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提高防水工程设计年限的突破口在哪里?

信息来源:fffsss.com  时间:2019-08-05  浏览次数:39

一场由住建系统掀起的改革大幕正在拉开!

根据住房和城乡建设部制定的《2019年工程建设规范和标准编制及相关工作计划》,今年年底前将完成34本国家工程建设规范(全文强制)的编制,《建筑和市政工程防水通用规范》是其中之一。

作为住建部的强标,可以说《建筑和市政工程防水通用规范》关系到防水行业的生死命脉。

经过几年的调研和编制,今年2月份,《建筑和市政工程防水通用规范》(以下简称《规范》)征求意见稿发布。

《规范》征求意见稿最引人注目的,是第一次提出了“防水设计工作年限”的说法,并作了具体规定,不同部位防水工程的设计使用年限均在25年以上,有的甚至要求防水工程与建筑物同寿命。

提高防水工程设计年限的突破口在哪里?

虽然《规范》目前并没有正式发布,但大幅提高防水设计年限已是大势所趋。

而在此前,防水行业执行的是2000年1月30日发布施行的《建设工程质量管理条例的规定》,“屋面防水工程、有防水要求的卫生间、房间和外墙面的防渗漏,为5年。”

防水工程5年保修期,与《规范》征求意见稿要求的25年以上的防水设计工作年限相距甚远。如何满足国家政策、产业需求?怎样在不大幅增加整体造价的同时达到25年以上甚至与建筑物同寿命的防水效果?怎样让防水层能自修复、持久耐用?这成为摆在所有防水企业面前的一大难题,也成为记者所关注和调查的焦点。

《规范》征求意见稿出来的时候,记者曾与多名行业人士探讨过怎么满足25年以上的防水设计工作年限的问题。

有业内人士认为,5年保修期的时候,建筑屋面的渗漏率是95.33%;地下建筑的渗漏率达到57.51%;厨房卫生间的渗漏率达到37.48%。(上述数据来自中国建筑防水协会与北京零点市场调查与分析公司联合发布《2013年全国建筑渗漏状况调查项目报告》)。在建筑工程质量没有大幅提升的情况下,25年以上的防水设计工作年限很难实现,更别说与建筑物同寿命。

在有些人看来,25年以上的防水设计工作年限,单靠一种防水材料是很难实现的。例如在暴露式屋面,冷热交替、冻融循环,柔性防水材料是一种有机材料,很难达到25年的使用寿命。再比如,随着建设工程的发展、施工技术的进步,我国地下结构防水工程日益增多,工程规模和复杂性也发生了很大变化,有的地铁防水工程甚至达地下二三十米深。由于其工程量大、埋置深、使用条件特殊,对防水材料性能有了更高的要求。除要求防水材料具有足够的抗渗性外,还要求具有较高抗压、抗拉伸强度等力学性能,承受一定的变形和耐冻融等性能。此时,传统的防水卷材已不能满足工程25年以上的使用需要,必须是一种防水系统的组合。考虑到有些地下防水工程是不可逆转、不可更换防水材料的,防水材料的自修复能力也是需要重点考虑的。

有人士则表示,我国将“防、排、截、堵相结合,刚柔相济、因地制宜、综合治理”作为建筑防水的基本原则,是从大量的工程实践中得来的,它凝聚了数代防水人的经验和智慧。他认为,建筑防水应采取刚柔结合的方式,根据刚性材料和柔性材料的不同属性进行有机组合,达到扬长避短、相辅相成的效果。“比如说,大面用刚性防水材料,结构自防水,在节点部位,施工缝、变形缝再用柔性材料加强。”

还有人认为,修订后的《地下工程防水技术规范》GB50108-2016将原《规范》中的“宜采用防水混凝土结构”改为“应采用防水混凝土结构”,体现了以结构自防水为主的主导思想,结构自防水的重要性已越来越受到结构设计工作者的重视。刚性防水因其自身的耐久性,与主体结构寿命的同步性,正好契合了国家大幅度提高防水设计使用年限的要求,未来或能成为满足防水设计使用年限要求的一个技术突破口。

但也有人却认为,结构自防水固然好,但有很多因素影响着建筑的整体防水效果:冻融作用、硬化干缩、水化热等造成的混凝土结构开裂,混凝土抗渗性能,施工要求高、难度大等。结构自防水若存在隐患,因看不见而具有潜伏性和麻痹性,一旦爆发,带来的灾难将无法估量。

