SP工法在防水工程中的研究、設計及應用
發布時間:2014-08-09
一、前言
(一)研究背景隨著
建築防水工程技術的發展,越來越多的人們開始接受並使用新型的
防水材料,而對於屋麵、地下室等部位來說,防水設計和使用的決策者們往往碰到一個長久爭論、至今懸而未決、麵臨兩難選擇的問題,就是到底是選用卷材好還是塗料好?特別是遇到多雨潮濕的南方,選用塗料派似乎占了上風。然而,
防水塗料和卷材卻是各有千秋。塗料的優點是粘結和防水二合為一,能適應各類複雜的施工基麵,能與基麵緊密結合,不會出現“一點漏全部漏”的局麵,但是它的缺點也是很明顯的,即厚薄不均、容易偷工減料,使質量難以保證,另外,它與基麵粘結得太牢固反而會出現“零變位現象”(後麵詳述)――即基麵的開裂把它拉裂。而選用的卷材如果是改性瀝青類的,則其延伸率、抗拉強度等力學指標往往難盡如人意,並且容易老化、耐久性差;如果選用合成高分子卷材,則這類卷材的優點是抗拉強度高(大於7Mpa)、延伸率好(大於450%)、耐老化性能好、厚度一致,缺點是搭接口多,用普通丁基類粘膠劑隻可以粘住卷材於基麵上,但由於膠粘劑厚度不足和揮發性強、固含量低,造成卷材與基麵、卷材與卷材之間隻可以粘結卻不可以密封;此外,丁基類膠粘劑長期泡水後粘結強度降低達30%yishang,guwufabaozhengfangshuixiaoguo。weici,renmenkaishikaolv,hechenggaofenzijuancaidequedian,qiaqiashihechenggaofenzituliaodeyoudian,fanzhiyiran,namenengfoubatamenjieheqilai,shizhiyoushihubune?weilejiejuezhegewenti,bengongsijingguoduonianfanfuduociyanjiushijian,yanzhileLB-SP工法來解決了這個問題。
(二)複合
防水層概念的起源事實上,“複合
防水層”這個概念並非我公司首創,多年以前,國際上很多
防水工程技術專家就已經意識到這個問題並開始研究、實踐。他們認為,所謂的“複合
防水層”概念應該是這樣的:有二~三個不同功能層次組成一個整體的防水構造層,是基於所謂的“漸變緩衝理論”基礎上的。下麵以三層為例展開具體的闡述說明:第一層選擇柔性高的耐高低溫的高聚物,其性能特點是高柔軟度、低變形強度、高gao延yan伸shen率lv,功gong能neng是shi緩huan衝chong基ji麵mian變bian形xing及ji所suo造zao成cheng的de應ying力li而er產chan生sheng開kai裂lie,避bi免mian應ying力li作zuo用yong下xia高gao分fen子zi材cai料liao的de老lao化hua加jia速su,對dui基ji層ceng有you大da於yu自zi身shen抗kang拉la變bian形xing力li的de粘zhan結jie力li;第二層選擇具有一定韌性的網狀結構的高聚物,其性能特點和功能作用是:緩衝第一層的變形,增強第一層的強度,力學性能特點是介於底層和上層之間;第三層的性能特點和功能作用是:高強度、耐老化、有一定的彈性、硬度大,起保護作用,並且該層必須是厚薄均勻的卷材。上述第一層如果選用延伸率孝粘結力大於300%定(ding)伸(shen)抗(kang)拉(la)變(bian)形(xing)強(qiang)度(du)的(de)材(cai)料(liao),當(dang)基(ji)層(ceng)產(chan)生(sheng)開(kai)裂(lie)時(shi),開(kai)裂(lie)應(ying)力(li)將(jiang)傳(chuan)不(bu)到(dao)開(kai)裂(lie)處(chu)的(de)周(zhou)邊(bian)而(er)集(ji)中(zhong)在(zai)開(kai)裂(lie)部(bu)位(wei),因(yin)此(ci)即(ji)使(shi)是(shi)很(hen)小(xiao)的(de)開(kai)裂(lie)也(ye)會(hui)造(zao)成(cheng)防(fang)水(shui)底(di)層(ceng)的(de)被(bei)拉(la)斷(duan)――這就是“零變位原理”。如果能將防水底層集中的開裂應力分散開去,就可以消除
