提高防水工程設計年限的突破口在哪里?

2019-11-09 13:59:53 來源:中國建材報

  一場由住建系統掀起的改革大幕正在拉開!


  根據住房和城鄉建設部制定的《2019年工程建設規范和標準編制及相關工作計劃》,今年年底前將完成34本國家工程建設規范(全文強制)的編制,《建筑和市政工程防水通用規范》是其中之一。


  作為住建部的強標,可以說《建筑和市政工程防水通用規范》關系到防水行業的生死命脈。


  經過幾年的調研和編制,今年2月份,《建筑和市政工程防水通用規范》(以下簡稱《規范》)征求意見稿發布。


  《規范》征求意見稿最引人注目的,是第一次提出了“防水設計工作年限”的說法,并作了具體規定,不同部位防水工程的設計使用年限均在25年以上,有的甚至要求防水工程與建筑物同壽命。


  雖然《規范》目前并沒有正式發布,但大幅提高防水設計年限已是大勢所趨。


  而在此前,防水行業執行的是2000年1月30日發布施行的《建設工程質量管理條例的規定》,“屋面防水工程、有防水要求的衛生間、房間和外墻面的防滲漏,為5年。”


  防水工程5年保修期,與《規范》征求意見稿要求的25年以上的防水設計工作年限相距甚遠。如何滿足國家政策、產業需求?怎樣在不大幅增加整體造價的同時達到25年以上甚至與建筑物同壽命的防水效果?怎樣讓防水層能自修復、持久耐用?這成為擺在所有防水企業面前的一大難題,也成為記者所關注和調查的焦點。


  《規范》征求意見稿出來的時候,記者曾與多名行業人士探討過怎么滿足25年以上的防水設計工作年限的問題。


  有業內人士認為,5年保修期的時候,建筑屋面的滲漏率是95.33%;地下建筑的滲漏率達到57.51%;廚房衛生間的滲漏率達到37.48%。(上述數據來自中國建筑防水協會與北京零點市場調查與分析公司聯合發布《2013年全國建筑滲漏狀況調查項目報告》)。在建筑工程質量沒有大幅提升的情況下,25年以上的防水設計工作年限很難實現,更別說與建筑物同壽命。


  在有些人看來,25年以上的防水設計工作年限,單靠一種防水材料是很難實現的。例如在暴露式屋面,冷熱交替、凍融循環,柔性防水材料是一種有機材料,很難達到25年的使用壽命。再比如,隨著建設工程的發展、施工技術的進步,我國地下結構防水工程日益增多,工程規模和復雜性也發生了很大變化,有的地鐵防水工程甚至達地下二三十米深。由于其工程量大、埋置深、使用條件特殊,對防水材料性能有了更高的要求。除要求防水材料具有足夠的抗滲性外,還要求具有較高抗壓、抗拉伸強度等力學性能,承受一定的變形和耐凍融等性能。此時,傳統的防水卷材已不能滿足工程25年以上的使用需要,必須是一種防水系統的組合。考慮到有些地下防水工程是不可逆轉、不可更換防水材料的,防水材料的自修復能力也是需要重點考慮的。


  有人士則表示,我國將“防、排、截、堵相結合,剛柔相濟、因地制宜、綜合治理”作為建筑防水的基本原則,是從大量的工程實踐中得來的,它凝聚了數代防水人的經驗和智慧。他認為,建筑防水應采取剛柔結合的方式,根據剛性材料和柔性材料的不同屬性進行有機組合,達到揚長避短、相輔相成的效果。“比如說,大面用剛性防水材料,結構自防水,在節點部位,施工縫、變形縫再用柔性材料加強。”


  還有人認為,修訂后的《地下工程防水技術規范》GB50108-2016將原《規范》中的“宜采用防水混凝土結構”改為“應采用防水混凝土結構”,體現了以結構自防水為主的主導思想,結構自防水的重要性已越來越受到結構設計工作者的重視。剛性防水因其自身的耐久性,與主體結構壽命的同步性,正好契合了國家大幅度提高防水設計使用年限的要求,未來或能成為滿足防水設計使用年限要求的一個技術突破口。


  但也有人卻認為,結構自防水固然好,但有很多因素影響著建筑的整體防水效果:凍融作用、硬化干縮、水化熱等造成的混凝土結構開裂,混凝土抗滲性能,施工要求高、難度大等。結構自防水若存在隱患,因看不見而具有潛伏性和麻痹性,一旦爆發,帶來的災難將無法估量。