说到结构自防水,记者并不陌生。结构自防水就是把承重结构与防水结构结合为一个整体,属于一种刚性防水,在建筑防水中占重要地位。它是建筑防水的根基和骨骼,决定了建筑质量水平。但对于结构自防水,业界的看法好坏不一,这引起了记者的强烈好奇,决定进行一番调查。

国家建筑材料工业技术监督中心教授级高工杨斌告诉记者,国内的混凝土结构自防水一般是采用水泥基渗透结晶防水材料。我国上世纪80年代从国外引进此种产品,并应用于上海地铁工程。上世纪90年代中期开始从国外引进母料(活性化学物质)国内批量生产,并应用于三峡大坝、地铁、污水处理厂、桥梁、水利与地下防水工程等,因其良好的防水效果受到了工程界的好评。

水泥基渗透结晶防水材料是我国目前价格最昂贵的防水材料,市场上售价低的几千元一吨,贵的国外产品卖到4万多一吨。巨大的利润空间,使国内生产厂家蜂拥而上。据不完全统计,目前全国生产与施工的企业不下五六十家。一时泥沙俱下,鱼龙混杂。有人用“水不漏”等普通的刚性防水涂料假冒水泥基渗透结晶防水材料,结果造成了一些防水工程的质量事故,导致市场对水泥基渗透结晶防水材料的观感不一,说它好的有很多,说它不好的也有很多。

那水泥基渗透结晶防水材料到底好不好?结构自防水到底行不行?记者采访了中建总公司施工技术专业委员会主任张希黔。

作为中建系统施工技术的顶级专家,张希黔一直关注着混凝土的裂缝问题。

张希黔告诉记者,混凝土防水问题主要有两方面:一方面是施工缝处的防水问题;另一方面是混凝土自身以及由混凝土体积变形而产生裂缝的防水问题。前一个问题一般在施工中会得到足够重视和有效地处理,而第二方面则决定整个建筑结构的防水性能。

此外,相对于毛细吮吸和扩散作用,水在混凝土内的渗流作用对结构的影响更大,水一旦渗穿混凝土,对整个混凝土结构非常危险,同时水在混凝土内的渗流也为有害离子(如氯离子、硫酸根离子等)提供了较好的传输通道。因而,水在混凝土内的渗流作用不仅直接影响着混凝士本身的防水性能,同时也影响混凝土结构的耐久性,威胁建筑物的安全。

裂缝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,就要减少混凝土的开裂。不能百分百避免开裂,那就要减少水在混凝土内的渗流对其的影响。怎么做到这一点呢?

张希黔告诉记者,2016年10月15日,他和湖北省的一些防水专家,参观了日本东京一个地下4层的建筑工地,结果发现,这个地下工程的混凝土裂缝很少,工程上也并未使用在国内常见的防水卷材。施工人员告诉张希黔,混凝土里添加了一种叫BESTONE的渗透结晶防水材料,从而保障了混凝土的防水性能。

BESTONE株式会社的技术人员告诉张希黔,BESTONE渗透结晶防水材料是由一种天然的火山岩制成,含有大量活性物质,其中SiO2、AIO3、FeO的总含量达85%,远超美国ASTM(C219-03)规定的70%。

通常,混凝土为了适应实际施工作业,确保可加工性及连贯性,会比标准用水量多添加10%~30%的水。因为多加了水,硬化后的混凝土便有孔隙残留,孔隙导致了渗水,并且在水泥水合作用中形成氢氧化钙。在水份渗入混凝土的同时,氢氧化钙被溶出到表面(白华现象),导致多孔混凝土的形成。游离的氢氧化钙是不稳定的水溶性物质,通过渗水会导致反复溶出,从而使混凝土内部毛细管扩大,产生裂缝。这是混凝土水密性能被破坏、促成渗水及中性化的原因。

BESTONE渗透结晶防水材料中的二氧化硅与混凝土中水合反应产生的氢氧化钙、水,在常温下慢慢反应,生成非常稳定(完全不溶于水也不被酸性物质腐蚀)的硅酸钙,填满混凝土中的空隙并硬化,提高混凝土防水性能。同时通过延缓中性化,提高混凝土的耐久性。