防水層受到破壞的因素,從而構成優良的
防水層。再有,組成防水底層的材料厚度,應該在0.8~1.5mm,如果太薄則達不到抗裂作用,相反太厚也不見得能提高多少抗裂能力。
在(zai)通(tong)常(chang)情(qing)況(kuang)下(xia),專(zhuan)家(jia)們(men)認(ren)為(wei)為(wei)了(le)簡(jian)化(hua)及(ji)經(jing)濟(ji)原(yuan)因(yin)起(qi)見(jian),可(ke)以(yi)略(lve)去(qu)中(zhong)間(jian)的(de)第(di)二(er)層(ceng)次(ci),隻(zhi)保(bao)留(liu)底(di)層(ceng)和(he)上(shang)層(ceng)也(ye)可(ke)以(yi)達(da)到(dao)上(shang)述(shu)漸(jian)變(bian)緩(huan)衝(chong)的(de)目(mu)的(de),後(hou)來(lai)的(de)許(xu)多(duo)研(yan)究(jiu)實(shi)踐(jian)也(ye)基(ji)本(ben)都(dou)是(shi)隻(zhi)有(you)二(er)層(ceng)的(de)。
真正的“複合
防水層”應該符合下列條件:不同層次之間無界麵、共同協調工作。不同層次的材料最好是同質、同材,至少是相融合,能夠聯合成為一個整體
防水層,共同變形,在形式上不是1+1=2,而是1+1=1,但是在功能特點和技術指標上卻要求1+1>2.這聽起來好象很簡單,但是事實上卻是
建築防水界一個世界性的前沿技術難題。
(三)複合
防水層的探索過程幾十年來屋麵、地下室等
防水工程屢屢出現問題,究其原因,關鍵在於材質、材性不過關,二是對基層的零變位適應性差。即使在伸長時
防水層的材性對零變位過了關,但是如果把它暴露在自然環境下,材料在應力作用下也必定加速老化而產生針孔,最後也必然破裂、
漏水。為攻克此難關,國內外一般采取下列辦法:加輔助層、加附加空鋪層、卷材點粘法、采用帶孔卷材等手段,但是效果不佳,仍然未能克服
漏水問題。
在二十世紀九十年代初,英國富斯樂公司開始研究並推出了二層複合的自粘型
防水卷材,該種疊層材料的第一層是軟性、塑性不硫化的、可(ke)以(yi)自(zi)粘(zhan)的(de),第(di)二(er)層(ceng)是(shi)強(qiang)度(du)大(da)的(de)保(bao)護(hu)層(ceng),很(hen)快(kuai)就(jiu)在(zai)國(guo)際(ji)上(shang)得(de)到(dao)比(bi)較(jiao)廣(guang)泛(fan)的(de)推(tui)廣(guang)和(he)應(ying)用(yong),但(dan)是(shi)在(zai)實(shi)踐(jian)中(zhong)人(ren)們(men)發(fa)現(xian),由(you)於(yu)現(xian)場(chang)的(de)多(duo)變(bian)性(xing),使(shi)自(zi)粘(zhan)卷(juan)材(cai)與(yu)基(ji)層(ceng)的(de)粘(zhan)合(he)整(zheng)體(ti)受(shou)到(dao)挑(tiao)戰(zhan),廣(guang)州(zhou)地(