CN108385733B - 一种历史建筑地基和底层墙体的渗透式防潮系统及防潮方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种历史建筑地基和底层墙体的渗透式防潮系统，底层墙体包括伸入到土层下的墙体部分以及距离地表较近的墙体部分，这部分墙体以及地基容易浸润地下水，更容易发生潮湿、侵蚀现象，故本发明主要针对地基和底层墙体进行渗透式防潮处理；历史建筑底层墙体的一侧沿其延伸方向设有与底层墙体相连通的真空腔室，所述真空腔室连接有抽真空设备，历史建筑底层墙体的另一侧沿其延伸方向设有若干注液系统，所述注液系统用于向地基和底层墙体内注射疏水材料溶液。本发明在历史建筑的地基和底层墙体的砖和砂浆孔隙内表面及地基附近土壤的孔隙内表面形成疏水膜，达到不亲润的目的，进而达到改善历史建筑地基和底层墙体防水性的目的。

Description

一种历史建筑地基和底层墙体的渗透式防潮系统及防潮方法

技术领域

本发明属于历史建筑保护技术领域，具体涉及一种历史建筑地基和底层墙体的渗透式防潮系统及防潮方法。

背景技术

历史建筑类文物是我国文物的重要组成部分，其中砖石类建筑文物是历史建筑类文物的主要组成部分，随着历史的发展，民国时期建设的典型建筑逐步进入保护的范围之内。国家每年拨付大量的资金用于这类历史建筑的修缮，期望达到墙体防潮、防腐、防蚀的目的，这不仅能够保护这些历史建筑，也可以在将这些历史建筑予以办公等利用的过程中更加舒适。然而，文化保护专家多毕业于历史或建筑学专业，对建筑结构的力学性能掌握较少，在历史建筑地基和底层墙体防潮、防腐、防蚀的治理方面，存在“有病乱投医”的现象，部分企业把现代工程支护防渗技术用于文物防潮，不仅没有达到治愈墙体潮湿、腐蚀等问题，甚至施工期间对建筑文物的地基和底层墙体产生不同程度的破坏，这一现象令人担忧，更对如何治愈墙体提出了新课题。

对历史建筑而言，相对于室内文物，具有体量大、环境复杂、不可移动等特点。历史建筑墙体历经沧桑，材料的性能已经下降，且没有考虑抗震设计，其安全度低于现代建筑，因此，现代建筑的保护技术不一定适合于历史建筑。文物保护方法要求最小干预文物原貌，做到文物的原状保护，因此改善历史建筑文物的存在环境和提高墙体的力学性能是文物保护的首选方法。

历史建筑地基和墙体潮湿，与地基、墙体的吸水性和毛细作用力密切相关。毛细作用现象的发生实际上是毛细作用力，浸润液体在毛细管中的液面是凹形的，它对下面的液体施加拉力，使液体沿着管壁上升，当向上的拉力跟管内液柱所受的重力相等时，管内的液体停止上升，达到平衡。由于砖和砂浆的孔隙度、吸水系数和膨胀系数等都比较大，在毛细作用下，砖易于吸收和渗透自然环境中的水，进而引起在温湿度变化、可溶性盐和微生物等作用下发生的冻融风化、盐结晶破坏、生物风化和矿物溶解等，造成历史建筑文物底层墙体和地基风化作用加剧，导致表面粉化、起翘和剥落等多种劣变状况。

目前， 为了保护历史建筑，许多专家和学者通常采用在墙体表面构建一层疏水化学材料进行保护，起到表层防水和保护作用，这种方法在很多专利也有所体现（200610007879.8、200610060383.7、200810059775.0、201010173702.1、201010228259.3、201310523281.4、201510639789.X、201610115783.7）。但这些方法仅能对文物表层进行处理，很难对文物本体完全渗透，这样，导致历史建筑文物墙体中的毛细作用没有全面阻止，历史建筑的地基和墙体具有很高的吸水性，与地下水相接的底层墙体还会发生泛碱剥落现象。

发明内容

本发明针对现有技术中历史建筑保护仅通过在墙体表面构建一层疏水化学材料而不能阻止潮湿、腐蚀的问题，提供一种历史建筑地基和底层墙体的渗透式防潮系统，在历史建筑的地基和底层墙体的砖和砂浆孔隙内表面及地基附近土壤的孔隙内表面形成疏水膜，达到不亲润的目的，进而达到改善历史建筑地基和底层墙体防水性的目的。

本发明采用如下技术方案：

一种历史建筑地基和底层墙体的渗透式防潮系统，底层墙体包括伸入到土层下的墙体部分以及距离地表较近的墙体部分，这部分墙体以及地基容易浸润地下水，更容易发生潮湿、侵蚀现象，故本发明主要针对地基和底层墙体进行渗透式防潮处理；历史建筑底层墙体的一侧沿其延伸方向设有与底层墙体相连通的真空腔室，所述真空腔室连接有抽真空设备，历史建筑底层墙体的另一侧沿其延伸方向设有若干注液系统，所述注液系统在真空腔室的负压作用下，向地基和底层墙体内注射疏水材料溶液。

