住建部《住宅產(chǎn)業(yè)》首次刊發(fā)科洛屋面結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)。

  摘要：防水性能在建筑工程中具有重要作用，其優(yōu)劣直接關(guān)系到房屋的使用，潮濕、發(fā)霉、滲漏水等現(xiàn)象嚴(yán)重影響居住者的健康和居住的舒適度。屋面是建筑物容易產(chǎn)生裂縫和滲漏的部位，據(jù)中國(guó)建筑防水協(xié)會(huì)和零點(diǎn)市場(chǎng)調(diào)查公司聯(lián)合調(diào)查的數(shù)據(jù)顯示，屋面滲漏率高達(dá)95.33%。國(guó)內(nèi)普遍認(rèn)為屋面不適合采用剛性防水，事實(shí)上恰恰相反，采用剛性防水才能有效解決混凝土的開(kāi)裂和密實(shí)度問(wèn)題，徹底從源頭解決滲漏痛點(diǎn)。本文對(duì)混凝土屋面結(jié)構(gòu)自防水關(guān)鍵技術(shù)控制進(jìn)行探討，為相關(guān)工程提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：屋面結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)；混凝土和易性；抗開(kāi)裂；密實(shí)度

Abstract:Waterproof performance plays an important role in construction engineering, and its advantages and disadvantages are directly related to the use of the house. Damp, mildew, water leakage and other phenomena seriously affect the health and comfort of residents. The roof is the part of the building prone to crack and leakage, according to the data of the joint investigation of China Building Waterproof Association and horizon market research company, the leakage rate of the roof is as high as 97.33%. It is generally believed that the roof is not suitable for rigid waterproofing, in fact, on the contrary, using rigid waterproofing to effectively solve the problem of cracking and compactness of concrete, thoroughly solve the leakage pain point from the source. This paper discusses the key technology control of self-waterproofing of concrete roof structure, and provides reference for related project

        眾所周知，混凝土本身就具有防水功能，但是如果不能有效控制混凝土裂縫和提高密實(shí)度，還是會(huì)導(dǎo)致滲漏問(wèn)題。傳統(tǒng)方案主要是以柔性卷材等材料覆蓋為主。通過(guò)30年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明：柔性卷材很容易老化及與基層脫離、無(wú)法從根本上解決滲漏問(wèn)題。用混凝土結(jié)構(gòu)自防水方案只需要解決裂縫問(wèn)題及提高密實(shí)度，就可以省去卷材，節(jié)省成本且減少環(huán)境的污染。關(guān)鍵問(wèn)題是解決好對(duì)裂縫的控制和采取措施提高混凝土密實(shí)度。 

一、導(dǎo)致屋面開(kāi)裂滲漏的原因

1.水泥水化過(guò)程中水化熱過(guò)高引起的混凝土開(kāi)裂滲漏

水泥在水化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量，然而由于混凝土的散熱性能并不好，再者由于大家盲目追求高強(qiáng)度，導(dǎo)致水泥用量增大，這就使得水化熱急劇升高，當(dāng)內(nèi)外溫差超過(guò)25度時(shí)，溫度應(yīng)力就會(huì)超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度，從而產(chǎn)生溫度裂縫。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，90%的屋面產(chǎn)生不同程度的裂縫均屬于溫度產(chǎn)生的裂縫，房屋結(jié)構(gòu)之間的相互約束、溫度的變化及兩種材料膨脹系數(shù)的差異，使屋面與墻體產(chǎn)生溫度內(nèi)應(yīng)力。

2.塑性開(kāi)裂引起的滲漏

混凝土澆筑后，表面沒(méi)有及時(shí)覆蓋，受風(fēng)吹日曬，表面游離水分蒸發(fā)過(guò)快，產(chǎn)生急劇的體積收縮，而此時(shí)混凝土早期強(qiáng)度低，不能抵抗這種變形應(yīng)力而導(dǎo)致開(kāi)裂。

