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节能建筑屋面防水系统的合理设置
发布者:本站 发布时间:2018-11-21

 

来源:被动房网

 

1 前言

在中国一些建筑屋面的渗漏现状令人堪忧,潮湿区域导致霉菌肆虐对健康造成威胁,水渗入到居住空间造成邻居之间的纠纷甚至诉诸法律,水入侵影响混凝土结构的耐久性。当前,有些建筑渗漏的问题依然没有得到明显的改善,渗漏的顽症久治不愈,在法院审理的有关工程质量案件当中,渗漏的案件还相当多。

2 建筑屋面渗漏的原因

(1)在中国缺乏具有高度技术水准的专业第三方工程项目管理公司,工程的设计、建造、管理职能分解到了业主项目部、设计公司和工程建设总承包部。业主项目部通常是临时搭建的一个管理部门,而设计院的大部分设计师不甚了解建筑渗漏的机理,对防水设防的基本原则了解也不深,能根据项目特点准确设计防水系统、准确配置防水材料、设计防渗节点大样图的设计师并不多,现场解决问题的能力和国外设计师相比差距还很大,防水工程的细化设计通常是由防水施工承包公司来实施。
(2)防渗漏理念和技术思路与国际上公认的理论和技术路线存在方向上的差异,对解决防渗漏的认识停留在材料、构造和经验的层面,没有从渗漏的机理去研究和实践系统防水的理念,对规范和标准随意“优化”,概念操作也是中国防水领域的一大特点,把不成熟的技术和产品用到项目中去,把工程当作实验场。现行的技术规范太多,水准也参差不齐,缺少扎实的理论研究,实验室数据支撑,过度的企业参编也是规范水准低下的一个重要原因,规范和标准不能起到引导技术进步和国际水准接轨的积极作用。
(3)防水材料产能过剩,市场集中度低,落后产能居多的现象还没有根本改变,防水产品质量普遍比较低下,绝大部分的企业没有自主知识产权的特色产品。防水市场恶性竞争手段主要是价格的竞争,假冒伪劣产品猖獗,非标产品还占着很大的市场份额,行业的诚信备受挑战。有调查显示:实际销售的按国家标准生产的产品,销量占总销量不到三成,甚至有些厂家的库存现货根本就没有国标产品。现场见证取样、试验用国标产品,其余产品都是用非标产品冒充。在中国防水分项作为建筑工程的一部分,约占工程总造价的1.5%左右,远低于国际平均水平,作为防水材料的生产厂家并不是以最终的防水功能为导向,它的导向是节省工期,导向为业主省钱,导向降低产品成本来获取市场竞争力,作为防水材料,偏离功能导向给建筑防水的质量埋下了危险的种子。
(4)防水施工承包公司的管理和实际操作人员技术水准普遍低下,相当一部分人没有经过专业的培训。由于大部分防水工程标的小、工期短以及工程的不连续性,现场管理很繁琐的特点,层层转包导致利润空间的分解。大量进入施工现场的施工队借用防水资质,施工队缺少固定的专业施工人员,往往是接到工程后临时招募施工人员,这就必然做不出高质量的防水工程。建筑用防水材料主要用于屋面和地下室,起到抵御外界雨水、地下水渗漏的一种可卷曲成卷状的柔性卷材涂料产品。对于钢筋混凝土构造的界面而言,采用双层弹性体改性沥青防水卷材是一种明智的选择。
沥青类防水卷材已经沿用了近200年,沥青类材料的发展过程中有三个技术进步的转折点。第一个是聚酯胎取代纸胎基,这使得沥青类卷材的抗拉、延伸率等机械性能得到了很大的提高;第二是用SBS橡胶和APP塑料对沥青进行改性,使得沥青一定程度呈现出橡胶或塑料的特性,其耐冷热和抗老化等物理性能得到了很大提升;第三是冷自粘卷材的出现,改变了沥青类防水卷材唯一的热熔施工工艺。
自20世纪中叶开始,欧洲的防水材料生产厂家普遍开始防水系统的研究,经过半个多世纪的研究和实际应用,逐步形成了一个完整的能满足各种不同要求的工程防水需求的材料体系,材料体系由多达250多种不同特点和技术指标的产品构成。对于一个确定的项目而言,选择防水材料的正确途经应该是根据项目的特点和要求确定合适的系统,然后根据系统的要求来配备材料。工程材料除了自身的物理化学性能外,还有一个工程的适用性能,这个性能需要放到整个系统中去综合分析和评判。对一个确定的项目而言,系统的合理性比材料的适用性要来得更为重要。不正确的选材途经是不考虑材料的适用性,随意地挑选防水材料或随意地组合,这也是建筑渗漏顽症久治不愈的一个重要因素。