优选地，所述注液系统包括注液设备以及插设于土层内的注液筒，所述注液筒的顶端封闭设置，注液筒的下部开设有若干注液孔且注液筒插入土层的深度小于地基底端的深度，所述注液设备设有延伸至注液筒内的喷射管。

优选地，所述注液筒内竖直插设有喷气管，且喷气管的底端延伸至注液筒的下部，喷气管的顶端连接有喷气设备。

优选地，所述真空腔室的底部设有排水管。

优选地，所述排水管的末端连通至注液设备。

优选地，所述真空腔室由设于底层墙体外的防水布覆盖而成，且真空腔室内铺设有若干层垫网。

优选地，所述底层墙体设有注液系统的一侧还设有止水帷幕，且注液系统位于所述止水帷幕与底层墙体之间，止水帷幕插入土层的深度大于地基底端的深度。

利用上述的历史建筑地基和底层墙体的渗透式防潮系统的防潮方法，包括以下步骤：

（1）采用常规方法降低地下水水位至地基底端以下；

（2）同时运行抽真空设备和注液系统，抽真空设备将真空腔室抽成真空状态，注液系统持续注射疏水材料溶液，在持续的真空负压作用下，疏水材料溶液由底层墙体的一侧被抽吸至另一侧，同时浸润通过底层墙体和地基，当检测发现疏水材料溶液渗透至真空腔室一侧时，即可停止运行；

（3）地基和底层墙体自然风干或加热风干后，疏水材料溶液在地基和底层墙体的内孔隙表面形成疏水膜，防潮处理完成。

优选地，以重量份计，所述疏水材料溶液由15-25份的胶粉、5-10份的可水分散多异氰酸酯、15-20份的硅酸钾、45-65份的水配制而成；其中胶粉作为有机硅憎水剂使用，为德国瓦克 VAC/E 可再分散胶粉 8031H；可水分散的多异氰酸酯作为固化剂使用，其是一种可乳化、分散在水中的多异氰酸酯，购自绍兴欧成化工有限公司生产的封闭型多异氰酸酯水性交联剂；硅酸钾作为填充剂使用。

本发明的有益效果如下：

自然界有一种不亲润现象，即固体与液体接触时，接触面趋于缩小、液体不能附着在固体上的现象，如水银不能附着在玻璃上，把水银倒入玻璃容器内，水银与玻璃壁接触处的角度大于90°，表明接触面趋于缩小，即水银不浸润玻璃，水不能附着在石蜡上亦是同理，说明水不浸润石蜡。能否利用不亲润原理，选用合适的材料，采取一定的方法，在砖和砂浆孔隙内表面构建一层疏水膜，与水接触时，水滴的静态接触角大于120°，进而降低毛细作用力，这是本发明的重要改进点。

基于上述不亲润机理，本发明利用有机硅憎水剂的憎水和硅酸钾填充微孔隙的作用，在历史建筑底层墙体和地基的砖和砂浆孔隙内表面及地基附近土层的孔隙内表面形成疏水膜，达到不亲润的目的，进而达到改善历史建筑地基和底层墙体防水性的目的。所述有机硅憎水剂主要成分为醋酸乙烯酯和乙烯共聚物，且有机硅憎水剂以水为溶剂，对环境友好。配制成的疏水材料溶液，在有墙体自身的毛细作用力的同时，通过真空负压作用施加外力加快浸润速度，使得疏水材料溶液对历史建筑的地基、地基周围土层和底层墙体进行全面的渗透填充，然后，随着水分的蒸发和固化剂作用的发挥，有机硅憎水剂和硅酸钾析出固化，在砖和砂浆孔隙表面构建一层疏水膜，进而减小毛细作用力，达到改善历史建筑地基和底层墙体防水性的目的。

因此，本发明所述渗透式防潮系统在对历史建筑进行渗透式防潮处理后，能够有效地阻止地下水对历史建筑地基和底层墙体的亲润作用，而且对地基的承载力及地基和底层墙体的力学性能没有任何影响，确保历史建筑的安全性能，做到历史建筑的原状保护，是历史建筑保护的理想方法。

附图说明

图1为本发明的剖视结构示意图；

图2为图1中局部的放大结构示意图；

图3为本发明的俯视图；

图4为本发明的主视图；

图中：1-真空泵；2-抽气管；3-塑料垫网；4-防水布；5-底层墙体；6-固定杆；7-射流泵；8-注液筒；9-喷气管；10-喷射管；11-注液孔；12-地下水降水井；13-止水帷幕；14-排水管；15-抽水泵；16-地基；17-密封胶条；19-土层。