  說到結構自防水,記者并不陌生。結構自防水就是把承重結構與防水結構結合為一個整體,屬于一種剛性防水,在建筑防水中占重要地位。它是建筑防水的根基和骨骼,決定了建筑質量水平。但對于結構自防水,業界的看法好壞不一,這引起了記者的強烈好奇,決定進行一番調查。


  國家建筑材料工業技術監督中心教授級高工楊斌告訴記者,國內的混凝土結構自防水一般是采用水泥基滲透結晶防水材料。我國上世紀80年代從國外引進此種產品,并應用于上海地鐵工程。上世紀90年代中期開始從國外引進母料(活性化學物質)國內批量生產,并應用于三峽大壩、地鐵、污水處理廠、橋梁、水利與地下防水工程等,因其良好的防水效果受到了工程界的好評。


  水泥基滲透結晶防水材料是我國目前價格最昂貴的防水材料,市場上售價低的幾千元一噸,貴的國外產品賣到4萬多一噸。巨大的利潤空間,使國內生產廠家蜂擁而上。據不完全統計,目前全國生產與施工的企業不下五六十家。一時泥沙俱下,魚龍混雜。有人用“水不漏”等普通的剛性防水涂料假冒水泥基滲透結晶防水材料,結果造成了一些防水工程的質量事故,導致市場對水泥基滲透結晶防水材料的觀感不一,說它好的有很多,說它不好的也有很多。


  那水泥基滲透結晶防水材料到底好不好?結構自防水到底行不行?記者采訪了中建總公司施工技術專業委員會主任張希黔。


  作為中建系統施工技術的頂級專家,張希黔一直關注著混凝土的裂縫問題。


  張希黔告訴記者,混凝土防水問題主要有兩方面:一方面是施工縫處的防水問題;另一方面是混凝土自身以及由混凝土體積變形而產生裂縫的防水問題。前一個問題一般在施工中會得到足夠重視和有效地處理,而第二方面則決定整個建筑結構的防水性能。


  此外,相對于毛細吮吸和擴散作用,水在混凝土內的滲流作用對結構的影響更大,水一旦滲穿混凝土,對整個混凝土結構非常危險,同時水在混凝土內的滲流也為有害離子(如氯離子、硫酸根離子等)提供了較好的傳輸通道。因而,水在混凝土內的滲流作用不僅直接影響著混凝士本身的防水性能,同時也影響混凝土結構的耐久性,威脅建筑物的安全。


  裂縫是引起混凝土防水耐久性劣化的最主要原因之一,因此,要提高混凝土的防水耐久性,就要減少混凝土的開裂。不能百分百避免開裂,那就要減少水在混凝土內的滲流對其的影響。怎么做到這一點呢?


  張希黔告訴記者,2016年10月15日,他和湖北省的一些防水專家,參觀了日本東京一個地下4層的建筑工地,結果發現,這個地下工程的混凝土裂縫很少,工程上也并未使用在國內常見的防水卷材。施工人員告訴張希黔,混凝土里添加了一種叫BESTONE的滲透結晶防水材料,從而保障了混凝土的防水性能。


  BESTONE株式會社的技術人員告訴張希黔,BESTONE滲透結晶防水材料是由一種天然的火山巖制成,含有大量活性物質,其中SiO2、AIO3、FeO的總含量達85%,遠超美國ASTM(C219-03)規定的70%。


  通常,混凝土為了適應實際施工作業,確保可加工性及連貫性,會比標準用水量多添加10%~30%的水。因為多加了水,硬化后的混凝土便有孔隙殘留,孔隙導致了滲水,并且在水泥水合作用中形成氫氧化鈣。在水份滲入混凝土的同時,氫氧化鈣被溶出到表面(白華現象),導致多孔混凝土的形成。游離的氫氧化鈣是不穩定的水溶性物質,通過滲水會導致反復溶出,從而使混凝土內部毛細管擴大,產生裂縫。這是混凝土水密性能被破壞、促成滲水及中性化的原因。


  BESTONE滲透結晶防水材料中的二氧化硅與混凝土中水合反應產生的氫氧化鈣、水,在常溫下慢慢反應,生成非常穩定(完全不溶于水也不被酸性物質腐蝕)的硅酸鈣,填滿混凝土中的空隙并硬化,提高混凝土防水性能。同時通過延緩中性化,提高混凝土的耐久性。


