建筑施工中防水防渗施工技术的应用

崔志勇

（阳泉路达市政养护工程有限公司，山西 阳泉 045000）

1 建筑工程渗水问题概况

在建筑物中，立面承担着维护垂直面的耐久性的重大责任，保护它们免受侵蚀性介质的侵害，同时在建筑物的整个使用寿命内保持性能。建筑物及其系统的耐久性是一项经济要求，与不动产的全球成本直接相关。当建筑物或其一个组成系统不再履行其所承担的功能时，建筑物或其一个组成系统的耐久性失效，这可能是由于退化或使用寿命缩短导致的性能损失。为了保护或处理受湿度影响的建筑物，有必要根据待处理元素及其材料、暴露条件以及水分传输机制的描述分析。

1.1 建筑物中的水

建筑物的建筑材料中的水流，尤其是砖石结构，被认为是耐久性的一个限制因素。高湿度会损坏建筑物，使水渗入多孔建筑材料成为分析任何建筑系统耐久性的重要方法。在外墙的情况下，当雨水与多孔表面接触时，大部分被材料吸收，由于尺寸变化而暂时固定，然后通过蒸发释放，产生收缩。在防水表面的情况下，所有雨水在表面上自由流动，不会进入材料。因此，建筑物中水运动的分析必须涵盖水的液相及其传输和蒸发。实际上，建筑材料中吸收的所有水都必须随后通过蒸发释放。换句话说，蒸发在控制环境与结构之间的水平衡和水交换率方面起着关键作用。

1.2 外墙防水性能

在建筑物的保护过程中，尽量减少因水分作用而导致的退化是很重要的，因为这会导致受影响元素的审美变化，以及出现风化、生物定植、污渍等病理表现，甚至通过裂纹或位错的表现引起结构变化。在立面上，退化主要是由于雨水、风、热变化以及大气和生物污染物的共同作用，当雨水通过垂直表面排出，冲洗立面并沉积侵蚀性物质。与风相关的雨水是影响外墙湿热性能和耐久性的主要水分来源，其数量和分布受风速和风向、降雨强度、风角、建筑物几何形状、外墙位置的影响和周围的地形。

水密性是外墙耐久性的基本要求之一。标准NBR15575-4 确定外部垂直密封系统必须防水，以防止雨水或其他来源的影响，使其不得渗透，而导致外墙内表面喷溅、流动或形成粘附的水滴。外墙的水的存在是可以接受的，但在一定程度后，它会对其组件有害，影响建筑物的耐用性。

1.3 涂层系统脱落

在外墙涂料中，当粘合力丧失时，就会出现耐久性极限状态，例如涂层剥离表现出来。但在达到这种状态之前，涂层会随着时间的推移表现出可识别且明确定义的退化模式。首先是出现小污点，然后是受影响区域的增加和加重，出现裂纹，出现重叠异常，直至导致涂层失去附着力。图1 为外墙外保温涂料饰面层裂纹、起皮脱落。

图1 外墙外保温涂料饰面层裂纹、起皮脱落

1.4 接缝处理不完善

在许多情况下，防水混凝土结构中的接缝是一个薄弱点。图2为装配式建筑接缝。为此，在防水混凝土施工中，设计工程师和承包商必须特别注意所有接缝的防水解决方案。施工缝、活动或伸缩缝、受控裂纹诱发的接缝和贯穿件均被密封并防水。因此，负责工程师需要充分了解可以使用的不同接缝密封和防水解决方案。

图2 装配式建筑接缝

2 建筑工程中表面处理过程及防水评判

2.1 渗透率测试

液态水渗透性测试，旨在使用管道法确定涂层在一定时间内的吸水能力。在5min、10min、15min、30min 和60min 或直到水达到4.0cm3的吸收体积时读取管道中的水位读数。对于现场测试，时间可以减少到5min/m2、10min/m2和15min/m2（1m2）使用六根玻璃管来对涂层进行测试，用硅胶固定并用填缝剂密封。由于涂层具有疏水性，涂层对液体的吸收很慢，因此，它被定义为在5min、10min、15min、30min、60min、120min、180min、1440min 和2880min内读取读数。玻璃管中充满水至4cm3的水位，每次读取时，它们再次充满水，使水柱中的压力恢复为92mm。试验开始时环境条件为室温24±2℃，相对湿度60±5%。

