剛性防水相關問題討論

在我國建筑工程領域，較早出現了“剛性防水”一詞，上個世紀80年代出版的大學教材《房屋建筑學》中有一章節為“剛性防水屋面”，提到：“剛性防水屋面是指用細石混凝土做防水層的屋面，因混凝土屬于脆性材料，抗拉強度較低，故而稱為剛性防水屋面?！?/p>

由于剛性防水屋面的防水性能較差，隨著防水技術的發展和有機防水材料的運用，剛性防水屋面在2012版《屋面工程技術規范》（GB 50345）中規定不再作為一道防水層。

近年來，隨著外加劑技術的發展，以及最近國家正在編制的《建筑與市政工程防水通用規范》中提出了地下工程防水工作年限與結構同壽命、達到50年或100年的要求，發展剛性防水的呼聲不斷增加。近期，由中國建材研究院主編的行業標準《地下工程混凝土結構自防水技術規范》和中國建筑科學研究院主編的中國標準化協會標準《剛性防水防護工程技術規程》正啟動編制，將對我國發展和規范剛性防水相關技術起到積極的推進作用。

由于剛性防水在近幾年開始被重視，相關技術正在研究發展中，對剛性防水及相關術語尚未明確界定和統一，以致在標準編制過程中出現了同一術語在不同標準中表達為不同涵義的情況，因此，有必要對剛性防水的相關問題進行全面分析探討。

剛性防水的若干概念

剛性與剛性防水

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“剛性”一詞來自力學名詞，是指兩個“剛體”相互碰撞不會發生變形的性質。事實上任何物體受到外力都會有一定程度上改變形狀，也就是說，所有物體都不是真正的剛體。因此，在工程中“剛性”被用來表示物體抵抗變形的性能，剛性材料就是在外力作用下具有變形很小的材料性能，彈性模量就是用來衡量材料剛性的，是應力和應變的比值。

“剛性”在不同的領域中有著不同的概念，與“剛性”相對應有柔性、撓性、韌性、彈性等。

“剛性”經常伴隨“脆性”出現，二者在很多情況下通用，但“剛性”更是指向材料像“剛體”一樣在受力后不發生變形的特征，而“脆性”更傾向于表達在外力作用下不產生明顯變形而突然發生破壞的特性，砂漿和混凝土是剛性材料也是脆性材料。

在防水工程中，“剛性防水”主要是指：1）剛性防水材料；2）剛性防水體系。

剛性防水材料

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剛性防水材料是指，當外力作用的強度超過材料的極限時，出現脆性斷裂的防水材料。一般指各種防水砂漿、防水混凝土。緩凝型“水不漏”以及“確保時”等薄質水泥基防水材料應歸于防水砂漿類。水泥基快速堵漏材料、一些介于剛性與柔性之間的韌性防水材料，通常不稱為剛性防水材料。玻璃采光頂、透明塑料片防水棚等材料用作防水時，也不稱為剛性防水材料。

微膨脹劑、減水劑、滲透結晶防水材料等外加劑不能獨立成為防水材料，而摻入這些外加劑后的防水混凝土或防水砂漿屬于剛性防水材料。

剛性防水體系

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剛性防水體系是由剛性防水材料承擔主要防水功能的一種防水體系，是相對于柔性防水層的一種防水體系。剛性防水體系主要包括“剛性防水層”和“結構自防水”兩種形式，見表1。

表1 剛性防水體系

剛性防水層主要包括：整體剛性防水層、剛性防水層+接縫密封的組合防水層、采用剛性材料搭接的卷材防水層。

結構自防水主要包括：現澆混凝土結構自防水、預制混凝土構件+接縫密封結構自防水。

剛性防水層

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剛性防水層是指，用剛性防水材料形成的，當基層出現開裂、變形時，以及溫差或其他外力作用產生的應力超過其極限值時，發生開裂或破壞的防水層。

剛性防水層有以下三種典型形式：

 1）整體剛性防水層

完全用剛性防水材料形成的防水層，如衛生間墻面、建筑外墻整體采用的聚合物水泥防水砂漿防水層。

2）剛性防水材料+柔性接縫組合

用剛性防水材料+柔性接縫組成的防水層，主要指早些年屋面工程上使用的鋼筋細石混凝土+密封膠接縫處理的防水層。

這種形式需要區分的是，預制混凝土板+接縫密封處理的大板屋面、裝配式外墻板、盾構隧道等不屬于剛性防水層之列。因為剛性防水層的主要特征是受外力影響后防水層開裂而發生滲漏，而上述混凝土預制板一般情況下不會發生這種現象，其構件設計時已配置了足夠的強度，除非在非正常外力作用下破壞而產生破裂。

