01
古建筑防水
悬崖住宅
原始社会时期,人类利用天然的洞穴或悬崖作为遮风避雨、抵御自然灾害的栖身之所,称为“崖居”,这是典型的因势利导之举。
悬崖住宅(网络图片)
曾超
巢,即用柴草搭成的巢状住所。《礼记·礼运》云:“昔者,王无宫室,冬住洞中,夏住巢中。”意思是说,在古代,人们吃生肉、饮血的时候,古代的王无宫室,冬住土穴中,夏住树上木巢中。
高脚屋
随着生产力的提高,人们从洞穴迁往平原,用树枝、树皮、树叶搭棚,后来在平地上夯土砌墙,用茅草盖顶,逐渐形成了吊脚楼。
大诗人杜甫在《秋风吹草堂》中写道:
“八月的秋风呼啸,把我家屋顶上的三层茅草都吹掉了。茅草飞过河面,散落在河边,高的挂在树梢上,低的则飘浮沉入池塘。”看来,这种屋顶抗风能力很差,一阵大风把茅草吹得四处都是。
橧巢吊脚楼示意图(网络图片)
▲科宇防水
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▲隆相防水
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▲山东泽隆防水
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▲沃防水·您放心
秦砖汉瓦时代
这个时代充分展现了坡屋顶建筑的防水排水功能,GB50345-2012《屋面工程技术规范》第3.0.3条提出屋面工程设计应遵循“保证功能、防水排水结合、优选材料、美观耐用”的原则,坡屋顶的防水排水正是这个时代防水精神的传承。
雄伟的古建筑(网络图片)
帝王陵墓地下防水
古建筑很少有地下室,但地下建筑却不少,比如气势宏伟、神秘莫测的皇陵。如北京明十三陵地宫的防水技术高超,用糯米汁、杨桃藤汁混合石灰土(石灰与粘土)铺砌石墙、石地面,再在地面、墙面外侧铺砌四六分石灰土(四份石灰+六份粘土混合均匀)分层压实,形成强度高、防渗功能的防水结构层。
石灰土是我国古代发明的重要建筑材料,具有良好的防水作用,该墓的修筑方法体现了“刚柔相济”、“临水面防潮”的防御理念。
02
现代建筑防水
现代建筑防水始于使用沥青作为建筑工程的防水处理,沥青的使用经历了天然沥青、石油沥青、聚合物改性沥青的阶段。
道路石油沥青
沥青防水材料的早期应用
早在公元前 1200 年,美索不达米亚人就开始使用沥青来装饰陶器和船只,起到防水作用。在巴比伦空中花园和长城中,沥青被用作防水剂、密封剂和粘合剂。
1810年,沥青首次在法国里昂用于建筑。
沥青卷材的诞生
1909年,Soprema创始人Charles Geyssen将黄麻布浸泡在热沥青中,制成一种固定牢固、轻便坚固的防水片材。这种片材富有弹性,便于运输,改变了沥青防水材料的施工方法,诞生了世界上第一片沥青防水卷材。
油毡时代(三毡四油或二毡三油)
从1950年新中国成立到70年代末,在坡屋面均采用此种防水材料,再铺砌粘土瓦或水泥瓦,形成以排水为主、辅助防水的防水结构;平屋面则采用多层热沥青玛蹄脂覆盖的纸基油毡施工,称为“三毡四油”七层工法或“两毡三油”五层工法。
以“三毡四油”为例,其工艺流程如下:
检查、清理基层→喷刷冷底漆→密封节点→浇注、刮抹热沥青玛蹄脂→铺第一层油毡→浇注、刮抹热沥青玛蹄脂→铺第二层油毡→浇注、刮抹热沥青玛蹄脂→铺第三层油毡→铺完油毡→浇注、刮抹热沥青玛蹄脂面层→铺绿豆砂保护层→检查验收。
油毡时代(网络照片)
由于纸质毡存在缺点(抗拉强度低、防霉性能差、高温下易流淌、低温下易脆裂等)钢结构防水涂料防水怎么做,后来人们用亚麻布或玻璃纤维布对胎体进行改进,并用废轮胎改性沥青作为包覆层,应用于北京地铁一号线、人民大会堂等重点工程,施工方法仍为“三毡四油”工法。