2.2 评估吸水率的方法

定量测试可以基于目视观察和随时间的测量来评估表面吸水率，以及由于聚集体尺寸和表面粗糙度而导致的污渍扩散。测试工具为使用容量至少为2mL 的滴管、秒表和卷尺。首先，分析表面吸水率，然后在涂层上铺展或染色，验证液体表面蒸发的延迟时间。该测试程序旨在模拟雨水沿墙壁流动，以评估由细骨料的尺寸和涂层吸水引起的表面粗糙度。测试程序为用水将滴管填充至2mL 的水平，然后缓慢地在涂层顶部，让水在重力作用下落约20s。这个过程进行了四次，滴定地点之间的平均间距为20cm。坠落后，记录从瀑布顶部到点底部的吸收距离“d”和吸收扩散的平均宽度（1m）。还记录了从下落完成的那一刻起（20s 结束）涂层蒸发吸收的水所花费的时间。

2.3 红外热成像分析

红外热成像用于从热成像图像评估涂层的表面温度。因此，有必要利用辐射率、环境温度、距地表距离和空气相对湿度等参数，借助热像分析软件对记录的温度值进行修正。为了确定涂层的发射率，使用ISO18434-1 标准，并使用温湿度计测量温度和相对湿度。测试是在涂层“自然干燥”和雨后“自然湿润”时进行的，并且在涂层使用6 个月时进行。全天在上午和下午进行测量，间隔大约4h，评估涂层表面与水分相关的温差，因为吸收的水量越大，涂层表面的温度越低。

2.4 附着力测试

拉伸粘合强度测试至关重要，因为它可以验证构成涂层的层之间的相互作用，从而可以获得涂层的最大粘附应力值，以防止涂层界面发生破裂。将钻头与直径为50mm 的孔锯钻头相连，对准备用于提取的样品以进行钻孔。清洁表面后，在准备好的样品中，将带有牵引设备联轴器的插入孔中，用环氧树脂粘合孔洞和联轴器，并进行24h 干燥处理。完成这些步骤后，将配备负载读数装置的拉出装置进行读数。最后对获得的结果进行了统计处理，从分析的样本总数中排除了虚假值。

3 建筑工程防水处理分类与构建

各种研究人员已经研究了防水膜、表面涂层和防水剂的使用，例如聚合物、聚合物改性混凝土/砂浆、孔隙阻滞剂、有机硅和孔隙衬里渗透剂，以延长基础设施的使用寿命。

环境对沥青混凝土覆盖层防水材料粘合强度的影响表明，当压实温度高于160°C 时，粘合强度会降低。更有利的压实温度高达170°C，最大合适的层厚高达1.2kg/m2。有调查报告称，材料的数量高达1.3L/m2，而不会对粘合强度产生不利影响。随着环境温度从3°C 增加到40°C，在相互作用点发生故障的可能性更大。因此，考虑在相对升高的温度下增加防水黏合剂层的强度是非常必要的。现场工艺不佳降低了膜的效率，这表明准备和应用材料之间的最大间隔为30min 具有最佳效果。众所周知，在至少1%的水分含量下可以提高剪切强度。然而，防水卷材的最大粘合质量是在水分含量为零时实现的。因此，发现粘附质量随着水分含量的增加而降低，许多其他研究巩固了先前关于使用膜保护混凝土结构和其他基础设施免受侵蚀性环境的报告结果。在挥发性溶剂中涂有硬脂酸铝的陶瓷具有防水性，但在短时间内往往会失去防水性能。为了抵消这一限制，使用含硅化合物来延长使用寿命。

用粉煤灰水泥基材料处理的混凝土表面将水密性提高了50%，这一发现得到了不少研究人员的支持。含有硅酸盐的化合物可以提高耐水性，分别用硅烷和硅氧烷处理的样品在循环润湿和干燥条件下表现出相似的效率。用来自四个不同通用组的溶液处理的样品在很长一段时间内都没有表现出完全防水，用硅氧烷处理的砂浆显示出更好的抗水毛细管性能。然而，水蒸气渗透性不受处理的很大影响。由于添加了玄武岩纤维，混凝土桥面板的防水特性得到了提高。此外，使用聚合物增强了防水性。含硅酸盐的化合物可以有效地抵抗水和氯化物的渗透，这得益于使用聚合物基础材料在侵蚀性环境下改进的性能。与某些涂层剂相比，聚氨酯和环氧树脂在抗吸水性、氯化物渗透性、扩散性和化学侵蚀性方面表现更好。湿度条件和静水压力会对某些聚合物涂层的粘合强度产生负面影响。因此，一些干涂层混凝土试件在硫酸溶液中浸泡一年后性能失效。基材表面与涂层剂之间的相互作用，尤其是修补时，决定了附着力的程度。因此，附着力强可以完全阻止吸水。然而，另一项调查报告称，此类治疗的效率会随着时间的推移而降低。事实证明，硅烷基添加剂比基材的表面处理更有效。但是，抗压强度下降了10%。在用硅基产品处理的混凝土中，氯化物的渗透率降低了80%。但这并没有考虑水分对添加剂效率的影响。因此，由于涂料施工时的水分饱和，氯化物渗透没有显著降低。一般来说，一些表面密封剂在较高的静水压力下不会显著降低吸水率，阻止氯化物扩散和水进入混凝土。同一通用组内不同添加剂的组合可以提供有希望的改进机会。将聚合物添加到波特兰导致了一种满足当前和未来建筑需求的材料。通常，聚合物改性砂浆/混凝土的生产是为了抵消普通材料的局限性。

