如何判定防水材料質量?
在國內,根據有關部門統計,目前65%的新房屋一至兩年內會出現不同程度的滲漏,滲漏占房地產質量投訴的65%,65%的建筑防水工程6~8年后需要翻新,3個65%足以讓整個防水行業蒙羞。建筑滲漏情況嚴重,而長期難以根治,被央視媒體稱為“建筑癌癥”。
圖1:地下持續堵
傳統判定防水材料質量優劣的標準經過30多年的發展,國內防水材料種類繁多,其物理性能越來越“強大”,以往判定防水材料質量的優劣時,多以其物理性能的高低來加以區分,即分為所謂高、中、低檔防水材料,然而即使選用“經拉又拽,經蹬還經踹”的“高檔防水材料”(見圖2),嚴格以規范來驗收的情況下,還是出現滲漏居高不下的現象。似乎以物理性能高低為標準的材料質量與防水難以畫上等號,反而出現背離現象。
過往案例一再證明,僅強調防水材料物理性能的優劣是難以解決滲漏的問題。判定防水材料質量優劣應從決定滲漏率高低的關鍵因素上來判斷。
圖2:材料物性強大(抗撕裂、延伸率等)
判定防水材料質量優劣之“融合”在國內,現澆混凝土的結構形式占據絕大多數,以地下工程為例,結合國內外防水設防思路上的差異情況對比來看,防水層能否與結構混凝土實現融合,避免“竄水”現象的發生,是降低滲漏率最為有效的途徑。
1國內外防水思路差異
在地下工程中,設防思路的混亂是導致滲漏率居高不下的首要因素,因此對于防水材料的選定必然出現盲目。在國內外,常見設防思路主要有“防排結合”防水、“雨衣式”防水 、“預鋪反粘”防水。
圖3:防排結合體系
(1)“防排結合“防水設防
從國際應用情況來看,“防排結合”防水的可靠度較高(見圖3),但受制于高昂的直接投入、長期的使用維護成本、施工工期較長和持續降水對臨近建筑結構穩定性的影響等因素,在國內民用建筑中較少采用,多見于暗挖隧道。
圖4:傳統防水設防滲漏示意圖
(2)“雨衣式”防水設防
國內傳統防水設防類似“雨衣式”防水,立足于如何實現防水層的完整性,如強調“搭接”、“交圈”等,力求防水層能做到“天衣無縫”。很顯然,忽視防水層與結構層之間是否粘結風險極大,因為防水層一旦出現任何薄弱點,造成地下水在防水層與結構層之間竄流,足以造成防水系統的局部或整體崩潰,這種情況下防水層形同虛設,滲漏數量完全由結構混凝土裂縫數量決定(見圖4)。
在國內地下室底板采用PVC、SBS和EPDM等是最為典型的“雨衣式”防水,其與墊層粘結,與后澆筑混凝土無法粘結,易產生“竄水”現象,該做法存在滲漏率高和長期持續堵漏注漿的弊端。
因此,“雨衣式”防水設防并不適合用于以現澆混凝土為主體的防水工程,更適合用于外露式屋面等工程。
圖4:傳統防水設防滲漏示意圖
1:薄弱點;2、6:竄水層;3、4、7、8:結構裂縫
(3)“預鋪反粘”防水設防——“融合”防水體系
在地下室底板,將具有預鋪反粘性能的防水卷材空鋪在基面上,然后澆筑結構混凝土,使結構混凝土與卷材實現“融合”防水體系。
防水層存在缺陷的情況下,結構自防水發揮作用,結構混凝土自防水出現結構裂縫的情況下防水層發揮作用,通過防水層與結構混凝土之間的融合,相互彌補之間可能存在的缺陷,從而能極大地降低滲漏概率。在兩者的缺陷高度重合的情況下,才會導致滲漏,而這種情況概率極低,退一步來說,即使出現小概率事件,在該部位進行簡單的堵漏即可,避免傳統做法持續不斷的堵漏(見圖5)。
因此不難發現,防水層是否能與結構混凝土有效融合,是決定防水滲漏率高低的關鍵因素,其應是判定防水材料質量優劣的新標準之一。
圖5:“融合”防水體系
1:防水層缺陷,2、3:結構裂縫
預鋪類卷材的測試
根據國家標準《預鋪/濕鋪防水卷材》(GB23457-2009),預鋪類卷材按主體材料分為高分子防水卷材(P類)和瀝青基聚酯胎防水卷材(PY類)。
理論上防水材料如能與后澆筑結構混凝土融合能在最大程度上降低滲漏概率,即卷材應具備預鋪反粘性能是決定滲漏率高低的關鍵因素。但在實際施工過程中,預鋪反粘卷材防水層還將面臨更為嚴苛的施工環境因素的影響。