混凝土自身具有一定的抗?jié)B能力，在基礎(chǔ)和屋面部分使用現(xiàn)澆混凝土能有效的抵抗?jié)B漏的發(fā)生。但是由于材料質(zhì)量、混凝土品種的選擇、配合比配制及現(xiàn)場(chǎng)施工等因素導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化后出現(xiàn)大量的開(kāi)口孔隙，貫通孔隙引起的密實(shí)度降低，導(dǎo)致混凝土的抗?jié)B能力差。

3.施工技術(shù)粗糙，后期維護(hù)不到位

施工現(xiàn)場(chǎng)的管理也很重要?，F(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)工人的水平參差不齊，施工單位的培訓(xùn)不到位，質(zhì)量責(zé)任落實(shí)不到人，都會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量事故頻出?；炷猎跐仓^(guò)程中，施工人員振搗不充分，使得大量的氣泡殘留在混凝土當(dāng)中，引起密實(shí)度降低。模板安裝出現(xiàn)縫隙，產(chǎn)生漏漿，后期混凝土?xí)霈F(xiàn)蜂窩麻面露筋等現(xiàn)象?；炷聊Y(jié)硬化后，持續(xù)澆水養(yǎng)護(hù)不到位，也會(huì)影響到混凝土中水泥的水化，導(dǎo)致毛細(xì)孔隙的密實(shí)進(jìn)程阻斷，影響混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B性。

4.和易性不好，導(dǎo)致的難以振搗及砂石骨料分離

混凝土的流動(dòng)性能好，就容易填充模板，密實(shí)鋼筋，對(duì)工人振搗要求降低。黏聚性好，就不容易出現(xiàn)砂石下沉水泥漿上浮及泌水現(xiàn)象，從而避免澆筑出來(lái)的混凝土表面出現(xiàn)蜂窩、孔洞、麻面問(wèn)題。

5.混凝土密實(shí)度不夠引起的滲漏

 混凝土本身就是多孔的材料，在水化的過(guò)程中多余的水分會(huì)蒸發(fā)，從而留下空隙，如果混凝土和易性不好及振搗不到位，這些毛細(xì)孔都可能是滲漏的通道。

二、案例概況

西安理工大學(xué)一地下車(chē)庫(kù)頂板上需局部加建一層車(chē)庫(kù)，車(chē)庫(kù)屋面面積為4200平方米，屋面設(shè)計(jì)為操場(chǎng)使用，原計(jì)劃采用卷材防水，工期至少20天?？紤]到盡量減少新增部分的荷載和不到兩個(gè)月的工期，后經(jīng)過(guò)充分評(píng)估論證后改為結(jié)構(gòu)自防水系統(tǒng)。

1.設(shè)計(jì)方案

屋面采用C30、P8混凝土,結(jié)構(gòu)厚度30公分，內(nèi)摻科洛無(wú)機(jī)納米抗裂防滲劑+外噴DPS，找坡層采用C15混凝土內(nèi)摻3%科洛無(wú)機(jī)納米抗裂防滲劑，省去傳統(tǒng)卷材需要的找平層、保護(hù)層，減少恒荷載。

2.具體實(shí)施

2021年8月20日晚上澆筑結(jié)構(gòu)層（混凝土內(nèi)摻科洛抗裂防滲劑，摻量是膠凝材料的2%），第二天早晨開(kāi)始噴涂DPS，DPS噴涂?jī)杀椋ㄖ虚g間隔3小時(shí)）完成后，使用C15混凝土進(jìn)行找坡（摻3%科洛抗裂防滲劑），充分灑水養(yǎng)護(hù)3天。

3.效果呈現(xiàn)

