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淺談預鋪法防水材料的應用
 

1 預鋪法防水材料的由來

我國自從上個世紀50年代修建北京地鐵一號線以來.已建成軌道交通的城市有10座。至2006年底,北京、上海、廣州3座城市的軌道交通長度均突破了100Km。軌道交通將覆蓋全國34座城市,截止2017年7月運營總里程約為4200km,預計2020年底總里程將達到6000 km。在地鐵工程設計建設中,結構防水極其重要。自最早的北京地鐵以來,我國的地鐵結構防水技術發展經歷了探索、借鑒、爭辯的漫長過程。就防水層設置而言,主要分為以下幾個階段:

1)第一階段:北京地鐵一號線設計期間,防水設計以結構自防水輔以全包外防水層,混凝土結構主要考慮承受結構荷載,柔性防水層承擔防水主要角色。

2)第二階段:上海地鐵修建時,由于上海地處粘土及淤泥為主的地層,考慮到地層透水系數不大,因此出現了只作頂板防水層、側墻及底板以結構防水并承受結構荷載的防水模式,從而也引發了防水界南北派之爭。其爭論的焦點在于:是以結構混凝土剛性防水為主、引排少量滲水,還是結構混凝土與防水層剛柔并用共同防水。

3)第三階段:在修建廣州及其它沿海城市的軌道交通時期,由于日本、南非、英國、香港地鐵以及國內上海打浦路隧道等20世紀80年代修建的地下工程在設計使用年限內都出現了不同程度的腐蝕破壞,加之地下水污染情況越來越嚴重,國家有關部門開始重視混凝土的耐久性及腐蝕帶來的影響,并在《地鐵設計規范》(CB 50157—2003)中明確提出了將重要結構的使用壽命提高至100年。過去結構、防水各自為政的設計模式已不能適應工程的要求,地鐵土建設計已逐漸改進為將結構設計、結構耐久性設計(包括防腐設計)及結構防水設計綜合考慮的新的設計理念。結構防水設計引入“低抗滲、高抗裂”“剛柔結合、多道設防”“防止與預防結合、提高抗風險能力”“全生命周期設計”等理念。

隨著防水設計理念的更新.也隨著設計理念對材料發展產生影響,防水材料從低檔到高檔、從單一到復合型、從空鋪型到預鋪反粘法發展,也為防水設計帶來了勃勃生機,為實現滿粘的預鋪反粘法防水材料也應運而生。經過調研、試驗及工程驗證,在即將頒布的《地下工程防水技術規范》(GB 50108—2007)中對預鋪法防水材料做了相關定義,增加了相關內容。

2 什么是預鋪法防水材料

所謂預鋪法防水材料,是指能實現防水層先于主體結構施工而又能反粘于主體結構(即需防護結構)的防水材料。就現有的地鐵結構施工方法和結構形式而言,有放坡開挖、復合結構、礦山法等,明挖車站頂板及放坡開挖側墻較容易實現滿粘,比如涂料、膨潤土或自粘卷材。復合式的側墻及底板要實現滿粘則需采用預鋪法防水材料。目前能實現預鋪反粘法施工的防水材料主要有以下幾種類型:

1)第一類:特殊自粘卷材(單面有作為粘結過渡層的改性樹脂,或雙面/單面自粘的改性瀝青卷材)。采用現場預鋪設方法,將卷材鋪在墊層或其他基面上,帶粘結層的一面向著主體結構,綁扎鋼筋后(有粘結面保護隔離膜的需揭開自粘卷材上表面的隔離膜),然后澆注結構混凝土。通過混凝土與卷材表面柔軟的壓敏型膠粘層接觸后,良好的粘結或化學反應效果使兩者持久緊密地咬合粘結在一起,實現預鋪設功能。