虽然它经历了改性沥青卷材、液体橡胶卷材等形式,但目前流行的是非固化与改性沥青卷材涂层复合材料,这在技术上似乎回归并致敬了涂一层油、铺一层毛毡的做法。
传统的沥青防水施工需要搭灶、搭锅,既污染环境,又存在火灾、烫伤等安全隐患,已逐渐退出历史舞台。
沸腾的沥青(网络图片)
03
现代建筑防水
虽然我们的防水技术和水平取得了进步,但与世界先进技术水平相比还是有差距的。比如现在流行的高分子卷材,国外已经使用了很多年。而且不管怎么做,国内仿制的也很难超越进口的硬通货,这跟价格、工艺有关,差距是没办法避免的。新兴的被动式超低能耗建筑防水材料名单上,只有那么几家厂家。虽然我们还没有停止拥抱世界,但还是耽误了不少时间。接下来我们要“师夷长技以制夷”,“取其轻”。
改革开放以后,我们实现了跨越式发展,成为世界上名副其实的基建狂魔,这也推动了建筑工程防水技术的进步。
放眼全球,我们看到了众多的防水材料和市场机会,并产生了多种多样的防水材料,形成了“百花齐放、百家争鸣”的防水春天。
20世纪80、90年代先后从德国、美国、意大利、西班牙等国家引进了改性沥青防水卷材生产线,从日本引进了挤出连续硫化三元乙丙橡胶生产线,打破了油毡时代“三毡四油”一统市场的局面。
很多国企和如今的防水巨头在那时纷纷上马进口生产线,但优胜劣汰、“国退民进”成为那段历史的写照,不少经典防水品牌成为历史,新兴防水巨头则风光无限。
1981年至1985年,相继开发了聚氯乙烯玛蹄脂、塑料油膏、橡胶改性沥青防水涂料、聚氨酯防水涂料、三元乙丙橡胶防水卷材、聚氯乙烯防水卷材、橡胶改性沥青防水卷材等,丰富了防水材料的种类。
主要防水卷材的发展
●聚合物改性沥青防水卷材
2000年左右,聚合物改性沥青防水卷材的生产和使用已经非常普遍,当年国家标准GB18242-2000《弹性体(SBS)改性沥青防水卷材》颁布实施,八年后,GB18242-2008《弹性体(SBS)改性沥青防水卷材》颁布实施,并沿用至今。除了SBS防水卷材,APP防水卷材也同步发展,但目前SBS防水卷材的应用领域已经逐渐扩大,是防水材料的领头羊。
2003年以后,我国进入高铁建设时代,铁路桥梁应用的聚合物改性沥青防水卷材促进了这一材料的完善和发展。
主要执行的是科技基[2007]56号《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件(修订稿)》。不同之处在于执行了3.5mm、4.5mm两种厚度,长度也与箱梁长度相匹配,如每卷达到33m。在此基础上,为哈牡客运专线开发了超低温防水卷材(低温柔性可达-40℃)。
聚合物改性沥青防水卷材在高铁中的应用
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● 具有抗根穿刺功能的抗根穿刺膜
随着绿色建筑的大力推广,绿色屋顶、绿化屋面逐渐流行起来,抗根穿刺防水性能赋予了传统聚合物改性沥青防水卷材新的功能,其产品标准在2008年经历了JC/T1075-2008《绿色屋顶用抗根穿刺防水卷材》、2017年经历了GB/T 35468-2017《绿色屋顶用抗根穿刺防水卷材》。
此外,专为被动式超低能耗建筑设计的改性沥青防水卷材、超低温、耐盐碱、零胶粉等功能性防水卷材也不断推出,成为多功能、差异化产品的典范。
本图集对防水材料的性能指标做了详细的规定
●自粘改性沥青防水卷材
由于传统热熔施工涉及施工现场火灾等因素,且存在一定的局限性,自粘防水卷材逐渐受到欢迎,因此,各地对采用热熔法施工的SBS防水卷材均进行了限制。
