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SP工法在防水工程中的研究、設(shè)計(jì)及應(yīng)用

2008-04-17 13:43    【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  摘要:SP工法是一種建筑物防水構(gòu)造層次的復(fù)合工法,它是指用SBS單組份橡膠防水涂料1~2厚+氯化聚乙烯——橡膠共混卷材1.0~1.5厚作為一個(gè)防水層粘結(jié)復(fù)合整體,用于屋面、地下室等防水工程的一種施工新工法。這種方法的關(guān)鍵點(diǎn)在于用SBS涂料作為防水層、卷材和基面粘結(jié)層、密封層,使涂料和卷材密封粘結(jié)在一起共同工作,充分發(fā)揮了涂料和卷材防水材料的優(yōu)點(diǎn)、擯棄了兩者的弱點(diǎn),從而使該復(fù)合防水層成為最有效的防水層。

  關(guān)鍵詞:防水工程建筑防水

  一、前言

 。ㄒ唬┭芯勘尘半S著建筑防水工程技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的人們開(kāi)始接受并使用新型的防水材料,而對(duì)于屋面、地下室等部位來(lái)說(shuō),防水設(shè)計(jì)和使用的決策者們往往碰到一個(gè)長(zhǎng)久爭(zhēng)論、至今懸而未決、面臨兩難選擇的問(wèn)題,就是到底是選用卷材好還是涂料好?特別是遇到多雨潮濕的南方,選用涂料派似乎占了上風(fēng)。然而,防水涂料和卷材卻是各有千秋。涂料的優(yōu)點(diǎn)是粘結(jié)和防水二合為一,能適應(yīng)各類復(fù)雜的施工基面,能與基面緊密結(jié)合,不會(huì)出現(xiàn)“一點(diǎn)漏全部漏”的局面,但是它的缺點(diǎn)也是很明顯的,即厚薄不均、容易偷工減料,使質(zhì)量難以保證,另外,它與基面粘結(jié)得太牢固反而會(huì)出現(xiàn)“零變位現(xiàn)象”(后面詳述)——即基面的開(kāi)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(qiáng)度等力學(xué)指標(biāo)往往難盡如人意,并且容易老化、耐久性差;如果選用合成高分子卷材,則這類卷材的優(yōu)點(diǎn)是抗拉強(qiáng)度高(大于7Mpa)、延伸率好(大于450%)、耐老化性能好、厚度一致,缺點(diǎn)是搭接口多,用普通丁基類粘膠劑只可以粘住卷材于基面上,但由于膠粘劑厚度不足和揮發(fā)性強(qiáng)、固含量低,造成卷材與基面、卷材與卷材之間只可以粘結(jié)卻不可以密封;此外,丁基類膠粘劑長(zhǎng)期泡水后粘結(jié)強(qiáng)度降低達(dá)30%以上,故無(wú)法保證防水效果。為此,人們開(kāi)始考慮,合成高分子卷材的缺點(diǎn),恰恰是合成高分子涂料的優(yōu)點(diǎn),反之亦然,那么能否把它們結(jié)合起來(lái),使之優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)呢?為了解決這個(gè)問(wèn)題,本公司經(jīng)過(guò)多年反復(fù)多次研究實(shí)踐,研制了LB-SP工法來(lái)解決了這個(gè)問(wèn)題。