施工過(guò)程中，加了內(nèi)摻抗裂防滲劑的混凝土和易性、流動(dòng)性、保水性，粘度都明顯提高。施工后，4200平米的屋面，在西安30多度的高溫下施工，沒(méi)有絲毫的裂縫產(chǎn)生。不但節(jié)省防水工期近100%，且經(jīng)測(cè)算，造價(jià)降低50%。

圖1設(shè)計(jì)圖

 圖4 屋面結(jié)構(gòu)完成后及時(shí)噴涂DPS

圖5 C15內(nèi)摻無(wú)機(jī)納米抗裂防滲劑找坡

圖6最終完成效果

圖7后續(xù)效果反饋

三、結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)控制因素

 1.建筑原材料的因素

（1）混凝土的質(zhì)量控制。要求使用商品混凝土，商品混凝土的配置在攪拌站進(jìn)行，物料的存放、使用更加專(zhuān)業(yè)和精確，混凝土的品質(zhì)比較穩(wěn)定。其中水泥要使用散裝水泥，由水泥廠直接配送，減少了存放時(shí)間和降低了受潮變質(zhì)的概率?；炷涟韬衔锖鸵仔愿纳?，可以從流動(dòng)性、粘聚性、保水性三個(gè)方面進(jìn)行混凝土配合比優(yōu)化。①調(diào)整水灰比。保證流動(dòng)性的基礎(chǔ)上，在合理范圍內(nèi)盡量降低水灰比。地下室的底板、墻體、頂板等采用防水混凝土?？梢圆捎眉霞?jí)配法，適當(dāng)減少粗骨料的使用，增加水泥砂漿的成分，使砂漿充滿(mǎn)骨料之間。②添加外加劑。摻入減水劑可以減少水的用量，降低水膠比有效的減少孔隙的生成；加入引氣劑可以在混凝土內(nèi)部形成封閉的小氣泡，阻斷貫通孔隙的形成，但是蒸汽養(yǎng)護(hù)的混凝土以及預(yù)應(yīng)力混凝土以及強(qiáng)度要求較高的結(jié)構(gòu)中不能加入引氣劑。③添加活性材料。加入粉煤灰、火山灰、礦渣等活性混合材料，跟混凝土中殘留的Ca(OH)2發(fā)生“二次水化”反應(yīng)，其生成的水化物能夠填充混凝土中的毛細(xì)孔隙，形成密實(shí)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了混凝土的抗?jié)B防水性能。④防止出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。布設(shè)模板時(shí)，要嚴(yán)格檢查是否有縫隙，破損，如有發(fā)現(xiàn)立即整改。選用顆粒細(xì)度較小的水泥品種，水化時(shí)跟水接觸的面積大，水化充分，水泥漿的黏聚性較好。添加粉煤灰等活性物質(zhì)可增強(qiáng)混凝土拌合物的粘聚性和保水性，粉煤灰的顆粒較小且表面光滑，故在不增加用水量的前提下對(duì)拌合物的流動(dòng)性也有較好的促進(jìn)作用。⑤摻加抗裂防滲劑可有效抑制鋁酸三鈣的快速水化，使混凝土內(nèi)外溫度幾乎保持一致，避免溫縮開(kāi)裂。

（2）細(xì)集料的質(zhì)量控制。細(xì)集料有河砂、海砂、湖砂等，優(yōu)先采用河砂，隨著優(yōu)質(zhì)天然砂的減少，現(xiàn)在機(jī)制砂也應(yīng)用普遍。砂中有害物質(zhì)通常有：泥、石粉、云母、有機(jī)物、氯鹽、硫酸鹽等，使用前要經(jīng)過(guò)檢測(cè)和處理。砂需經(jīng)過(guò)級(jí)配檢測(cè)合格后方能使用，根據(jù)細(xì)度模數(shù)Mx的計(jì)算，推薦使用級(jí)配符合規(guī)范要求的中砂，砂率需符合規(guī)范要求。