以地下室底板為例,常規建筑構造具體如下:
? 鋼筋結構混凝土自防水
? 50厚細石混凝土保護層(可取消)
? 預鋪反粘卷材防水層
? 100厚細石混凝土墊層
? 素土夯實
圖6:施工保護層——短時間暴曬和污染
上述構造中,無論取消還是保留保護層,防水層從施工完畢,到工作面移交和最終澆筑混凝土(保護層或結構層),防水層都將面臨數天甚至是數十天現場的環境因素影響(見圖6),如:踩踏、污染、淋水、太陽照射等因素影響。因此我們針對不同類型預鋪類卷材進行如下試驗測試:
(1)研究目的
模擬施工現場環境下,預鋪類卷材被暴曬、踩踏、淋水等污染后,測試其隨污染時間與后澆混凝土粘結性能的關系。
(2)試驗材料及制樣(見圖7、8)
? 試驗材料:1.2mm厚MBP高分子自粘膠膜防水卷材(非瀝青基)、1.2mm厚自粘卷材(無胎——瀝青基預鋪)、4.0mm厚自粘卷材(有胎——瀝青基預鋪)
? 水泥:325R普硅水泥
? 砂:標準砂
? 砂漿配置:水泥:砂:水=1:2:0.4
? 砂漿規格:150mm×75mm×50mm
? 試驗總時長:三個半小時
? 測試周期:每半小時
圖7:模擬現場污染、暴曬
圖8:模擬現場污染、暴曬
(3)試驗測試粘結效果和結論:
圖9:1.2厚MBP高分子自粘膠膜卷材(非瀝青基)
圖10:1.2厚自粘卷材(無胎,瀝青基)
圖11:4.0厚自粘卷材(有胎,瀝青基)
圖12:預鋪反粘性能衰減測試
非瀝青基和瀝青基預鋪類卷材在未被污染和暴曬的情況下,直接澆筑混凝土,卷材與后澆筑混凝土粘結性能(剝離強度)都非常優良。
經過污染和短時間暴曬后,非瀝青基預鋪卷材(MBP)衰減極小,在地下室底板受現場環境因素影響較小。
瀝青基預鋪卷材(有胎、無胎)經過三個半小時太陽暴曬后,剝離強度衰減幅度極為明顯。換言之,在現場環境因素影響下,預鋪類卷材幾乎無法實現真正預鋪反粘效果,試驗選取的瀝青基卷材并不適合用于地下室底板部位(見圖9~12)。
注: MBP高分子自粘膠膜防水卷材(非瀝青基)有進行污染和76天暴曬測試,其依然具備較強粘結強度;本次試驗中,瀝青基預鋪卷材僅選取部分廠家樣品,不代表全部瀝青基卷材。無論哪種材料,驗證其是否具備預鋪反粘效果,最好的方式是在施工現場的條件下進行模擬和測試。
判定防水材料質量優劣之“抗裂”防水層如能在施工現場的環境下依然能與結構混凝土融合,解決了竄水問題,我們重點解決另一個隨之而來的“零延伸”問題。對于牢固粘貼與混凝土結構上的預鋪類卷材,防水層與結構混凝土層融合成為一體,結構混凝土層開裂時,在裂縫處的防水層從零開始延伸,如果防水層瞬間被拉裂,則防水層也形同虛設,結構混凝土裂縫和防水層在該部位防水功能同時失效,必然導致滲漏,因此,防水層即應具備抵御“零延伸”破壞的能力。
因此,判定材料質量優劣新標準之二應為卷材應具備抵抗結構開裂而不被拉裂的能力,即抗裂性能好。
從理論上而言,MBP高分子自粘膠膜防水卷材抗拉力為10N/mm以上,卷材與基層的粘結強度3~4N/mm,卷材的抗拉力遠遠大于粘結強度,即能在卷材被拉裂前,卷材與基層局部微小區域被剝離,剝離區域的卷材延伸率發揮作用,適應基層變形,避免了因卷材剝離區域趨近于零而產生無窮大變形量的情況,即避免了出現“零延伸”破壞的現象。
經應用性試驗表明:MBP高分子自粘膠膜防水卷材能夠避免因結構開裂導致的“零延伸“破壞的問題,其抵御“結構開裂”的能力超過50 mm(見圖13),而現行的《地下工程防水技術規范》(GB50108-2008)中對結構混凝土裂縫寬度要求不得大于0.2mm,卷材的富余量足夠大,完全能適應結構混凝土正常開裂的情況。
圖13: MBP高分子自粘膠膜防水卷材抗裂測試(“零延伸”破壞)
經應用性試驗表明:JS聚合物水泥基防水涂料和滲透結晶型防水涂料等涂刷在結構混凝土上進行抗裂性能測試時,其幾乎在“結構開裂”的瞬間即被拉裂,難以抵抗“結構開裂”時而不被拉裂。