2014年,青岛市发布《青岛市禁止使用和限制使用的建筑材料目录(第一批)》,规定热熔沥青防水卷材限制在室内、地下密闭空间、深基坑等不通风的地方使用,因其在施工过程中容易发生火灾且挥发性物质污染环境。
通知截图 1
2015年,青岛市城乡建设委员会就曾发出通知,禁止使用热熔型SBS改性沥青防水卷材和溶剂型建筑防水涂料。规定更为严格,从2015年7月1日起,全市新建、扩建和维修工程项目禁止使用“热熔型SBS改性沥青防水卷材和溶剂型建筑防水涂料”。
同时,通知还明确了替代产品:
防水卷材替代品:TPO防水卷材、高分子自粘防水卷材、PVC卷材、三元乙丙橡胶、EPDM自粘防水卷材、自粘改性沥青防水卷材、预铺/湿铺防水卷材、防水透气膜等无明火防水卷材。其中,包括自粘改性沥青防水卷材。
通知截图 2
2015年3月15日,北京发布《北京市推广、限制和禁止使用的建筑材料目录(2014年版)》,规定禁止使用明火热熔法施工的沥青基防水卷材,限制范围包括:地下密闭空间、通风不良空间、易燃材料附近的防水工程。
通知截图
未来SBS热熔防水卷材必将被其他性能更优的防水卷材所取代,这是历史的发展趋势。
自粘改性沥青防水卷材是聚合物改性沥青防水卷材的延伸产品,它横空出世,蓬勃发展(自粘卷材于1965年由美国GRACE公司发明)。
自粘防水卷材如今已形成一个大家族,按其施工方式分为主体自粘防水卷材、湿铺自粘防水卷材和预铺反粘防水卷材三大类,并得到了广泛的应用。该类卷材无需使用明火,可用热风辅助加热,是热熔建筑防水卷材的替代品之一。
自粘防水卷材主体符合GB23441-2009《自粘聚合物改性沥青防水卷材》标准。
湿铺自粘防水卷材旧标准为GB/T 23457-2009《预铺式湿铺防水卷材》,GB/T 35467-2017《湿铺防水卷材》于2017年发布。新标准将湿铺防水卷材分为H(高强型,又称高分子卷材)、E(高伸长型,又称强交卷材)和PY(聚酯型)。
预铺自粘防水卷材旧标准为GB/T 23457-2009《预铺湿铺防水卷材》,GB/T 23457-2017《预铺防水卷材》于2017年发布。新标准将预铺防水卷材分为P(塑料基)、PY(沥青基)、R(橡胶)三类。
该标准的出台,明确了聚合物(塑料)必须非沥青基,以聚合物防水卷材为基材的沥青卷材上覆一层聚合物防水卷材冒充聚合物防水卷材的做法将不再有效。
●高分子防水卷材
该类防水卷材的品种较多,但经过市场的选择和淘汰,部分品种脱颖而出,取得了良好的发展。
聚氯乙烯(PVC)防水卷材因含有增塑剂而容易老化,正逐渐被热塑性聚烯烃(TPO)防水卷材取代。而且TPO卷材不仅用于屋顶,近年来还开发了可用于地下的TPO预铺防粘防水卷材。
高密度聚乙烯(HDPE)自粘卷材防水卷材属于P类预铺反粘卷材。
HDPE防水卷材于20世纪90年代从美国引入我国。
国产HDPE防水卷材在2010年问世后,在隧道、地铁、民用建筑地下室顶板等工程中得到越来越广泛的应用,其显著优点有:
对基层要求较低,不需涂抹基层处理剂,采用空背胶法施工,快捷简便,不需加设附加层,不需设防水细石混凝土保护层等,仅需一层1.2mm厚度即可达到一级防水防护。
因此这些优点对传统改性沥青防水方法形成了“降维攻击”,其蓬勃发展也是理所当然的。
高密度聚乙烯自粘卷材防水卷材及预铺反粘技术已被列入建筑业“十一五”推广使用技术规划。
公告截图
防水卷材的类别很多,不可能全部涵盖,其未来的发展特点无非就是环保性、经济性、功能性。
主要防水涂料的发展
● 聚氨酯防水涂料