  (二)復(fù)合防水層概念的起源事實(shí)上,“復(fù)合防水層”這個(gè)概念并非我公司首創(chuàng),多年以前,國(guó)際上很多防水工程技術(shù)專家就已經(jīng)意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題并開(kāi)始研究、實(shí)踐。他們認(rèn)為,所謂的“復(fù)合防水層”概念應(yīng)該是這樣的:有二~三個(gè)不同功能層次組成一個(gè)整體的防水構(gòu)造層,是基于所謂的“漸變緩沖理論”基礎(chǔ)上的。下面以三層為例展開(kāi)具體的闡述說(shuō)明:第一層選擇柔性高的耐高低溫的高聚物,其性能特點(diǎn)是高柔軟度、低變形強(qiáng)度、高延伸率,功能是緩沖基面變形及所造成的應(yīng)力而產(chǎn)生開(kāi)裂,避免應(yīng)力作用下高分子材料的老化加速,對(duì)基層有大于自身抗拉變形力的粘結(jié)力;第二層選擇具有一定韌性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物,其性能特點(diǎn)和功能作用是:緩沖第一層的變形,增強(qiáng)第一層的強(qiáng)度,力學(xué)性能特點(diǎn)是介于底層和上層之間;第三層的性能特點(diǎn)和功能作用是:高強(qiáng)度、耐老化、有一定的彈性、硬度大,起保護(hù)作用,并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(jié)力大于300%定伸抗拉變形強(qiáng)度的材料,當(dāng)基層產(chǎn)生開(kāi)裂時(shí),開(kāi)裂應(yīng)力將傳不到開(kāi)裂處的周邊而集中在開(kāi)裂部位,因此即使是很小的開(kāi)裂也會(huì)造成防水底層的被拉斷——這就是“零變位原理”。如果能將防水底層集中的開(kāi)裂應(yīng)力分散開(kāi)去,就可以消除防水層受到破壞的因素,從而構(gòu)成優(yōu)良的防水層。再有,組成防水底層的材料厚度,應(yīng)該在0.8~1.5mm,如果太薄則達(dá)不到抗裂作用,相反太厚也不見(jiàn)得能提高多少抗裂能力。

  在通常情況下,專家們認(rèn)為為了簡(jiǎn)化及經(jīng)濟(jì)原因起見(jiàn),可以略去中間的第二層次,只保留底層和上層也可以達(dá)到上述漸變緩沖的目的,后來(lái)的許多研究實(shí)踐也基本都是只有二層的。

  真正的“復(fù)合防水層”應(yīng)該符合下列條件:不同層次之間無(wú)界面、共同協(xié)調(diào)工作。不同層次的材料最好是同質(zhì)、同材,至少是相融合,能夠聯(lián)合成為一個(gè)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(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)上卻要求1+1>2.這聽(tīng)起來(lái)好象很簡(jiǎn)單,但是事實(shí)上卻是建筑防水界一個(gè)世界性的前沿技術(shù)難題。

 。ㄈ⿵(fù)合防水層的探索過(guò)程幾十年來(lái)屋面、地下室等防水工程屢屢出現(xiàn)問(wèn)題,究其原因,關(guān)鍵在于材質(zhì)、材性不過(guò)關(guān),二是對(duì)基層的零變位適應(yīng)性差。即使在伸長(zhǎng)時(shí)防水層的材性對(duì)零變位過(guò)了關(guān),但是如果把它暴露在自然環(huán)境下,材料在應(yīng)力作用下也必定加速老化而產(chǎn)生針孔,最后也必然破裂、漏水。為攻克此難關(guān),國(guó)內(nèi)外一般采取下列辦法:加輔助層、加附加空鋪層、卷材點(diǎn)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(wèn)題。

  在二十世紀(jì)九十年代初,英國(guó)富斯樂(lè)公司開(kāi)始研究并推出了二層復(fù)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、可以自粘的,第二層是強(qiáng)度大的保護(hù)層,很快就在國(guó)際上得到比較廣泛的推廣和應(yīng)用,但是在實(shí)踐中人們發(fā)現(xiàn),由于現(xiàn)場(chǎng)的多變性,使自粘卷材與基層的粘合整體受到挑戰(zhàn),廣州地鐵一號(hào)線最先選用該產(chǎn)品,卻由于它與基層粘合不佳的原因而被地鐵棄用;在幾乎是同時(shí)期,日本在國(guó)際著名的防水專家小池迪夫先生的帶領(lǐng)下,也研究開(kāi)發(fā)并應(yīng)用了一種復(fù)合工法,即是用水泥基EVA乳液涂料(聚醋酸乙烯酯乳液水泥基涂料)+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(yàn)過(guò)程并和小池迪夫先生就此論題進(jìn)行討論和交換了雙方意見(jiàn));此外,包括美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家也紛紛推出了復(fù)合的疊層防水材料,由此可見(jiàn)復(fù)合的疊層防水材料是世界防水材料發(fā)展的方向,其主要功能是有效解決零變位、卷材防水有效性和涂料防水缺陷等問(wèn)題。但是,目前世界上復(fù)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(xiàn)代建筑物的要求。

