CN110578344A - 嵌联式防水卷材 - Google Patents

Abstract

本产品选用塑料高分子、组配成具有抗压抗拉及弹性伸长能力的材料品质，设计出片材上凸起嵌联颗粒和防水肋组成网格的防水卷材。通过直接浇筑混凝土将片材与混凝土实现可靠连接，与混凝土构件连为一体、共同工作。避免了因建筑物必然存在的不平衡沉降造成基础挠曲变形，局部加力压迫造成垫层及保护层破裂、连带影响防水层破损失效，首先解决了防水层自身安全问题。其次发挥了材料拒水、弹性伸长、高强度接缝等综合防水能力，可适应和满足建筑基础与外墙，以及隧道洞体等在必然的动态变形情况下的防水需要，实现真正可靠的防水目标。它具有结构合理、施工方便、防水性能好、使用寿命长、无毒害成分节能环保以及造价成本低的显著优势。

Description

嵌联式防水卷材

技术领域

本产品技术主要涉及地下工程防水领域，包括房屋建筑地下工程、隧道工程及水利工程，也可用于建筑屋面防水等。

背景技术

建筑基础防水的传统做法是将防水层做在混凝土垫层上，上面还须浇筑混凝土保护层、然后施工基础混凝土。所谓地下工程防水就是加一层隔水层而已。如果混凝土不发生变形破坏，夹护之中的防水层不论是卷材或涂料、也不论粘接与否，当然也不会轻易出现失效问题。其所以不断发生防水失效，必定是防水材料出现了破损。防水材料为什么会很快就破损？唯一原因只能是混凝土发生了变形影响到防水层所致。

基础混凝土产生不平衡沉降、变形等，将不平衡压力集中传给垫层及保护层；垫层下的基土本来难以压实、又受到地下水浸泡变得虚软，导致混凝土垫层和保护层很容易被压裂沉陷、连带防水保护层一起出现破损。诸如涂刷、铺贴在垫层上的涂料、粘接于垫层或保护层的卷材，诸如渗透结晶类涂料、SBS类卷材、自粘类防水卷材等等，必定会与垫层及保护层一起随之下沉、破裂。其片材因无法与混凝土构件有效连接，没有弹性伸长能力以适应混凝土变形，接缝处强度不足，以及水的长期侵蚀，必然造成接缝开裂、粘接脱落、材料破坏。当前流行的所谓自粘式卷材，无论粘贴在自身不保的保护层或者垫层上，也必定自身难保。且不说化学有机胶料与混凝土无机材料能否能实现有效粘接、能否经受地下水的长期侵蚀，也是个问题。建筑物不平衡沉降是必然的，也是规范允许的，工程沉降观测所表明，高层建筑在一两年后的沉降量约为25-35mm范围，不平衡差异沉降在 15-25mm左右。而10mm的差异沉降就足以将垫层破坏。自防水混凝土因挠曲裂缝也无能为力，所以防水失效问题成为不可避免又无法克服的普遍性现象。

地下工程防水失效问题比例惊人，2012年6月10日中央人民广播电台就曾报道过此类消息，业内也是基本认定。各种房建工程、隧道工程、包括国家重点工程发生的此类事件也是层出不穷。自2004年就在专业杂志上出现了反映和争论，至今未休。有人对如此防水做法不屑一顾，甚至认为是“劳民伤财”。最后虽然形成了自防水混凝土外加柔性防水卷材的统一做法，但依然未能从根本上解决问题。(见《中国建筑防水》2004-9期-p4、10期-p20、2009-12期-p-35、 12期-p9，以及大量其他相关媒体的此类报道。近年来，地下工程防水失效案例、防水施工新做法、防水新材料、施工新做法、防水界的管理新动向等等，在工程及防水类媒体中始终是个报道重点且连续不断。)