（3）粗集料的質(zhì)量控制。粗集料指粒徑大于4.75mm的巖石或卵石顆粒，主要的有害物質(zhì)跟細(xì)集料基本相同。顆粒級(jí)配宜采用連續(xù)級(jí)配品種。

（4）水泥的質(zhì)量控制?，F(xiàn)場(chǎng)堆放的水泥要妥善保管，防止受潮變質(zhì)，根據(jù)使用的計(jì)劃，隨用隨進(jìn)，縮短水泥在現(xiàn)場(chǎng)的堆放時(shí)間。

（5）水的質(zhì)量控制?；炷涟韬嫌盟瞬捎脻崈舻娘嬘盟?。地表水，地下水等要經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格后才能使用。主要控制水中含有的有害物質(zhì)、有機(jī)物、鹽類(lèi)污染物，堿性物質(zhì)等。

2.施工技術(shù)的因素

（1）混凝土澆筑方法。在澆筑柱子的混凝土?xí)r，應(yīng)該由外向內(nèi)對(duì)稱(chēng)澆筑依次向前，梁高小于1m時(shí)，梁板不可以分開(kāi)澆筑。大體積混凝土采用水化熱較低的粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥等水泥品種，可防止水泥水化過(guò)程中內(nèi)部熱量過(guò)高，內(nèi)外溫差大，引起混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。大體積混凝土的澆筑應(yīng)分層澆筑?；炷琳駬v應(yīng)采用機(jī)械振搗，要求充分振搗，布點(diǎn)均勻，逐點(diǎn)移動(dòng)，快插慢拔，不得遺漏，直至混凝土不再沉落，沒(méi)有氣泡排出，表面平坦并出現(xiàn)泛漿。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)介紹通過(guò)使用含有鋁鈣抑制劑的科洛抗裂防滲劑可有效解決水化熱引起的溫縮開(kāi)裂，大幅度提高混凝土極限拉伸值。

（2）混凝土的養(yǎng)護(hù)。不同水泥品種的養(yǎng)護(hù)時(shí)間有所區(qū)別，通常在混凝土終凝后需澆水養(yǎng)護(hù)14d以上，并進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)。如果是夏天，氣溫較高，應(yīng)在12h內(nèi)澆水覆蓋，并且增加灑水次數(shù)，保持表面濕潤(rùn)。

（3）二次抹壓工藝。為了使混凝土表面光滑平整，在澆筑完畢后，可以用木抹進(jìn)行抹平，在初凝之前，用木抹進(jìn)行第一次的抹壓，可控制混凝土表面的非結(jié)構(gòu)性裂紋的產(chǎn)生。在終凝之前，進(jìn)行第二次抹壓操作，可以有效擠壓混凝土凝結(jié)過(guò)程中形成的孔隙。

（4）對(duì)預(yù)留孔洞進(jìn)行妥善處理，剪力墻的模板安裝采用止水螺桿、預(yù)埋件要設(shè)置止水片、施工縫要設(shè)置成凹縫、凸縫、階梯縫或者平直縫加止水帶的形式，使得滲水路徑變長(zhǎng)，增加滲水難度。

（5）水平構(gòu)件的施工，需要保持一定的坡度，便于排水。平屋面分為上人屋面和不上人屋面，上人屋面的坡度一般為1%-2%，不上人屋面坡度為2%-3%。大于10%的屋面稱(chēng)之為坡屋面。

四、結(jié)語(yǔ)

本案例的成功，打破了人們長(zhǎng)久以來(lái)對(duì)屋面防水必須使用柔性材料的錯(cuò)誤觀念，創(chuàng)造性的提出了內(nèi)摻+外噴的防水系統(tǒng)：內(nèi)部消除混凝土裂縫，外部夯實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)。大幅度節(jié)省了工期、成本，不僅提高了效率，還使得工藝更環(huán)保節(jié)能，為實(shí)現(xiàn)混凝土防水100年，提供了新的解決視角，為以后的屋面防水工程做出了積極的示范。