  由于其卓越的防水性能、經濟效益及安全性,自1961年進入市場以來,BESTONE滲透結晶防水材料被日本全國各地的許多大型土木建筑工程包括核電站使用。


  這引起了張希黔的高度重視。水泥基滲透結晶型材料雖然在我國的建設工程中應用多年,有些國外品牌的滲透結晶材料有良好的應用效果,但由于國外核心技術的保密、制備技術的壟斷,我國水泥基滲透結晶型材料的反應和作用機理缺乏相關理論支撐,缺乏自修復防水混凝土配制和耐久性綜合評價技術,這也是水泥基滲透結晶型材料在我國沒有大面積推開的重要原因。


  穩妥起見,張希黔把BESTONE滲透結晶防水材料帶回國內,在中建某混凝土公司進行了為期半年的驗證實驗。


  實驗在對BESTONE滲透結晶防水材料分析理化基本性能的基礎上,對材料的自修復功能和作用機理進行了研究與表征,并系統地研究了BESTONE對混凝土工作性能、強度及耐久性等一系列性能的影響。


  研究表明,一定比例的BESTONE滲透結晶防水材料摻入水泥內,能夠減少砂石骨料用量。BESTONE填充和細化混凝土中的大量孔隙,使得混凝土的微觀結構更加密實,從而促進了混凝土強度的發展;提高了混凝土的密實度,提高了混凝土的防水性能;孔隙率降低,混凝土的氯離子滲透性降低,改善了混凝土的抗碳化和硫酸鹽侵蝕性能,提高了混凝土的耐久性能。


  實驗還對水化產物性能進行了研究。結果表明,BESTONE滲透結晶型防水材料在混凝土內部滲透結晶,在干燥狀態下處于短暫的休眠狀態,遇到水后再次反應滲透,自動修復裂縫,從而起到對混凝土永久防水功能及再修復作用。


  實驗結果非常振奮人心,也在中建系統內引起了很好的反響。


  2017年12月19日,由深圳市防水行業協會、深圳市土木建筑學會和深圳市勘察設計行業協會聯合主辦,臺灣常偉股份公司和深圳新黑豹公司承辦,日本BESTONE株式會社協辦的“混凝土內摻型防水材料及其應用研討會”在深圳召開。中國工程院院士王復明、相關設計單位、建設單位、質監質檢、業內專家、日本BESTONE株式會社、有限會社SUM企畫、中建總公司施工技術專業委員會等近100人參加了會議。以BESTONE為代表的混凝土內摻型防水材料的優異性能引起了設計單位、建設單位和業內專家的高度重視。


  期間正值《深圳市建設工程防水技術標準》修編,深圳市防水行業協會主任瞿培華以敏銳和前瞻的眼光,看到了混凝土內摻型防水材料未來廣闊的發展前景,經過與深圳市防水行業協會專家委員會專家們的溝通探討交流,最后決定將混凝土內摻型防水材料引入深圳防水地方標準。


  在深圳市防水行業協會辦公室,記者見到了負責《深圳市建設工程防水技術標準》修編的江蘇省華建建設深圳分公司教授級高工朱國梁。朱國梁這樣告訴記者,粵港澳大灣區建設加速推進,從目前的形勢看,海洋海島在國家建設的戰略地位空前提高,要建設海洋工程,橋梁的橋墩要防止鋼筋銹蝕,橋面要做防水,普通的防水卷材、防水涂料并不適應。同時,那些深層地下基礎工程,蓄水池,地下管廊等要求防水耐久性與混凝土結構體同壽命的工程,現場環境不具備迎水面防水施工時,我們就要考慮混凝土內摻型防水材料。“深圳作為改革開放的橋頭堡,我們不能關起門來,應該給無機防水材料開個口。特別是在大幅度提高防水設計使用年限的情況下,我們覺得應該把混凝土內摻型防水材料列入深圳地方標準。”


  2018年5月14日,深圳市防水行業協會專家委員會瞿培華、張道真、秦紹元、易舉、朱國梁、王瑩、祖黎虹等專家還特意到日本考察建筑工地混凝土內摻型防水材料的應用。

 

圖為張希黔考察日本東京某地下建筑工程


  在日本東京涉谷車站街區東棟新建筑工事地下7層/地上46層的工地和東京都神田練塀町地下2層/地上21層的的建筑工地,專家們發現,地下室底板及側墻并沒有使用柔性防水卷材,而是采用BESTONE滲透結晶防水材料內摻于混凝土作為剛性防水層。就連2020年奧運主場館——日本新國立競技場地下2層地下室都是用的BESTONE滲透結晶防水材料。專家們對防水施工質量及其效果非常贊賞。