3 构造层次的作用分析

通常,如图1所示,一个标准的混凝土结构的屋面防水系统由钢筋混凝土基层、基层处理、隔汽层、带找坡坡度的保温层、底层防水层、面层防水层(序号1~序号6)这几部分构造层次。

图1 混凝土结构的屋面防水系统

(1)基层处理,对于无机脆性材料的混凝土面和有机沥青材料的交界面,做一个基层处理是必须的,通常是在干燥的混凝土表面涂刷一道冷底子油。
(2)隔汽层,一个设置了保温层的屋面在长期的使用过程中,存在湿气进入保温层凝结成水从而改变保温层热阻的可能性,设置一道隔汽层并且和底层防水层形成一个封闭体(如图2所示),可消除屋面保温层在长期使用过程中受水汽入侵而影响保温效果的风险。隔汽层材料的主要技术参数见表1。

图2 隔汽层
表1 隔汽层材料的主要技术参数

隔汽层材料的核心技术参数是水蒸气渗透等效空气厚度sd≥1500m。Sd的物理意义以及测试原理:测试样本密封于一个有开边的含有干燥剂的量杯中。然后将该装置置于一定温度和湿度的大气中,这时重量的变化在一定时间周期内呈线性关系。周期性地对装置进行称重,以算出通过测试样本进入干燥剂中的流动湿气密度。判断材料是否具有隔汽或防水功能通常可以通过测定水蒸汽渗透量等效空气厚度值来判断。

表2 普通防水材料sd值

如表2所示,普通的防水材料不具备隔气的功能。可见,普通的防水卷材不能直接用于需要防水隔气的场合,选择隔汽材料除了材料自身的隔汽性能外还要考虑卷材搭接部位的侧向隔汽性能。
(3)对于大部分的建筑类型而言,保温层应该优先选用正置,即保温板应该设置在防水卷材下面,对于保温节能类型的屋面不宜采用倒置式的构造,保温板自带找坡坡度(如图3所示),可以取代轻骨料混凝土找坡层,在简化施工工序和节省施工周期的同时,也解决了多工种交叉施工带来的管理上的麻烦。保温材料和隔气层卷材的粘接可以采用发泡型聚氨酯胶(如图4所示)。

图3 保温板坡度

图4 发泡型聚氨酯胶

发泡聚氨酯胶的技术性能见表3。

表3 发泡聚氨酯胶的技术性能

(4)作为改性沥青类双层设防的防水构造,需要关注材料的相容性,设计和施工时必须按照相邻连续铺设的原则同时关注两层材料工艺参数的匹配。作为沥青类双层防水层,对底层和面层防水卷材的要求是不一样的,底层防水卷材应该具有更高的抗拉强度和尺寸稳定性,其技术指标见表4。

表4 底层防水卷材技术指标

底层防水层应采用冷自粘的防水卷材。冷自粘可以避免传统的在保温板上面设置混凝土保护层的做法所带来的弊端。冷自粘卷材和保温材料之间的剥离强度应该
高于保温材料自身的抗拉强度以确保冷自粘的可靠性。(如图5所示),自粘防水卷材和保温材料粘结后抗拔试验表明其破坏面发生在保温板或沥青卷材的构造层。

图5 冷自粘的防水卷材

(5)面层防水卷材和底层防水卷材作用的侧重点不同,它要确保防水层有更长的使用周期,因此它的技术指标中更多地考虑到延伸率和抗老化性能,沥青不含胶粉是保证防水层使用寿命的一个重要的技术手段。面层卷材用于不上人屋面时,带板岩颗粒的沥青卷材可以直接裸露使用;用于上人屋面时,沥青卷材和面层之间应该设置隔离层。
(6)屋面节点构造的防水应该采用构造防水的理念尽量采用配套的节点配件(如图6所示)选用配件时也要关注材料的相容性。

图6 配套节点配件

(7)对于用防水卷材施工不太适宜的部位可以用防水涂料来处理(图7)

图7 防水涂料

4 标准的屋面构造特点

在欧洲,一个标准的屋面构造有以下几个特点:(1)用系统防水的理念解决防水的问题。(2)对于保温屋面设置隔汽层,以确保保温层长期使用热工性能不变。(3)从基本的渗漏机理出发,双层防水卷材相容、相邻连续铺设、材料工艺参数匹配。(4)整个施工过程为干作业过程,避免了传统施工过程多工种交叉,干湿混杂,防水施工质量不容易得到保证的弊端。(5)如果防水构造只是缺乏逻辑的材料组合,即使采用了优质的防水材料,也只能提供十年的质量担保。(6)选择了优质的材料又完全符合欧洲标准的屋面系统在欧洲通常都有超过30年的安全使用期。

参考文献:
[1] 中国建筑防水协会调查报告,2013.
[2] EN 1931:2000《防水软板》.

作者
德国威达集团公司  李伶 李小群

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