具体实施方式

为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作出进一步的说明。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三，等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通 技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至4所示，一种历史建筑地基和底层墙体的渗透式防潮系统，历史建筑底层墙体的内侧沿其延伸方向设有与底层墙体5相连通的真空腔室，所述真空腔室沿其延伸方向均匀地连通有若干抽气管2，且所述抽气管2的末端连通至真空泵1；所述真空腔室由设于底层墙体5外的防水布4覆盖而成，防水布4的上部和下部贴设于底层墙体5外且防水布4的上部和下部与底层墙体5的相贴设位置处设有增强密封性的密封胶条17，同时为了使防水布4更加牢靠地覆盖于底层墙体5外，防水布4的下部由于在土层19内，自然由土层19固定，而防水布4的上部则另外加设水平方向的固定杆6抵靠于防水布4的外侧，且固定杆6固定于地表；真空腔室内铺设有若干层塑料垫网3，塑料垫网3主要是起支撑作用，阻止防水布4在真空泵1工作时粘贴到底层墙体墙面和地基上。

历史建筑底层墙体5的外侧沿其延伸方向设有若干注液系统，所述注液系统在真空腔室的负压作用下，向地基16和底层墙体5内注射疏水材料溶液。所述注液系统包括设于地表的射流泵7以及竖直插设于土层内的注液筒8，所述注液筒8的顶端封闭设置，注液筒8的下部开设有若干注液孔11且注液筒8插入土层的深度小于地基16底端的深度，以使得从注液筒8下部流出的疏水材料溶液能够有效地朝向地基16和底层墙体5内渗透，而不会过多地浪费在地基16底层的土壤内；所述射流泵7设有延伸至注液筒8内的喷射管10。所述真空腔室的底部设有排水管14，所述排水管14的末端连通至射流泵7，且排水管14上连通有抽水泵15，排水管14的作用在于把抽到的液体抽回到射流泵7内，以循环利用。所述注液筒8内另外竖直插设有喷气管9，且喷气管9的底端延伸至注液筒8的下部，喷气的作用在于搅动疏水材料溶液，保证溶液的均匀性，同时对注液筒8施加了压力，促进了溶液的扩散，与真空泵1共同作用加速墙体的亲润作用。喷气管9的顶端连接有喷气设备，由于射流泵兼具喷气功能，因此喷气设备也可采用前述射流泵7，无需另外设置；注射液体和喷射气体是两个不同的阶段，注射完液体之后开始喷射气体搅拌溶液，防止沉淀。

其中，以重量份计，所述疏水材料溶液由20份的胶粉、7份的可水分散多异氰酸酯、17份的硅酸钾、60份的水配制而成，配制方法为：将胶粉及部分水加入搅拌机中以900-1000r/min的转速搅拌5-10min，加入可水分散多异氰酸酯、硅酸钾及剩余水，将转速提升至1200-1500r/min，搅拌5-10min，即得所述疏水材料溶液；其中胶粉为德国瓦克 VAC/E 可再分散胶粉 8031H；可水分散的多异氰酸酯购自绍兴欧成化工有限公司生产的封闭型多异氰酸酯水性交联剂。

所述底层墙体5设有注液系统的外侧还设有止水帷幕13，且注液系统位于所述止水帷幕13与底层墙体5之间，止水帷幕13插入土层的深度大于地基16底端的深度，以防止疏水材料溶液的泄漏等浪费。鉴于高压旋喷桩止水帷幕、深层搅拌桩止水帷幕、旋喷桩止水帷幕等施工时对历史建筑影响较大，本发明优选高分子塑料板桩止水帷幕插入土中作为止水帷幕，购自东莞市利士实业投资有限公司，该止水帷幕施工方法简洁，用地少、用时短且对历史建筑的扰动小。

止水帷幕13的内侧还设有若干地下水降水井12，用于降低地下水的水位。

上述的历史建筑地基和底层墙体的渗透式防潮系统的施工方法如下：

1）对历史建筑的地基16和底层墙体5进行详细勘察，画出详图，做好墙体潮湿、泛碱等现象的描述和记录，为后续施工提供依据；

2）施工止水帷幕：据场地情况、地基埋深和地基形式，选择合适的方法进行止水帷幕13的施工，此为本领域常规技术手段，不再赘述具体施工过程；

3）布置地下水降水井12：采用井点降水法，根据地基和地下水勘察资料，钻孔布置地下水降水井，用于降低地下水水位；

4）布置注液系统：底层墙体5和止水帷幕13之间的部分沿底层墙体5延伸方向均匀布置若干注液系统，注液系统具有注液、喷气、加压功能，一方面促进疏水材料溶液渗透到底层墙体和地基附近，另一方面提高疏水材料溶液的均匀性；