对工程重点部位的现行防水做法分析如下：

A)、后浇带防水分析：由于建筑物不平衡沉降的应力往往首先集中出现在后浇带处，所以后浇带部位的防水处理是地下工程防水的重点与难点。现有的防水材料更无法适应后浇带处聚集的混凝土变形和沉降应力，会首先在后浇带材料接缝破损进水。这也为许多防水失效案例所证实。

B)，地下室外墙施工缝防水分析：因建筑物沉降及地下水对回填土的浸泡，回填土沉降大于建筑物沉降，会对外墙面防水层及保护层产生摩擦冲切，回填土下沉出现变形裂隙，导致地下水进入、浸泡防水层。防水层与外墙混凝土的随机粘接本来就值得怀疑。面对浸水，防水层搭接薄弱处会首先缓慢变性、降解开裂而进水，继而大面积浸泡腐蚀钢筋混凝土。使用橡胶遇水膨胀止水条，因其吸水膨胀速率与新浇混凝土的不匹配，反倒会在使用处产生渗漏。钢板及橡胶止水带也或因施工质量不保，或因沉降变形会产生裂隙，从而出现渗漏。

C)，工程桩桩头防水分析：出现不平衡沉降就是因为建筑荷载不均匀与工程群桩承载力差异所共同造成，工程桩与基础通过协同工作、互相调整以减少沉降变形。沉降是上下运动的，在此情况下桩与基础之间必然保持上下相随、连接紧密状态，故桩头与基础之间不会出现缝隙而无需防水。除非地震产生的横向力导致桩头缝隙的出现；或者当某个桩体因地基土突然裂空、液化等，导致摩阻力丧失而沉陷与基础脱落。而此种情况出现后，防水也就失去了工程意义。故重点应该在桩头与垫层底面缝隙间的防水处理，这里也是进水的先头之处。所以认为，当前的桩头防水做法也存在偏差。

D)、山石隧道防水分析：山石隧道也存在着较为严重的渗漏水问题。山石隧道拱顶在施工中混凝土难以保证填料充盈饱满，振捣无法保证充分密实，还会将空气赶到顶部使混凝土出现蜂窝甚至空腔等情况。所用防水层无法与混凝土做到有效连接而呈现两张皮现象，自身无弹性伸长能力，粘接没有足够的强度。在洞体变形、积水侵蚀情况下很容易破损进水。衬贴混凝土基面不平甚至有突出尖锐硬块，极易损伤防水层。隧道混凝土体受长期行车震动以及地震影响，必然会使隧道发生移位、变形裂缝；存在的积水或有压积水，就会在隧道混凝土薄弱处出现渗漏水。

E)、土质盾构隧道防水：土质盾构隧道的预制洞片在接口处设置三元乙丙贴片，洞片用螺栓紧固连接，预防渗水。但隧道在长期行车震动、基土沉降及地震情况下也会出现不平衡下沉和错动，导致地下水在接口处直接进入。筒片外侧混凝土防水处理也显不足，对钢筋混凝土的防腐蚀造成不利。

F)、工程后期防水管理：在后期工程管理中也存在着种种不当，如建筑物地面积水未能及时排除而渗入地下、地下水位上升失控，混凝土开裂未能及时修补，隧道排水系统受冻损坏、维修不及时等。

以上种种情况说明地下工程防水在工程设计、材料生产、施工做法及后期管理等存在系统性缺陷。而防水材料问题首当其冲。防水材料存在的问题是：1，材料无法与结构混凝土体实现紧密连接；2，自身没有弹性伸长能力；3，搭接接缝强度不足；4，无法摆脱对混凝土垫层和保护层的依赖；4缺少与混凝土工程环境动态变化的适应能力以及处理方案；5，含沥青类材料具有毒害成分污染环境，且加工制造能耗较高，6，温度适应性、抗腐蚀能力及耐久性较差。

基础变形存在一个较长时间，受建筑荷载的不均匀性以及基础变形对垫层及防水层的影响期，以及材料适应变化的演变失效期；渗漏发生后又有一个较长的钢筋混凝土浸蚀损坏期。如果不是直接出现可见水影响使用，防水失效往往难以发现并被重视，到发现重视时就往往造成了重大损失而为时已晚。