di)鐵(tie)一(yi)號(hao)線(xian)最(zui)先(xian)選(xuan)用(yong)該(gai)產(chan)品(pin),卻(que)由(you)於(yu)它(ta)與(yu)基(ji)層(ceng)粘(zhan)合(he)不(bu)佳(jia)的(de)原(yuan)因(yin)而(er)被(bei)地(di)鐵(tie)棄(qi)用(yong);在幾乎是同時期,日本在國際著名的防水專家小池迪夫先生的帶領下,也研究開發並應用了一種複合工法,即是用水泥基EVA乳液塗料(聚醋酸乙烯酯乳液水泥基塗料)+EVA卷材作為整體
防水層(筆者在1997年有幸在日本參觀了該
防水層試驗過程並和小池迪夫先生就此論題進行討論和交換了雙方意見);此外,包括美國、德國等國家也紛紛推出了複合的疊層
防水材料,由此可見複合的疊層
防水材料是世界
防水材料發展的方向,其主要功能是有效解決零變位、
卷材防水有效性和塗料防水缺陷等問題。但是,目前世界上複合疊層
防水材料基本上是采用改性瀝青為基材,其耐老化性、耐久性不能滿足現代建築物的要求。
我公司也在幾年前就開始了複合
防水層的實踐和研究。首先我們采用聚合物水泥基複合
防水塗料(以下簡稱JS塗料)+合成高分子
防水卷材(如三元乙丙、橡塑共混卷材等)的方式,結果發現由於JS塗料是一種水泥基類的塗料,它根本無法和任何合成高分子類的卷材再進行融合,最後還是變成兩層
防水層,達不到“複合
防水層”的要求。接著我們采用聚氨酯
防水塗料(以下簡稱PU塗料)+合成高分子
防水卷材(同樣是三元乙丙、橡塑共混卷材等)的方式,結果發現由於PU塗料是一種雙組分的反應固化型塗料,其固化成膜時間非常短,根本來不及粘貼卷材,隻好在PU塗料的麵上再塗一層氯丁類粘結膠水來進行卷材的鋪貼,可是由於該種膠水會使PU塗料溶化,使卷材起鼓、不粘貼,同樣達不到“複合
防水層”的要求,還是二層防水。此外,我們還準備研究采用丙烯酸酯塗料+同質卷材的方式,但是由於找不到該類卷材而擱淺。
最後,我們才在多次反複研究實驗中發現了LB-SP工法。以下就做詳細的闡述。
二、設計依據及方法
根據國家規範GB50207-94《屋麵工程技術規範》,在進行
屋麵防水設防時,應考慮其
防水層耐用年限。對於一般的工業與民用建築物,即數量眾多的普通民用住宅、辦公大樓等,其
防水層耐用年限最少為10年,其
屋麵防水設防要求為最少有一道防水設防或兩種
防水材料複合使用;另外根據新編國家規範GB50108-2001《地下工程
防水技術規範》,在進行地下室主體防水設防時,明挖法二、三級防水等級最少應有一道防水設防,暗挖法從一級起也要求最少有一道防水設防。
在這些情況下,若隻選用一道卷材進行防水設防,可以采取滿粘法、條粘法、點粘法、kongpufa,huanyanzhi,qizuibaoxiandezuofajiushimanzhanfa。muqianduiyujuancaidelengzhantiegongyi,renmenyibancaiyonglvdingleizhanjieji,cileizhanjiejishuyuhuifaguhuaxingtuliao,suoyiyibantudehenboyibiantanengjinkuaigangu;此外,它長期泡在水裏麵時,其粘結強度的損失也較大,達到30%以上,很容易與基麵脫開,令到“滿粘”變成“空鋪”,達不到密封效果,如果某一點出現
滲漏,就會影響到全部,在修補時很難判斷出真正的
滲漏點。而另一種更多的選擇是隻選用一道塗料進行防水設防,合成高分子
防水塗料的厚度一般不小於2mm,而高聚物改性瀝青
防水塗料的厚度則要求更厚(大於3mm)。單就
防水塗料的冷塗工藝來說,它普遍存在厚度難以控製、抗拉強度不高(約1.8Mpa左右)、
塗膜防水層的變形力太大、耐老化性能差等缺點,使它容易隨著混凝土基層的開裂而開裂,最終達不到整體防水的效果。