聚氨酯防水涂料最早在美国开发和使用,日本引进美国技术,于1964年开始生产,20世纪80年代聚氨酯材料开始应用于防水涂料。
1993年4月1日实施JC/T500-92《聚氨酯防水涂料》,该标准适用于双组分聚氨酯防水涂料,主要用煤焦油改性,单组分国内尚无统一标准。
但由于煤焦油改性聚氨酯防水涂料对人体健康有害,随着经济的发展和环保意识的增强,该类聚氨酯防水涂料已被禁止使用。
2004年3月18日,建设部发布第218号公告《建设部推广应用及限制、禁止使用的技术》,规定自2001年7月4日起,禁止在居住建筑防水工程中使用焦油型聚氨酯防水涂料,从此,焦油型聚氨酯防水涂料退出历史舞台。
国家标准GB/T19250-2003《聚氨酯防水涂料》于2004年3月1日实施。
2007年,随着国家高速铁路建设的快速发展,聚氨酯防水涂料也大量应用于铁路桥梁电缆槽、预应力箱梁密封等部位的防水,抗拉强度要求≥6.0MPa。《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件》科基[2007]56号实施。
聚氨酯防水涂料在高铁箱梁中的应用
十年后,GB/T19250-2013《聚氨酯防水涂料》于2013年11月27日发布,2014年8月1日实施,规定其抗拉强度最高可达12MPa。
2017年,为推动京津冀协同战略发展,京津冀三地联合制定了《建筑涂料及胶粘剂挥发性有机物限量标准》,标准规定聚氨酯防水涂料挥发性有机物含量≤100g/L,根据此规定,GB/T19250-2013中有害物质限量B类(VOC≤200g/L)将不再使用。
法规截图
此后聚氨酯防水涂料不断向环保、超低VOC、水性化方向发展,成为新时代的主要卖点。如国内民族涂料巨头三棵树推出的绿色清新水性超耐久聚氨酯防水涂料,开始拥抱水性聚氨酯涂料的新时代。
●聚合物水泥防水涂料
1990年上海从日本尾关化学株式会社引进自封闭型聚合物水泥防水涂料,该材料除了具有聚合物水泥良好的柔韧性、粘结性、安全环保等特点外,还具有独特的裂缝自封闭性,目前该材料已得到广泛应用,符合GB/T23445-2009《聚合物水泥防水涂料》。
●水泥基渗透结晶防水涂料
GB18445-2001《水泥基渗透结晶型防水涂料》于2001年9月4日批准,2002年3月1日实施,标准于2012年进行了修订。此材料目前已得到广泛应用,在GB5108-2008《地下工程防水技术规范》中将其列为地下室桩头节点处理防水材料。也可广泛应用于背面防水防渗施工。
水泥基渗透结晶型防水涂料是1942年由德国化学家劳里茨·延森在解决水泥船舶漏水问题的实践中创造和发明的。
在欧美称之为:渗透结晶防水材料,简称CCCW。1965年CCCW由欧洲传入日本、韩国等地。近年来,国内一些水泥基渗透结晶防水涂料的质量远不如早期进口材料,令人遗憾。
●丙烯酸防水涂料
2000年,国产丙烯酸防水涂料问世,随后,外露式钢结构丙烯酸防水涂料也得到发展,并得到一定应用。
●聚脲防水涂料
喷涂聚脲防水涂料的抗拉强度可达16MPa以上,而且固化时间快,只需几分钟即可达到强度!其发展阶段经历了第一代聚氨酯体系、第二代聚氨酯(脲)体系、第三代聚脲体系。
喷涂聚脲弹性体技术于1991年在北美投入工业化应用,日本于1995年引进该技术,韩国于1997年引进该技术,并相继投入工业化应用。
我国于1995年开始探索应用聚脲技术,并于2002年开始逐步在建筑防水领域应用。
2007年以后聚脲防水涂料在高铁(如京沪高铁、京石高铁)的大规模应用是聚脲防水涂料的亮点,这是聚脲诞生以来在世界范围内最大规模的应用。
