國(guó)內(nèi)外防水工程研究現(xiàn)狀

1、國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀1.國(guó)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(guò)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(guò)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(jiǎn)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(guó)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，變形小，易于收縮開(kāi)裂，

2、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(guó)內(nèi)外科技人員研究出許多無(wú)機(jī)防水劑，如三氯化鐵、無(wú)機(jī)鋁鹽、三乙醇胺等等。通過(guò)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。 70年代末，我國(guó)出現(xiàn)了把抗裂防滲結(jié)合起來(lái)的新型防水外加劑混凝土膨脹劑。目前，我國(guó)的膨脹劑品種已有10多個(gè)，年銷(xiāo)量近30萬(wàn)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(jié)晶體鈣礬石。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，

3、可在鋼筋和鄰位的約束下，在結(jié)構(gòu)中建立0.20.7MPa預(yù)壓應(yīng)力，大致可以抵消混凝土硬化過(guò)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(kāi)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(shuō)，膨脹劑是我國(guó)剛性防水材料的突破性發(fā)展。近年來(lái)，為適應(yīng)泵送混凝土的發(fā)展，我國(guó)開(kāi)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，頗受用戶歡迎。 柔性防水方面，自從20世紀(jì)80年代以來(lái)，中國(guó)新型建筑防水材料發(fā)展迅速，通過(guò)十幾年的努力，我國(guó)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(lèi)幾百個(gè)品種，已經(jīng)形成品種門(mén)類(lèi)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(gè)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(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(kāi)發(fā)與試用階段。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)合為一體的技術(shù)。在不少防水工程中，如高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1020年（與混凝土壽命100年以上不同步

5、），更適合采用結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)。 60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1:21:2.5，砂率為35%40%，石子粒徑不大于40mm，水灰比不宜超過(guò)0.6，加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期不少于14d。這種防水混凝土技術(shù)突破了集料連續(xù)級(jí)配的苛求，在冶金建筑等大型防水工程中應(yīng)用效果良好。 70年代，我國(guó)發(fā)展了外加劑防水混凝土，通過(guò)形成不溶性膠體化合物或絡(luò)合物，用來(lái)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

6、混凝土在硬化過(guò)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(kāi)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(wèn)題對(duì)于小型防水工程也許不會(huì)暴露出來(lái)，但對(duì)于中、大型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的防水工程就易顯露出來(lái)。1980年后出現(xiàn)的補(bǔ)償收縮混凝土，較好地解決了這一問(wèn)題。 眾所周知，水泥拌水后，其硬化后的絕對(duì)體積都要減小。實(shí)驗(yàn)證明，每100g水泥漿體的化學(xué)減縮值為79mL，如果混凝土水泥用量為300kgm，則其減縮量達(dá)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(xì)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(dá)18Lm。當(dāng)混凝土

7、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%0.2%，混凝土的干縮值達(dá)0.040.06%。由于混凝土的抗拉強(qiáng)度低，極限拉伸變形值只有0.015%0.030%，故易于產(chǎn)生干縮開(kāi)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%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(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(méi)有抗裂功能，即使它們的抗?jié)B性很高，混凝土收縮開(kāi)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(hào)大于S20

8、，比普通混凝土高12倍，所以說(shuō)，具有抗裂防滲功能的補(bǔ)償收縮混凝土是結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)的新突破，是80年代后剛性防水技術(shù)的新發(fā)展。 經(jīng)過(guò)30多年的研究，我國(guó)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，80年代已進(jìn)入實(shí)用化階段。目前，我國(guó)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(guó)外研究現(xiàn)狀1.國(guó)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(guó)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(shì)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)公司。美國(guó)的防水材料

9、市場(chǎng)年需總量接近15億m左右，但只有40家公司，113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(chǎng)；法國(guó)的索普瑞瑪公司是法國(guó)最大的改性瀝青防水卷材生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)量達(dá)到4500萬(wàn)m占法國(guó)平屋面市場(chǎng)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(guó)最先提出集料連續(xù)級(jí)配防水技術(shù)，即通過(guò)不同級(jí)配的石子獲得最小空隙率，使混凝土致密。近年來(lái)，國(guó)外的剛性防水材料和技術(shù)都得到了長(zhǎng)足迅猛的發(fā)展。柔性防水方面，20世紀(jì)60年代以來(lái)，許多發(fā)達(dá)國(guó)家的防水材料品種開(kāi)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(guò)30年的努力，已成為占主導(dǎo)地位的防水

10、材料，從目前情況看，其市場(chǎng)占有份額，穩(wěn)中有升，是一種在較長(zhǎng)時(shí)期使用的防水材料。在美國(guó)，三元乙丙防水卷材占相當(dāng)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(dá)國(guó)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(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(lái)越重視新技術(shù)的價(jià)值，而且注意保護(hù)環(huán)境。與國(guó)外防水工程相比，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(wèn)題在不少地區(qū)還處于無(wú)序和落后的狀態(tài)。我國(guó)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(jìn)程的不斷加快，帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)繁榮，同時(shí)也使人們對(duì)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)保”已成為時(shí)尚。因此，必須加大開(kāi)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(duì)環(huán)境有利、對(duì)人體無(wú)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，盡可能不用或少用瀝青、有機(jī)溶劑、重金屬和有毒助劑；生產(chǎn)和施工場(chǎng)地盡可能做到無(wú)廢水、廢氣、廢渣、廢物；產(chǎn)品應(yīng)無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)味、無(wú)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(jià)與工程造價(jià)要適中，要符合我國(guó)國(guó)情；施工要簡(jiǎn)便、安全，工期要短。2010年以后的20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(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PVC膠泥及塑料油膏，盡快開(kāi)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4532。目前，我國(guó)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(wú)序、施工方法多變等問(wèn)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(lèi)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(duì)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(wú)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(chǎng)、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)。6參考文