较大发展，企业生产规模有日益大型化的趋势，欧美 发达国家建筑防水材料的生产已逐渐从单一的生产工厂演化为大型 跨国公司。美国的防水材料市场年需总量接近 15 亿 m 左右，但只有 40 家公司，113 个生产工厂。如凡士通和卡莱尔两大公司主导高分 子防水卷材市场；法国的索普瑞玛公司是法国最大的改性沥青防水 卷材生产企业，年产量达到 4500 万 m 占法国平屋面市场的 35%。 刚性防水方面，水泥混凝土是一种多孔材料，如何提高它的抗 渗性？德国最先提出集料连续级配防水技术，即通过不同级配的石 子获得最小空隙率，使混凝土致密。近年来，国外的刚性防水材料 和技术都得到了长足迅猛的发展。 柔性防水方面，20 世纪 60 年代以来，许多发达国家的防水材料 品种开发较多，速度较快。特别是 SBS、APP 改性沥青防水卷材和合 成高分子防水卷材，经过 30 年的努力，已成为占主导地位的防水材 料，从目前情况看，其市场占有份额，稳中有升，是一种在较长时 期使用的防水材料。在美国，三元乙丙防水卷材占相当大的比重， 在欧洲，防水材料以 SBS、APP 改性沥青防水卷材为主，日本使用的 防水材料基本与西方工业发达国家相同，在新建工程中改性沥青卷 材占 47%，维修占 17%，有 15%的合成高分子防水卷材用于新建工程 中，20%用于维修工程。 2.设计和施工技术方面 -! 防水施工机具已有突破性进展，防水设计趋于多样化，并越来 越重视新技术的价值，而且注意保护环境。与国外防水工程相比， 我们既有技术上的差距，也有管理上的差距。防水设计和施工(含机 具)还有局部构造的问题在不少地区还处于无序和落后的状态。 我国新型防水材料的前景 随着近代工业高速发展和城市化进程的不断加快，带来了经济 发展和社会繁荣，同时也使人们对自己周边环境和生活质量提出了 更高的要求，“以人为本”、“绿色环保”已成为时尚。因此，必 须加大开发和应用环保型防水材料的力度。绿色环保型防水材料， 是对环境有利、对人体无害、有利于节能、可节约资源和(或)可再 生利用并持久耐用的产品。在绿色环保建筑防水的研发、设计、生 产和施工中应多方面考虑，尽可能水性化、高固化、粉状化、生态 化;原料，尽可能不用或少用沥青、有机溶剂、重金属和有毒助剂； 生产和施工场地尽可能做到无废水、废气、废渣、废物；产品应无 毒、无害、无味、无污染；产品除防水外，尽可能兼有防腐、保温、 隔热和装饰美化等多种功能；产品售价与工程造价要适中，要符合 我国国情；施工要简便、安全，工期要短。2010 年以后的 20 年内， 进一步增加高档防水材料的比例，减少甚至取消低档材料。在防水 材料方面重点发展 SBS 和 APP 等改性沥青防水卷材，积极发展三元 乙丙、PVC 和热塑性等高分子卷材，进一步降低纸胎油毡用量，在 密封材料方面，重点发展硅酮和聚氨酯、聚硫等弹性密封膏，尽早 取消 PVC 胶泥及塑料油膏，尽快开发防水保温一体材料；刚性防水 -! 材料、金属屋面材料、沥青油毡瓦、水泥瓦、土工材料应有一定的 发展[4][5][3][2]。 目前，我国防水产品发展方向和主导产品还不够明确，存在品 种规格杂乱、产品标准不 一、检验管理无序、施工方法多变等问题、致使广大设计、施 工人员既不易掌握产品的内在质量，又不熟悉施工操作要领，造成 已形成工业化生产规模、质地优良的新产品得不到应有发展，推广 应用受到很大制约。其结果是，各类防水材料的适用范围不尽合理。 并且防水技术未能纳入建筑师继续教育培训内容，许多建筑师对防 水技术了解不够，不能正确贯彻执行有关设计标准和规范。目前， 推行的建筑工程招标不够规范，给防水工程的质量留下诸多隐患； 建筑防水工程技术规范、规程贯彻不到位，无证上岗现象普遍存在， 严重影响防水工程质量；施工方法较少，配套系统不完备，施工机 具及施工用配套材料缺乏；桥面、垃圾填埋场、污水处理等大型工 程的防水应用技术尚未形成系统。[6] 参考文献 [1]2008 年中国防水密封材料发展概况分析. 国内外防水材料的现状与发展概况[J]工业建筑 2000 年第 30 卷 第 9 期.[2]沈春林 [3] [4] -! [5]牛光全.绿色建筑防水材料[J].中国建筑防水，2003，(3): 31-32.沈春林.中国防水材料现状和发展建议[J]，建材发展导向， 2005，(1):5-9.朱冬青我国防水技术与市场现状和展望[J]，中国建 筑防水，2002，(5):6-12. [6]尚华建筑防水材料发展 30 年[J]，城市住宅 2009，10