2)第二類:膨潤土防水毯。采用現場預鋪設方法.將膨潤土防水毯鋪在墊層或其他基面上,綁扎鋼筋、澆注結構混凝土。當覆土遇水后膨潤土將變成膠泥狀物質,通過滲透纖維層與主體結構粘結.防水毯中的超細微粒進入混凝土內,形成致密的不透水層。同時后澆筑的混凝土與防水毯纖維面緊密咬合.這兩者的共同作用使膨潤土防水毯成功實現預鋪設功能。

3)第三類:帶齒槽或凹凸面的改性樹脂類片材。采用現場預鋪設方法,將帶齒槽或凹凸面的改性樹脂類片材鋪在墊層或其他基面上,綁扎鋼筋、澆注結構混凝土。通過混凝土對齒槽或凹凸面的咬合作用.后澆混凝土與片材緊密嵌同于一體,實現預鋪設功能。

作為預鋪式防水體系,有以下兩條基本要求:

1)柔性防水層不應與圍護結構或墊層粘結(或只點粘),避免防水因墊層混凝土收縮開裂或圍護結構與主體結構不同步沉降而破壞。

2)防水層與主體結構應緊密貼合,即實現滿粘.防止因防水層某一點存在缺陷而導致防水層與主體結構間竄水現象的發生。

3 應用預鋪法防水材料應重點關注的幾個問題

要實現設計理念上的預鋪防水層,使防水層能真正緊密牢固持久地與需防護結構粘結.必須關注以下幾個問題:

1)預鋪法防水材料除要有預鋪功能外,必須滿足結構防水的基本功能,如抗拉強度、延伸率、撕裂強度、老化要求、低溫柔性等都應達到一定的指標.不可只強調預鋪功能而忽視防水層自身的品質要求。

2)在預鋪防水體系中,靠主體結構一側不再設防水層保護層,只在施工中根據不同操作步驟采用臨時性保護措施,主要基于:①預鋪法主要是要實現與主體結構間的滿粘,如有防水層保護層夾在中間就很難實現此功能;②目前的防水層保護層從材質上看,無法實現既能與防水層牢固粘結又能與主體結構緊密粘貼的功能,放在防水層與主體結構問反而成了可能的竄水層,并人為地將防水層與主體結構分離。

3)材料應有抗刺穿性要求。由于取消了保護層.在綁扎鋼筋或澆注混凝土時難免對防水層有摩擦或踩踏、沖擊,為避免對防水層造成損傷,從材質上提出抗刺穿性要求是有效的防范措施。

4)對材料粘結過渡層的耐久性要求。混凝土結構工程要求使用壽命為100年,防水層是依附于主體結構上的,而且是無法修復的隱蔽工程。而對預鋪防水系統而言,需要在防水層使用壽命期保證其預鋪反粘功能,這就需要有與防水層同壽命的粘結過渡層。因此要求粘結過渡層與防水層主材同壽命。

4 目前預鋪法防水材料應用中存在的主要問題

近年,經過不斷探索和改進,防水設計在總結經驗教訓的基礎上,從理念到設計細節都有了很大提高。其中能夠實現滿粘效果的預鋪反粘就是在考慮以前空鋪防水設計存在竄水可能、一旦滲水很難治愈,以及地鐵各類通道接口多、空鋪防水層收口困難等問題后而提出的。防水材料的不斷創新發展使得預鋪防水的設計理念得以實現。

目前“皮膚式防水”設計已成為一種趨勢,得到了業內各部門的認可。國內很多在建的地鐵項目,如北京、上海、深圳、成都、廣州、南京等城市地鐵的設計都采用了“滿粘”理念。

總體來說,采用“滿粘”設計防水效果得到明顯改善。但不是沒有問題,有的項目在較短的時間內就出現了滲水問題。我們不禁要問,“滿粘”已經是緊密粘貼的防水系統,為什么有的也會很快出現滲水現象?這其中的原因很多,有材料方面的,更有管理方面的,根據筆者與施工單位、材料生產廠家、監理、業主的接觸了解,經過分析.總結出以下幾個主要原因:

1)目前防水材料市場管理混亂,材料品質良莠不齊。劣質材料魚目混珠.一旦選材不慎就難以保證防水效果。

2)防水造價定的過低.影響了質優材料的選用。現在仍在使用的材料定額是多年前制定的,而新型高檔防水材料發展極快.所用的原料費用也提高較多,還套用舊定額,連材料成本都不夠,如何能買到貨真價實的材料?比如:目前市場上的自粘改性瀝青卷材4 mm厚,分7層制作,中間是聚酯胎,兩側是SBS改性瀝青(SBS占10%以上),再向外兩側是丁基橡膠粘結層,最外兩側是PE隔離紙。了解材料原料價格的人只要稍加計算就能得知:這類材料成本價應該在X多元/㎡,在加上運輸、銷售、管理、合理利潤等費用,銷售價應該在X多元/㎡較合理。可在一些地鐵工程采購材料時,該類材料價格被施工單位壓到了<X多元/㎡,生產廠家不得已生產便宜貨,減薄材料厚度、用差材料替代好材料。低價采購材料也使一些假冒偽劣材料有了可乘之機。

3)一些施工單位技術人員甚至是監理人員.對預鋪法防水設計意圖及防水材料缺乏足夠的了解.難以在防水材料采購及防水施工過程中起到把關作用。如某工地的施工監理,對預鋪式自粘防水材料根本不了解,不知道該類材料施工時是應該粘在主體結構上還是粘在基層上,材料粘結過渡層是什么。哪種過渡層耐久性好,在材料采購監控時應抽檢哪些指標。這種情況下,怎么能保證防水設計意圖的正確貫徹呢?

4)管理模式的問題。在地鐵建設的早期,防水施工一直強調要由專業防水施工隊伍承擔.防水材料甲供,意在加強對防水施工和材料的管理.應該說是很好的模式。但后來隨著地鐵建設規模的加大和速度的加快,業主的任務越來越重,加之采用新的投標模式,如設計施工總承包模式、單價包干模式,業主對地鐵工程的管理模式也發生了各種變化。現在有的地鐵項目,防水材料的采購完全交給了施工單位。這樣一來,從材料價格、采購、施工都由施丁單位說了算,連基本的控制都沒有,全靠施工單位自身的良知,防水工程難免不出問題。

5)不合理的防水保修期制度。我國建筑防水工程的保修期,從一開始的3年到現在的5年,是有問題的。在發達國家,實行很規范的防水保證期制度,期限是很長的,一般20~30年,而且由漏水引起的內裝修或設備物品損壞,業主可據此理直氣壯地要求滲漏責任方賠償損失,建設方和施工方也必須按有關法規無條件地承擔責任;建設方與材料廠家也有長期合同的約束,所以材料廠家是不敢隨便提供劣質材料的。我國建筑防水工程3~5年的保修期,如果沒有其它更嚴厲的制約條件,以贏利為目的的廠商就會設法在最低要求下提供最便宜的材料。這又如何能保證防水設計的長期效果呢?

2)鑒于目前預鋪法防水設計理念宣傳不夠,不少相關人員對其認識不足,建議有關單位組織編制關于預鋪法防水材料的施工細則和驗收標準做到有章可循、規范作業。

3)鑒于目前防水材料采購市場較為混亂,建議建設單位將防水主材納入甲供范圍,加強防水施工管理力度,以杜絕偽劣材料進入重要的工程。

4)建議延長防水工程的保修期,并對滲漏責任和賠償作出明確規定。

5)目前對防水材料的指標規定大多來自應用于房屋建筑時的要求,用在地鐵中,有的指標過高,有的過低,有的不需要.有的又空缺。建議有關部門盡快組織編制地鐵及地下工程專項材質指標要求。

5 加強對預鋪法防水材料應用市場管理的建議。

 
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