京石铁路施工现场喷涂聚脲防水涂料
●喷涂速凝防水涂料
喷涂式速凝防水涂料最大的特点就是凝固时间极短,喷完之后3到5秒就能成型,就可以踩踏。
1993年美国雷纳公司发明喷涂速凝橡胶防水涂料,目前已得到广泛应用,2007年我国从加拿大引进喷涂速凝橡胶产品,2009年国内多家防水厂家(如北方创新、东方雨虹、科顺等)进入该领域,并实现规模化生产销售。
喷涂速凝防水涂料图集封面截图
●非固化橡胶沥青防水涂料
非固化橡胶沥青防水涂料起源于韩国,2007年左右进入中国。非固化涂料和喷涂式速凝防水涂料完全不同,一个固化速度快,一个号称永不固化。它让防水工艺回归到涂料+卷材的经典时代(这也是三毡四油时代的做法)。
行业大佬余水先生还专门撰写了一篇题为《中国防水材料的王朝:从三毡四油到免固化》的文章,对该涂料给予了热情的肯定。
非固化橡胶沥青防水涂料现场刮涂施工(网络图片)
2017年11月7日,建材行业标准JC/T2428-2017《非固化橡胶沥青防水涂料》发布,并于2018年4月1日实施,非固化防水涂料迎来了规范蓬勃发展,为弥补其在外立面施工中附着力不足的问题,标杆厂家不断研发创新,纷纷推出外立面型、防滑型非固化橡胶沥青防水涂料。
防水涂料种类繁多,无法一一描述,但未来发展趋势可以概括出几个特点:高性能、高耐候性;多功能、环保性;配套施工技术创新(如机械化喷涂等)。
时代特征
如果每个时期都有一个防水主题的话,可以分类如下:
1988~2001年是高分子防水卷材的时代,一个代表性的事件就是各类防水卷材在国家各粮食储备库的应用。
高分子改性沥青防水卷材应用于南京中央粮食储备库屋面防水工程
2001年至2010年,各类自粘防水卷材兴起,如这一时期涌现的各种成功的自粘式营销、表皮式防水、混凝土密封反应胶等,使一些防水企业得以发展和崛起。
2011年至2014年,强十字膜、高分子膜等材料不断涌现和发展,薄型湿法成膜材料因其质量轻、施工时对基层要求低、工期紧等特点如雨后春笋般涌现。
2014~至今:涂层、滚涂新时代。非固化橡胶沥青防水涂料因使用方便、价格低廉而受到欢迎。它与沥青防水卷材结合,形成一流的防水。这种防水方法结合了防水涂料和防水卷材的优点,形成1+1>2的防御效果。
04
结论
这世界上唯一不变的就是变化。
未来将会出现的各类水性防水涂料、暴露出来的超耐候防水材料、低VOC环保防水涂料、零胶超耐候防水卷材等等钢结构防水涂料防水怎么做,因为以人为本才是永恒的主题。
“落叶无边落,长江滚滚来。”发展是永恒的主题,防水材料作为功能性建筑材料,将不断为人们服务。拥抱时代、拥抱世界、重视人文,是未来的关键词。
▲聚脲防水就选亿嘉达
▲北京中奥预铺防粘一站式采购公司
▲祥鑫防水
inktype="text" imgurl="" imgdata="null" data-itemshowtype="0" tab="innerlink" data-linktype="1" hasload="1">nback="static" style="outline: 0px;vertical-align: bottom;user-select: none;inset: auto;"> ▲欣城防水
inktype="text" imgurl="" imgdata="null" data-itemshowtype="0" tab="innerlink" data-linktype="1"> ▲中防防水
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