現在我們把
防水卷材和塗料結合在一起成為一個整體或者是“一道”
防水層,那麼就可以達到既經濟、又符合防水效果的目的了。具體的設計方法及構造層次是:
1、混凝土基層;
2、水泥砂漿找平層;
3、LB-20SBS單組份橡膠
防水塗料1~2厚;
4、複合粘貼氯化聚乙烯――橡膠共混卷材1.0~1.5厚;
5、其他相關層次。
在本LB-SP複合工法中,比較關鍵的一點在於使用的
防水塗料不是一般的塗料,而是我公司研製的LB-20SBS單組分橡膠
防水塗料(以下簡稱SBS塗料),它是三嵌段的熱塑性彈性體SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)、特種橡膠與活性助劑複合的一種單組分溶劑揮發型塗料,其塗膜有著與現在比較普遍使用的聚氨酯雙組分
防水塗料強三倍的力學性能:抗拉強度較高、延伸率高、高溫穩定、低溫柔軟、粘結力強、防水性能優良;另外它還具有獨特的自修複功能,在塗層被刺穿一段時間後會自我修複刺孔,這一特點是其他
防水塗料所不可比的,這是因為它永遠不會完全硫化,所以它永遠有表麵的粘結力。此外,該塗料最大的特性為300%定伸抗拉強度很低,隻需要0.1Mpa,而斷裂抗拉強度很高,達3.2Mpa.由於它所具有的驚人的高延伸率及高柔軟性,所以用它來作為底層來適應基層變形即“零變位應力”是最好的選擇,即它擔當了前麵所說的“緩衝層”,還有SBS塗料作為一種稠度較低的塗料,能充分有效地濕潤基麵、滲入基麵的毛細孔,與基層達到緊密結合,這點比起自粘卷材更具優勢;而選用的共混卷材則因為其耐老化性能優越、抗拉強度高而作為上層即前麵所述的“保護層”。
在此還要特別說明的一點是關於複合材料的相容性問題,要做到前麵所述的複合
防水層“無界麵、協同工作”,就要做到兩者緊密粘結在一起,這也是本工法選材的前提。由於SBS塗(tu)料(liao)中(zhong)的(de)苯(ben)乙(yi)烯(xi)與(yu)共(gong)混(hun)卷(juan)材(cai)中(zhong)的(de)氯(lv)化(hua)聚(ju)乙(yi)烯(xi)的(de)分(fen)子(zi)結(jie)構(gou)是(shi)同(tong)質(zhi)的(de),且(qie)氯(lv)化(hua)聚(ju)乙(yi)烯(xi)有(you)不(bu)飽(bao)和(he)鍵(jian),所(suo)以(yi)它(ta)們(men)能(neng)很(hen)好(hao)地(di)互(hu)相(xiang)粘(zhan)結(jie),即(ji)它(ta)們(men)的(de)親(qin)和(he)性(xing)很(hen)好(hao),加(jia)上(shang)上(shang)麵(mian)所(suo)述(shu)SBS塗料有不硫化特性永遠具有表麵粘結力,從而能夠和卷材緊密結合成為一個整體,符合前麵所述的複合
防水層的條件。相反,如果選用的卷材是其它品種,例如三元乙丙卷材,由於它是飽和鍵,所以和SBS塗料不能很好地相容。
LB-SP工法和其它複合
防水層比較更能符合“複合
防水層”的要求:自粘卷材和基層不能很好地粘結,而SBS塗料正好相反;JS、PU等塗料不能和卷材緊密結合,而本工法卻能彌補這個缺陷。
三、施工要點基麵清理:
清除浮塵等雜物,處理凹凸部位,使其堅實、平整、幹淨、幹燥,要求含水率不大於8%;
節點處理:對地漏、管口、陰陽角位等節點先進行SBS塗料局部增強處理;
塗刷底塗:將LB-20SBS配套專用底塗料均勻塗刷於基麵上,要求不露底,待底塗幹透後(約6~8小時)方能塗主料層,底塗用量約5m2/kg;
塗料塗刷:該塗料為單組分,無須混合使用,應分四次以上進行塗刷,每次厚度為0.3~0.5mm,每層相隔時間為6小時,用量為每mm厚1.6~1.7kg/m2;