3）采用剛性粘結料鋪貼及接縫的柔性卷材防水層

采用水泥粘結料粘結和搭接縫密封的濕鋪防水瀝青卷材防水層和聚乙烯丙綸復合防水層，這種看似柔性的防水層，實際為剛性防水。當基層變形、溫度變形或其他外力作用時，水泥膠結料粘貼和搭接縫很容易開裂進水，造成防水層破壞。這種防水層形式可以稱之為“柔性材料剛性防水”。

但濕鋪改性瀝青卷材采用自粘搭接時仍為柔性防水層，聚乙烯丙綸卷材采用非固化或其他柔性材料作為粘結劑和搭接邊處理時，屬于柔性防水層。

混凝土結構自防水技術

現澆混凝土結構自防水

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現澆混凝土結構自防水是以混凝土結構為防水主體，結合節點柔性密封防水的一種防水形式。按結構自防水設計的現澆混凝土地下室、現澆混凝土屋面等，均可利用結構混凝土兼作防水層，成為不依賴于外設防水層的防水系統?，F澆混凝土結構自防水分為整體結構自防水和區段結構自防水。

整體結構自防水：地下建筑工程的現澆混凝土地下室、現澆屋面工程、現澆混凝土的蓄水類構筑物等，也可按結構自防水體系進行防水設計，成為無外設防水層的整體結構自防水。

區段結構自防水：在沉管或預制管廊工程中，不同斷面的沉管或管廊采用現澆混凝土結構銜接時，或在多通道轉角部位采用現澆混凝土結構時，該區段的現澆混凝土結構應按結構自防水要求進行防水設計與施工。建筑地下工程中，當某一部分（側墻、底板等）無法進行外設防水層施工時，該部位或區段可按結構自防水進行防水設計與施工。

 現澆混凝土結構自防水的5大要素：

1）混凝土抗滲性能達到設計要求；

2）混凝土具有良好的抗開裂功能和微裂縫自愈功能；

3）通過設置沉降縫、后澆帶等手段，控制結構單元的長度或面積，增加結構抗變形剛度，減少因沉降差、溫差等因素造成的結構裂縫；

4）對變形縫、穿墻管等節點構造進行柔性密封防水，達到工程的整體防水目標；

5）工程竣工前，對局部出現的少量混凝土滲漏水等缺陷，采用化學灌漿等技術進行修復，是完善混凝土結構防水性能的措施之一，不應視為質量問題。 

 結構自防水體系應成為地下防水設防的重要方法之一，地下工程必須采用一至二道防水材料進行防水設防，是長期以來一直固化在我們思想中的防水理念。研究和發展地下工程結構自防水體系，從完全依賴于材料防水的理念中解脫出來，將是地下防水工程的一大進步。

預制混凝土構件+接縫密封結構自防水

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盾構隧道、裝配式混凝土結構外墻、裝配式管廊、預制混凝土大板屋面等結構，管片等混凝土預制構件既是結構構件，又是結構的主要防水系統。這類結構的特點是預制混凝土構件具有很高的強度和剛度，并有很好的抗開裂和抗滲性能。由預制混凝土構件組成的結構具有優異的自防水功能。

預制混凝土構件的結構自防中柔性接縫密封防水是防水系統的重要組成部分，根據工程需要，在接縫部位可以采取多道設防措施，部分工程還設有排水系統，以確保在少量滲漏水狀態下，工程可以正常運行使用。柔性接縫密封的形式和材料使用與構件的接縫形式、工程環境的水作用狀態和強度、構件的安裝方法、可更換性等因素有關。在盾構隧道等地下工程中，由于柔性材料的不可更換性，要求材料的耐久年限不低于100年?；炷令A制大板和裝配式結構外墻工程中，受溫差變形、紫外線老化、雨雪侵蝕等影響，柔性密封防水材料需要更好的彈性應變性能和耐氣候老化性能。