  我公司也在幾年前就開(kāi)始了復(fù)合防水層的實(shí)踐和研究。首先我們采用聚合物水泥基復(fù)合防水涂料(以下簡(jiǎn)稱JS涂料)+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(jié)果發(fā)現(xiàn)由于JS涂料是一種水泥基類的涂料,它根本無(wú)法和任何合成高分子類的卷材再進(jìn)行融合,最后還是變成兩層防水層,達(dá)不到“復(fù)合防水層”的要求。接著我們采用聚氨酯防水涂料(以下簡(jiǎn)稱PU涂料)+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(jié)果發(fā)現(xiàn)由于PU涂料是一種雙組分的反應(yīng)固化型涂料,其固化成膜時(shí)間非常短,根本來(lái)不及粘貼卷材,只好在PU涂料的面上再涂一層氯丁類粘結(jié)膠水來(lái)進(jìn)行卷材的鋪貼,可是由于該種膠水會(huì)使PU涂料溶化,使卷材起鼓、不粘貼,同樣達(dá)不到“復(fù)合防水層”的要求,還是二層防水。此外,我們還準(zhǔn)備研究采用丙烯酸酯涂料+同質(zhì)卷材的方式,但是由于找不到該類卷材而擱淺。

  最后,我們才在多次反復(fù)研究實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了LB-SP工法。以下就做詳細(xì)的闡述。

  二、設(shè)計(jì)依據(jù)及方法

  根據(jù)國(guó)家規(guī)范GB50207-94《屋面工程技術(shù)規(guī)范》,在進(jìn)行屋面防水設(shè)防時(shí),應(yīng)考慮其防水層耐用年限。對(duì)于一般的工業(yè)與民用建筑物,即數(shù)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,其屋面防水設(shè)防要求為最少有一道防水設(shè)防或兩種防水材料復(fù)合使用;另外根據(jù)新編國(guó)家規(guī)范GB50108-2001《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》,在進(jìn)行地下室主體防水設(shè)防時(shí),明挖法的二、三級(jí)防水等級(jí)最少應(yīng)有一道防水設(shè)防,暗挖法從一級(jí)起也要求最少有一道防水設(shè)防。

  在這些情況下,若只選用一道卷材進(jìn)行防水設(shè)防,可以采取滿粘法、條粘法、點(diǎn)粘法、空鋪法,換言之,其最保險(xiǎn)的做法就是滿粘法。目前對(duì)于卷材的冷粘貼工藝,人們一般采用氯丁類粘結(jié)劑,此類粘結(jié)劑屬于揮發(fā)固化型涂料,所以一般涂得很薄以便它能盡快干固;此外,它長(zhǎng)期泡在水里面時(shí),其粘結(jié)強(qiáng)度的損失也較大,達(dá)到30%以上,很容易與基面脫開(kāi),令到“滿粘”變成“空鋪”,達(dá)不到密封效果,如果某一點(diǎn)出現(xiàn)滲漏,就會(huì)影響到全部,在修補(bǔ)時(shí)很難判斷出真正的滲漏點(diǎn)。而另一種更多的選擇是只選用一道涂料進(jìn)行防水設(shè)防,合成高分子防水涂料的厚度一般不小于2mm,而高聚物改性瀝青防水涂料的厚度則要求更厚(大于3mm)。單就防水涂料的冷涂工藝來(lái)說(shuō),它普遍存在厚度難以控制、抗拉強(qiáng)度不高(約1.8Mpa左右)、涂膜防水層的變形力太大、耐老化性能差等缺點(diǎn),使它容易隨著混凝土基層的開(kāi)裂而開(kāi)裂,最終達(dá)不到整體防水的效果。

  現(xiàn)在我們把防水卷材和涂料結(jié)合在一起成為一個(gè)整體或者是“一道”防水層,那么就可以達(dá)到既經(jīng)濟(jì)、又符合防水效果的目的了。具體的設(shè)計(jì)方法及構(gòu)造層次是:

  1、混凝土基層;

  2、水泥砂漿找平層;

  3、LB-20SBS單組份橡膠防水涂料1~2厚;