由于其卓越的防水性能、经济效益及安全性,自1961年进入市场以来,BESTONE渗透结晶防水材料被日本全国各地的许多大型土木建筑工程包括核电站使用。

这引起了张希黔的高度重视。水泥基渗透结晶型材料虽然在我国的建设工程中应用多年,有些国外品牌的渗透结晶材料有良好的应用效果,但由于国外核心技术的保密、制备技术的垄断,我国水泥基渗透结晶型材料的反应和作用机理缺乏相关理论支撑,缺乏自修复防水混凝土配制和耐久性综合评价技术,这也是水泥基渗透结晶型材料在我国没有大面积推开的重要原因。

稳妥起见,张希黔把BESTONE渗透结晶防水材料带回国内,在中建某混凝土公司进行了为期半年的验证实验。

实验在对BESTONE渗透结晶防水材料分析理化基本性能的基础上,对材料的自修复功能和作用机理进行了研究与表征,并系统地研究了BESTONE对混凝土工作性能、强度及耐久性等一系列性能的影响。

研究表明,一定比例的BESTONE渗透结晶防水材料掺入水泥内,能够减少砂石骨料用量。BESTONE填充和细化混凝土中的大量孔隙,使得混凝土的微观结构更加密实,从而促进了混凝土强度的发展;提高了混凝土的密实度,提高了混凝土的防水性能;孔隙率降低,混凝土的氯离子渗透性降低,改善了混凝土的抗碳化和硫酸盐侵蚀性能,提高了混凝土的耐久性能。

实验还对水化产物性能进行了研究。结果表明,BESTONE渗透结晶型防水材料在混凝土内部渗透结晶,在干燥状态下处于短暂的休眠状态,遇到水后再次反应渗透,自动修复裂缝,从而起到对混凝土永久防水功能及再修复作用。

实验结果非常振奋人心,也在中建系统内引起了很好的反响。

2017年12月19日,由深圳市防水行业协会、深圳市土木建筑学会和深圳市勘察设计行业协会联合主办,台湾常伟股份公司和深圳新黑豹公司承办,日本BESTONE株式会社协办的“混凝土内掺型防水材料及其应用研讨会”在深圳召开。中国工程院院士王复明、相关设计单位、建设单位、质监质检、业内专家、日本BESTONE株式会社、有限会社SUM企画、中建总公司施工技术专业委员会等近100人参加了会议。以BESTONE为代表的混凝土内掺型防水材料的优异性能引起了设计单位、建设单位和业内专家的高度重视。

期间正值《深圳市建设工程防水技术标准》修编,深圳市防水行业协会主任瞿培华以敏锐和前瞻的眼光,看到了混凝土内掺型防水材料未来广阔的发展前景,经过与深圳市防水行业协会专家委员会专家们的沟通探讨交流,最后决定将混凝土内掺型防水材料引入深圳防水地方标准。

在深圳市防水行业协会办公室,记者见到了负责《深圳市建设工程防水技术标准》修编的江苏省华建建设深圳分公司教授级高工朱国梁。朱国梁这样告诉记者,粤港澳大湾区建设加速推进,从目前的形势看,海洋海岛在国家建设的战略地位空前提高,要建设海洋工程,桥梁的桥墩要防止钢筋锈蚀,桥面要做防水,普通的防水卷材、防水涂料并不适应。同时,那些深层地下基础工程,蓄水池,地下管廊等要求防水耐久性与混凝土结构体同寿命的工程,现场环境不具备迎水面防水施工时,我们就要考虑混凝土内掺型防水材料。“深圳作为改革开放的桥头堡,我们不能关起门来,应该给无机防水材料开个口。特别是在大幅度提高防水设计使用年限的情况下,我们觉得应该把混凝土内掺型防水材料列入深圳地方标准。”

2018年5月14日,深圳市防水行业协会专家委员会瞿培华、张道真、秦绍元、易举、朱国梁、王莹、祖黎虹等专家还特意到日本考察建筑工地混凝土内掺型防水材料的应用。

提高防水工程设计年限的突破口在哪里?