4 防水添加剂简介

防水剂可根据材料结构、应用方法和功能进行分类。

4.1 按材料结构分类

如表1 所示，基于材料结构的药剂分类包括：①宏观。②微观。③纳米材料。

（1）两种常用的宏观材料基本上是硅烷和硅氧烷。结果表明，硅烷和硅氧烷可分别降低89%和75%的吸水率。使用集成的微纹理硅烷静态导致水接触角在98°和164°之间变化。还发现添加剂的效率在很大程度上取决于基材的渗透深度和水灰比，并且会随着时间的推移而下降。报告的最小和最大穿透深度分别为2mm 和7mm。发现这些类型的添加剂不适用于水灰比小于0.4的混凝土。

此外，含有硅酸乙酯、硅酸钠和其他硅酸盐等化合物的硅酸盐是另一种使用的宏观材料。据报道，这些添加剂使吸水率降低了98.5%。此外，处理过的基材中的最小氯化物渗透深度为1mm。

（2）微材料基本上是聚合物及其分散体和乳液。在这里，注意到吸水率的降低高达98.96%。此外，据报道氯化物进入减少了94%的最大减少。此外，基材在酸性环境中的长期耐久性受到损害。发现经过处理的基材容易受到25°C 和60°C 之间的温度变化的影响。关于抗压强度，据报道有40%的损失。

（3）这里使用的纳米材料是纳米SiO2、ZnO2和纳米粘土。加入这些纳米材料是为了提高防水性。报告了120°、130°和142°的静态水接触角（见表1 为材料结构对防水剂进行分类）。

表1 材料结构对防水剂进行分类

4.2 按应用方法分类

如表2 所示，基于其应用方法的试剂分类表明，它们可以应用于干燥混凝土的表面涂层；也可以在混凝土搅拌过程中使用的混合添加剂。

表2 根据应用方法对建筑防水添加剂进行分类

（1）表面涂层是通过浸渍、刷涂和/或喷涂在基材表面上施加的防水方法，用作涂层。它们通常用于维修或改善基础设施的使用寿命。它们可以是聚合物、硅烷和基于硅氧烷的添加剂，一些添加剂具有低吸水性和高水蒸气透过性。尽管含有硅酸盐的化合物可以有效减少进水，但人们并不知道它们具有防水性。静态水接触角高的添加剂不能有效地抵抗盐垢。基于聚合物的添加剂在高温下无法抵抗氯化物的侵入。据报道，吸水率降低高达98.32%。

（2）在混合过程中应用掺入混合物的添加剂。这些基本上是基于硅烷和/或基于聚合物的添加剂。即使基材表面磨损7mm，这些试剂仍能有效防止进水。在表面应用的情况下，这抵消了药剂渗透深度的限制。研究人员表明，与参考测试相比，吸水率最大降低了98%。

如果使用表面涂料，防水添加剂会随着时间的推移而退化。因此，这就需要在未来重新应用表面涂层。混合应用方法将消除今后工作的重复应用。此外，加入混合物可降低表面处理所需的人工成本。

4.3 按功能分类

如表3 所示，基于折叠成的功能对代理进行分类；①薄涂层表面成型助剂：其中吸水率和透水深度分别降低了98.96%和94%。②混凝土孔衬成型助剂：据报道，氯化物和进水量降低了86%和98%。③堵孔添加剂：据报道，其中吸水和氯化物吸收的减少分别高达98.5%和48.3%。

表3 根据功能对建筑添加剂进行分类

5 结语

本文对常见的建筑工程中所出现的防水问题进行了分析，常见的影响防水防渗的问题有：①建筑物中的水。②外墙的防水性能。③墙皮脱落。④接缝的存在。并对防水的测试方法进行了简要概述。根据大多数研究，总结了聚合物基材料、含硅酸盐的化合物、硅烷、硅氧烷、胶结材料和一些纳米材料的使用对防水的作用，并对添加剂按照材料结构、应用方法和功能进行了分类。