  深圳大學建規學院教授張道真對記者表示,混凝土內摻型防水材料在我國尚處于蟄伏狀態,但真正的滲透結晶防水材料內摻在混凝土中,能夠提高混凝土的防水性能,促進細小裂縫的自愈合,增強混凝土的耐久性,這與我們國家現在提倡的提高設計使用年限、防水工程與建筑物同壽命的要求相匹配,能夠替代一部分防水卷材,未來前景廣闊。張道真同時也指出,內摻型防水材料在混凝土中的配合比研究是一個長期的工作。


  “BESTONE滲透結晶防水材料在我國已經有很多應用,比如海南三亞南山上的海觀音、深圳羅湖報關大樓、黑龍江奮斗水庫等,”作為BESTONE中國總代理,臺灣營建防水技術協進會榮譽理事長、臺灣常偉股份公司董事長徐偉杰介紹道,“臺灣的南部科學工業園區、臺積電十二廠新廠防水工程等重點工程也在大量使用。”


  深圳市新黑豹建材有限公司是BESTONE中國大陸的總代理,董事長王榮柱是一個做事非常踏實的人。日本人說BESTONE滲透結晶防水材料非常好,實際情況是不是這樣呢?王榮柱請國家權威檢測機構做了大量的檢測,還請深圳某混凝土公司做了BESTONE混凝土配合比的檢驗報告。


  國家建筑材料測試中心、國家水泥混凝土制品質量監督檢驗中心、中國建材檢驗認證集團蘇州有限公司等國家權威檢測機構為BESTONE滲透結晶型防水材料出具了合格的檢測報告,其中很多指標遠遠超出了國家標準。


  “收到報告的那一刻,我的心終于放到肚子里了,因為這確實是一個好東西。”不過,王榮柱深知,實踐才是檢驗真理的唯一標準,只有讓大家真真切切看到防水效果,才會信服。“新版《深圳市建設工程防水技術標準》還沒出來,但工作需要往前走,不能等。”


  為此,他們做了很多準備工作。值得慶幸的是,機會總是垂青有準備的人,深圳也以它博大的胸懷迎接著各種的創新創造。王榮柱高興地告訴記者,去年11月底,BESTONE滲透結晶型防水材料在深圳前海一重點工程地下50米深連續墻做了三個試驗段,效果反饋良好。


  這三個試驗段很多時候是在晚上澆筑,徐偉杰和王榮柱常常在工地現場等到深夜,直到澆完才放心離開。雖然很辛苦,但他們覺得很值得,“因為心里有信念,覺得這是一件對行業、對企業來說很有價值的事情。”


  目前我們國家把質量強國上升為國家戰略,住建部也要求大幅提高防水工程的設計使用年限,這倒逼防水行業更加重視工程質量,像原來那種粗制濫造、竣工就漏水的情況在未來將行不通了。如何在不大幅增加整體造價的同時達到25年以上甚至與建筑物同壽命的防水效果?經過專家們的系統研究,雖然BESTONE滲透結晶型防水材料的單價并不便宜,但混凝土內摻型結構自防水可以不用細石混凝土保護層、找平層等,防水工程的綜合造價比一般的柔性防水還要低。“最重要的是,混凝土內摻型結構自防水可以縮短防水工期,節省開挖空間。在這個時間就是金錢的時代,這就是最大的省錢。”


  內摻型結構自防水工程與結構同壽命,不存在返工的問題,尤其是在無作業面施工,且須抗鹽害、抗氯離子、抗腐蝕、無毒性的地下工程,將是一個很好的選擇。


  初春的深圳,氣候溫潤宜人。記者來到前海工地,看到了徐偉杰和王榮柱口中的BESTONE滲透結晶型防水材料試驗段,看到了前海一組花海景觀之中“潮頭”兩個大字卓然而立,一批建成和在建的高樓氣勢磅礴……近距離感知到前海這個“深圳未來”的強勁脈動,記者覺得,把開放的格局提得更高,把開放的大門敞得更開,這既是前海也是我們行業正在做的事情,而我們需要的,就是積極擁抱這種改變,以自身的行動去適應這種變化。

 

中國建材報記者:賀 丹

責編:涂繼華 監審:王怡潔

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