图为张希黔考察日本东京某地下建筑工程

在日本东京涉谷车站街区东栋新建筑工事地下7层/地上46层的工地和东京都神田练塀町地下2层/地上21层的的建筑工地,专家们发现,地下室底板及侧墙并没有使用柔性防水卷材,而是采用BESTONE渗透结晶防水材料内掺于混凝土作为刚性防水层。就连2020年奥运主场馆——日本新国立竞技场地下2层地下室都是用的BESTONE渗透结晶防水材料。专家们对防水施工质量及其效果非常赞赏。

深圳大学建规学院教授张道真对记者表示,混凝土内掺型防水材料在我国尚处于蛰伏状态,但真正的渗透结晶防水材料内掺在混凝土中,能够提高混凝土的防水性能,促进细小裂缝的自愈合,增强混凝土的耐久性,这与我们国家现在提倡的提高设计使用年限、防水工程与建筑物同寿命的要求相匹配,能够替代一部分防水卷材,未来前景广阔。张道真同时也指出,内掺型防水材料在混凝土中的配合比研究是一个长期的工作。

“BESTONE渗透结晶防水材料在我国已经有很多应用,比如海南三亚南山上的海观音、深圳罗湖报关大楼、黑龙江奋斗水库等,”作为BESTONE中国总代理,台湾营建防水技术协进会荣誉理事长、台湾常伟股份公司董事长徐伟杰介绍道,“台湾的南部科学工业园区、台积电十二厂新厂防水工程等重点工程也在大量使用。”

深圳市新黑豹建材有限公司是BESTONE中国大陆的总代理,董事长王荣柱是一个做事非常踏实的人。日本人说BESTONE渗透结晶防水材料非常好,实际情况是不是这样呢?王荣柱请国家权威检测机构做了大量的检测,还请深圳某混凝土公司做了BESTONE混凝土配合比的检验报告。

国家建筑材料测试中心、国家水泥混凝土制品质量监督检验中心、中国建材检验认证集团苏州有限公司等国家权威检测机构为BESTONE渗透结晶型防水材料出具了合格的检测报告,其中很多指标远远超出了国家标准。

“收到报告的那一刻,我的心终于放到肚子里了,因为这确实是一个好东西。”不过,王荣柱深知,实践才是检验真理的唯一标准,只有让大家真真切切看到防水效果,才会信服。“新版《深圳市建设工程防水技术标准》还没出来,但工作需要往前走,不能等。”

为此,他们做了很多准备工作。值得庆幸的是,机会总是垂青有准备的人,深圳也以它博大的胸怀迎接着各种的创新创造。王荣柱高兴地告诉记者,去年11月底,BESTONE渗透结晶型防水材料在深圳前海一重点工程地下50米深连续墙做了三个试验段,效果反馈良好。

这三个试验段很多时候是在晚上浇筑,徐伟杰和王荣柱常常在工地现场等到深夜,直到浇完才放心离开。虽然很辛苦,但他们觉得很值得,“因为心里有信念,觉得这是一件对行业、对企业来说很有价值的事情。”

目前我们国家把质量强国上升为国家战略,住建部也要求大幅提高防水工程的设计使用年限,这倒逼防水行业更加重视工程质量,像原来那种粗制滥造、竣工就漏水的情况在未来将行不通了。如何在不大幅增加整体造价的同时达到25年以上甚至与建筑物同寿命的防水效果?经过专家们的系统研究,虽然BESTONE渗透结晶型防水材料的单价并不便宜,但混凝土内掺型结构自防水可以不用细石混凝土保护层、找平层等,防水工程的综合造价比一般的柔性防水还要低。“最重要的是,混凝土内掺型结构自防水可以缩短防水工期,节省开挖空间。在这个时间就是金钱的时代,这就是最大的省钱。”

内掺型结构自防水工程与结构同寿命,不存在返工的问题,尤其是在无作业面施工,且须抗盐害、抗氯离子、抗腐蚀、无毒性的地下工程,将是一个很好的选择。

初春的深圳,气候温润宜人。记者来到前海工地,看到了徐伟杰和王荣柱口中的BESTONE渗透结晶型防水材料试验段,看到了前海一组花海景观之中“潮头”两个大字卓然而立,一批建成和在建的高楼气势磅礴……近距离感知到前海这个“深圳未来”的强劲脉动,记者觉得,把开放的格局提得更高,把开放的大门敞得更开,这既是前海也是我们行业正在做的事情,而我们需要的,就是积极拥抱这种改变,以自身的行动去适应这种变化。

中国建材报记者:贺 丹

责编:涂继华 监审:王怡洁

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