5）取走底层墙体内侧的土壤；

6）根据底层墙体5潮湿泛碱情况，对需要处理的墙体，沿底层墙体5内侧布置真空腔室，真空腔室由防水布4覆盖而成，防水布4的上部和下部与底层墙体5之间贴设密封胶条17并通过快干胶粘合，且防水布4的下部由回填的土壤固定、防水布的上部由固定杆6固定，真空腔室连通有抽气管2，抽气管2的末端连通有真空泵1，真空腔室内铺设有塑料垫网3，真空腔室的下部布置排水管14，排水管14上设置抽水泵15，且排水管14的末端连接至射流泵7。

利用上述的历史建筑地基和底层墙体的渗透式防潮系统进行的渗透式防潮处理方法，包括以下步骤：

（1）采用常规方法利用地下水降水井降低地下水水位至地基16底端以下，以防止地下水对疏水材料溶液的稀释；

（2）同时运行真空泵1和射流泵7，真空泵1将真空腔室抽成真空状态，射流泵7持续注射疏水材料溶液进入注液筒8内，同时进行喷气操作，在持续的真空负压作用下，疏水材料溶液从注液孔11内流出，并由底层墙体5的外侧被抽吸至内侧，同时浸润通过的底层墙体5和地基16，当检测发现底层墙体5的内侧和地基16内侧不再吸水时，即可停止运行；根据砖和地基特性，真空泵1的真空预压力在5-800Kpa进行选择，时间在2-60分钟之间进行选择，真空泵1应反复多次进行，当疏水材料溶液从底层墙体5外侧渗透到内侧时，停止运行；

（3）地基和底层墙体自然风干或加热风干后，疏水材料溶液在地基和底层墙体的内孔隙表面形成疏水膜，防潮处理完成；防潮是否成功以底层墙体5内侧干燥不吸水为判断依据。

墙体达到防水效果后，进行底层墙体和地基附近的填平工作，可以选择拌制防水砂浆，并注入注液筒8内和底层墙体内侧，也可以选择回填土壤，恢复地面的平整度即可。

最后所应说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，任何对本发明进行的等同替换及不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种历史建筑地基和底层墙体的渗透式防潮系统，其特征在于：历史建筑底层墙体的一侧沿其延伸方向设有与底层墙体相连通的真空腔室，所述真空腔室由设于底层墙体外的防水布覆盖而成，且真空腔室内铺设有若干层垫网，所述真空腔室连接有抽真空设备，历史建筑底层墙体的另一侧沿其延伸方向设有若干注液系统，所述注液系统在真空腔室的负压作用下，向地基和底层墙体内注射疏水材料溶液，以重量份计，所述疏水材料溶液由15-25份的胶粉、5-10份的可水分散多异氰酸酯、15-20份的硅酸钾、45-65份的水配制而成，所述胶粉为德国瓦克 VAC/E 可再分散胶粉 8031H；所述注液系统包括注液设备以及插设于土层内的注液筒，所述注液筒的顶端封闭设置，注液筒的下部开设有若干注液孔且注液筒插入土层的深度小于地基底端的深度，所述注液设备设有延伸至注液筒内的喷射管；所述注液筒内竖直插设有喷气管，且喷气管的底端延伸至注液筒的下部，喷气管的顶端连接有喷气设备。

2.根据权利要求1所述的历史建筑地基和底层墙体的渗透式防潮系统，其特征在于：所述真空腔室的底部设有排水管。

3.根据权利要求2所述的历史建筑地基和底层墙体的渗透式防潮系统，其特征在于：所述排水管的末端连通至注液设备。

4.根据权利要求1所述的历史建筑地基和底层墙体的渗透式防潮系统，其特征在于：所述底层墙体设有注液系统的一侧还设有止水帷幕，且注液系统位于所述止水帷幕与底层墙体之间，止水帷幕插入土层的深度大于地基底端的深度。

5.利用权利要求1至4任一项所述的历史建筑地基和底层墙体的渗透式防潮系统的防潮方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）采用常规方法降低地下水水位至地基底端以下；

（2）同时运行抽真空设备和注液系统，抽真空设备将真空腔室抽成真空状态，注液系统持续注射疏水材料溶液，在持续的真空负压作用下，疏水材料溶液由底层墙体的一侧被抽吸至另一侧，同时浸润通过的底层墙体和地基，当检测发现疏水材料溶液渗透至真空腔室一侧时，即可停止运行；

（3）地基和底层墙体自然风干或加热风干后，疏水材料溶液在地基和底层墙体的内孔隙表面形成疏水膜，防潮处理完成。

6.根据权利要求5所述的防潮方法，其特征在于，以重量份计，所述疏水材料溶液由15-25份的胶粉、5-10份的可水分散多异氰酸酯、15-20份的硅酸钾、45-65份的水配制而成。

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