  4、復(fù)合粘貼氯化聚乙烯——橡膠共混卷材1.0~1.5厚;

  5、其他相關(guān)層次。

  在本LB-SP復(fù)合工法中,比較關(guān)鍵的一點(diǎn)在于使用的防水涂料不是一般的涂料,而是我公司研制的LB-20SBS單組分橡膠防水涂料(以下簡(jiǎn)稱SBS涂料),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復(fù)合的一種單組分溶劑揮發(fā)型涂料,其涂膜有著與現(xiàn)在比較普遍使用的聚氨酯雙組分防水涂料強(qiáng)三倍的力學(xué)性能:抗拉強(qiáng)度較高、延伸率高、高溫穩(wěn)定、低溫柔軟、粘結(jié)力強(qiáng)、防水性能優(yōu)良;另外它還具有獨(dú)特的自修復(fù)功能,在涂層被刺穿一段時(shí)間后會(huì)自我修復(fù)刺孔,這一特點(diǎn)是其他防水涂料所不可比的,這是因?yàn)樗肋h(yuǎn)不會(huì)完全硫化,所以它永遠(yuǎn)有表面的粘結(jié)力。此外,該涂料最大的特性為300%定伸抗拉強(qiáng)度很低,只需要0.1Mpa,而斷裂抗拉強(qiáng)度很高,達(dá)3.2Mpa.由于它所具有的驚人的高延伸率及高柔軟性,所以用它來(lái)作為底層來(lái)適應(yīng)基層變形即“零變位應(yīng)力”是最好的選擇,即它擔(dān)當(dāng)了前面所說(shuō)的“緩沖層”,還有SBS涂料作為一種稠度較低的涂料,能充分有效地濕潤(rùn)基面、滲入基面的毛細(xì)孔,與基層達(dá)到緊密結(jié)合,這點(diǎn)比起自粘卷材更具優(yōu)勢(shì);而選用的共混卷材則因?yàn)槠淠屠匣阅軆?yōu)越、抗拉強(qiáng)度高而作為上層即前面所述的“保護(hù)層”。

  在此還要特別說(shuō)明的一點(diǎn)是關(guān)于復(fù)合材料的相容性問(wèn)題,要做到前面所述的復(fù)合防水層“無(wú)界面、協(xié)同工作”,就要做到兩者緊密粘結(jié)在一起,這也是本工法選材的前提。由于SBS涂料中的苯乙烯與共混卷材中的氯化聚乙烯的分子結(jié)構(gòu)是同質(zhì)的,且氯化聚乙烯有不飽和鍵,所以它們能很好地互相粘結(jié),即它們的親和性很好,加上上面所述SBS涂料有不硫化特性永遠(yuǎn)具有表面粘結(jié)力,從而能夠和卷材緊密結(jié)合成為一個(gè)整體,符合前面所述的復(fù)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,由于它是飽和鍵,所以和SBS涂料不能很好地相容。

  LB-SP工法和其它復(fù)合防水層比較更能符合“復(fù)合防水層”的要求:自粘卷材和基層不能很好地粘結(jié),而SBS涂料正好相反;JS、PU等涂料不能和卷材緊密結(jié)合,而本工法卻能彌補(bǔ)這個(gè)缺陷。

  三、施工要點(diǎn)基面清理:

  清除浮塵等雜物,處理凹凸部位,使其堅(jiān)實(shí)、平整、干凈、干燥,要求含水率不大于8%;

  節(jié)點(diǎn)處理:對(duì)地漏、管口、陰陽(yáng)角位等節(jié)點(diǎn)先進(jìn)行SBS涂料局部增強(qiáng)處理;

  涂刷底涂:將LB-20SBS配套專用底涂料均勻涂刷于基面上,要求不露底,待底涂干透后(約6~8小時(shí))方能涂主料層,底涂用量約5m2/kg;

  涂料涂刷:該涂料為單組分,無(wú)須混合使用,應(yīng)分四次以上進(jìn)行涂刷,每次厚度為0.3~0.5mm,每層相隔時(shí)間為6小時(shí),用量為每mm厚1.6~1.7kg/m2

延伸閱讀:SP 工法 防水
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