“过去人们一直认为混凝土是永久性材料。但通过实践人们逐渐认识到混凝土在地下工程中会受到地下水的侵蚀。……现在我国地下水特别是浅层地下水受污染比较严重，对混凝土、钢筋的侵蚀是一个不容忽视的问题”《地下工程防水技术规范》(GB50108-2008)这就是说，防水的目的是要保护钢筋混凝土免受浸蚀，而绝不仅仅是看不到渗漏水这一浅近的工程现象。目前的渗漏水现象已经远远超出了规范的允许限度，渗漏水成为影响工程正常使用以及工程寿命的一个重大障碍。地下工程渗水其返工维修时间长、难度大，直接与间接损失严重，并造成不良社会影响。如果考虑全国范围的此类损失，将触目惊心。在当今工程设计标准普遍提高的情况下，建筑物防水问题成为影响工程使用和工程寿命的一个突出问题。

在防水材料无法有效保护工程不受损坏情况下，设计人员往往把提高建筑基础强度、减少工程不平衡沉降量作为重要考虑；还在桩头上做涂料防水处理；在外墙施工缝预埋-2*300mm止水板、后浇带处加厚混凝土垫层及防水层、隧道加做被动性防排水措施等等一些并非有效和必要的做法，增加了本可避免的工程成本，却并没真正有效的解决根本问题。造成目前的工程防水在选用材料中，只要有生产许可证和检验报告，谁的价格低就用谁的，反正结果就是那样。这种莫衷一是的盲目，更加剧了设计、施工与材料市场的混乱竞争局面。

发明内容

通过建筑物不平衡沉降对防水层产生影响的动态工程分析，表明防水材料在工程变形中首先面临着自身安全不保的问题。只有摆脱对混凝土垫层的被动依赖，以及对上部保护层的粘连误导，直接与上部基础混凝土构件实现物理性可靠连接，与混凝土结构连为一体、共同工作，才能达到在混凝土挠曲变形中不会脱落、开裂和破坏的目的。嵌联式颗粒及防水肋系统设计，就是要首先解决防水材料自身安全问题。

其次再以材料的弹性伸长和可靠的接缝处理来适应混凝土的沉降变形，在混凝土变形情况下保证防水材料对混凝土体的有效包裹和覆盖。卷材及其接缝在伸长拉扯中不会开裂，拉伸后还能确保其防水性能不变。不论垫层下沉破裂与否，都能够实现对上部混凝土有效的连接与保护。地下室外墙在工程变形中同样需要这样的保护。这就需要防水材料具有除优良的拒水性能外，还必须具有一定的抗拉及弹性伸长能力以及可靠的搭接强度，可以抵抗施工对嵌联颗粒产生的压力、水平剪切力、与混凝土嵌联交合的摩阻力，以及耐腐蚀、抗温差、环保无毒害有利环保、易于加工制造节能降耗、方便施工、成本低廉等优势。本产品组配的塑料高分子材料品质能够较好的实现上述目标，达到工程防水的要求。

这就是说，防水施工需要直接在嵌联式防水卷材上面绑扎钢筋、浇筑混凝土。该材料能够承受吗？本产品设计已经作了周密的准备，完全可行。只是要求施工前需要对基础部分的工程与施工重量、电焊、墙上预埋等进行仔细考虑和处理，参考本产品技术的施工做法，就能确保无虞。如没有工程桩时，需在卷材上预先摊铺水泥砂浆垫块，电焊处预设木板防护、或铺洒干水泥粉，有预埋时应预先在防水卷材上剪洞并做好与钢套管的防水处理等。如果能够保证防水效果，这点麻烦也实在不算什么，精细化施工管理本来就是工程质量的必须。何况，本产品的直接铺放，无需与混凝土的粘接；无需混凝土保护层；可将外墙支模的一次性专用止水螺杆变成可循环使用的止水螺杆等等，其减少的施工内容将是一笔重要节约。不同的材料有着不同的做法及特点，我们需要算总账。

地下室外墙和基础的防水同此处理、连为一体，形成一个完整严密的防水系统，如同给地下工程穿上不可脱落的防水紧身外衣。能够适应建筑工程、隧道工程等各种动态环境条件，材料以其特有性能、辅之以专门施工保护措施，可以实现理想状态的防水效果，形成了完整系统的防水理念。突破了传统防水材料目标不明确、针对性不强、措施不得当等被动、零碎、散乱的防水思维。

隧道工程的防水薄弱处就是混凝土缺陷处、容易变形部位以及可能的积水处等。以本产品不同性能型号的防水卷材，针对隧道不同部位的结构特点及变形情况、混凝土问题特征以及积水情况，有目标性的进行保护设置。防水材料与混凝土紧密连接，以弹性伸长及可靠连接来适应混凝土的变形开裂，以严密有效的细各种隧道混凝土的薄弱处都能确保可靠的防水效果。完全消除了现有防水材料只是一张片材，没有弹性伸长能力，且搭接接缝的处理是采用粘接剂粘接，当建筑物出现不平衡沉降变形时，最大沉降处会加力压迫垫层及保护层，在基土受水浸泡虚软时极易下沉破裂。或者使防水材料与混凝土脱离、接缝处开裂等，导致防水材料被强力拉扯、在积水浸泡作用下极易破坏失效的历久沉疴。

本产品是根据地下工程动态变化、以及设计规范的允许值，选用塑料高分子材料组配达到确定的技术指标，用物理力学数值进行计算设计，设计出达到工程需求的嵌联式材料构成，满足施工条件的不利影响，以及动态工程变化和环境条件对材料的多种性能要求，以实现材料的综合防水有效性和耐久性。提出了新的、系统完整的地下工程防水思路。通过设计计算，将防水做到目标明确、适应性强、性能可靠。变盲目性、粗放型防水为有明确的针对性思路和严密的设防措施。再辅之以较强的综合性能，成为防水可靠、施工方便、降低成本、节能降耗、有利环保等较高的材料标准。一旦投入使用，有望成为持久性产品形态。

附图说明

图1是本材料的构造图。

图2是基础底面及外墙面防水做法图。

图3是后浇带防水做法图。

图4是工程桩桩头防做法图。

图5是山石隧道防水做法图。

图6是盾构隧道防水做法图

图7是屋面防水做法图。

具体实施方式

本产品根据不同工程条件设计了4种型号，其中：房建基础及外墙用1型， 后浇带用2型，屋面用3型，桩头有专用粘接胶。山石隧道底面用1型，隧道墙、 顶用2型。盾构隧道用4型。除材料组配与性能各有特点以外，材料构造完全相 同。盾构隧道的预制洞片其接缝处另配有150*3压片。研制了接缝专用粘接材料 和桩头涂胶，还有系列施工用具，如热熔枪，固定用夹具，热熔钻等。材料构造： ①片材，用于面防水；②，嵌联颗粒，通过嵌入混凝土内，实现防水卷材与混凝 土的持久连接之目的；③，防水肋，形成网状的防水肋深入混凝土内，形成网格， 防止某处进水后的迅速渗涌扩展，且能增强卷材的整体强度。材料的组配成分另 列，但随着新材料的出现可以更新，而嵌联式造型不会改变。

材料构造见图1。

A)、基础底面及外墙面防水做法：在混凝土垫层上直接铺放本产品，完成边缝 粘接，工程桩桩头处理后即可摆放钢筋、浇筑基础混凝土。需要强调的是，在安 装钢筋、浇筑混凝土之前，必须严格执行有关施工程序和施工保护措施。外墙在 保证施工缝混凝土浇筑质量的同时，在外墙面嵌联本防水卷材，可以认为不会出 现渗漏水，无需埋置止水带或止水条。外墙模板也无需专用止水螺杆，改用可反 复使用的一一般螺杆。保证施工缝混凝土浇筑质量、落实回填土压实要求、做好 防水层的外侧保护层等也是必需的。

基础底面及墙面防水见图2。

B)、后浇带防水：针对后浇带施工特点及工程变形规律，本技术产品提供专用 卷材。其除了片材、嵌联颗粒及防水肋构造相同之外，该材料强化了弹性伸长 性能，以适应和保护该工程部位更严重的沉降变形。

后浇带防水见图3。

C)、工程桩桩头防水：根据上述分析，不必在桩头顶面做防水处理。只须处理 桩体周边缝隙并与基面卷材相连接，处理剂为本产品配套材料。

桩头防水见图4。

D)、山石隧道防水：地面，将基面清理干净，用水泥砂浆或细石混凝土抹面达 到平整度要求：颗粒朝上铺放本品防水卷材，并随之粘接接缝，两边与墙体连接 留出卷材搭长度；随后施工地面钢筋混凝土。墙面，基层衬贴喷浆抹压平整，不 得有凹凸不平及尖锐凸起，按照墙体高度及下一次搭接长度，进行下料并逐一粘 接。随后浇筑墙体混凝土。顶面，基层喷浆抹压平整，按顶面长度下料并搭接， 长度应稍有余量。将卷材颗粒朝下临时固定，与墙体卷材相粘接，然后依次布放 钢筋、浇筑混凝土。应确保顶部混凝士布料充盈振捣密实。

山石隧道防水见图5。

D)、盾构隧道防水：预制混凝土简片之前，将本卷材剪裁放置于模板内，颗粒 朝上满铺。对洞片的背面混凝土实现防水包裹；四边翻折进入留槽内0mm左右， (与边槽相适应)待安装封口后对接头进行粘接压实，用水泥砂浆封闭。

盾构隧道防水见图6。

E)、屋面防水做法：待找坡层上水泥砂浆找平后，趁水泥砂浆柔软之际，将本 材料颗粒朝下压入水泥砂浆之中，保证压实无空隙，待凝固后做保温层，然后 将本卷材颗粒朝上再铺贴一层，上面水抹20mm泥砂浆，铺放1-2mm棉毡或者 10-20mm塑料泡沫板作为卷材的隔温层，上面再做40-60mm厚泡沫混凝土及面 层。(次序及做法由设计人确定)

建筑屋面防水见图7。

Claims (6)

1.一种可与混凝土嵌入连接的防水卷材，其特征是由嵌联颗粒、防水肋和防水片材构成，使用时直接铺放在混凝土垫层上、绑扎钢筋浇筑混凝土，与混凝土实现有效连接，首先实现了防水材料的自身依存安全；再以片材的弹性伸长能力以及有效的接缝处理等综合防水性能实现面防水，解决了混凝土变形开裂引发防水材料的破损失效问题。

2.按照权利要求1的构想，其特征在于，结合混凝土工程变形和材料理化性能、经过力学计算，设计出嵌联颗粒、防水肋和防水片材的构造形式。

3.按照权利要求1的需要，其特征是组配制成了具有特定的抗拉、抗压、弹性伸长率以及有效连接等综合技术标准的改性塑料高分子材料，以适应本产品在施工冲击及工程后续变化中的各项不利影响，确保防水的有效性和持久性。

4.按照权利要求1的配套，其特征是选配了材料搭接连接方式及粘接剂，研制了整套专用施工工具。

5.按照权利要求1的机理，其特征是对地下建筑基础底板、后浇带、工程桩桩头、外墙施工缝、屋面，以及隧道的不同工程部位，拟就相应的施工做法，形成施工技术标准。

6.根据按照权利要求1的目标，其特征是依照混凝土工程环境条件及组配材料的理化综合性能，提出了嵌联式防水卷材在房屋建筑和隧道工程的不同工程部位使用的4种型号。