所謂防水層,可以是具有單一防水功能的構造層次,如防止雨水或地下水進入結構層(基層),具有一定抗滲性、耐老化、耐外力損害,保證在有效使用年限內不發生滲水的層次。也可以是同時具有保溫隔熱功能、使用功能或其他功能的復合構造層次。
剛性與柔性
剛性防水層是指采用較高強度和無延伸能力的防水材料,如防水混凝土、防水砂漿所構成的防水層。而柔性防水層是指采用具有一定柔韌性和延伸率的防水材料,如防水卷材、防水涂料構成的防水層。
剛性防水實現其防水功能主要依靠材料自身的密實性或通過改變其基層密實性來完成,它的抗變形主要依靠提高其抗壓強度,如防水砂漿以水泥、砂為原料,摻入少量外加劑、高分子聚合物等材料,通過調整配合比,抑制或減少孔隙率,改變孔隙特征,制成具有一定抗滲透能力的防水層,或通過補償收縮提高混凝土的抗裂防滲能力等,使混凝土構筑物達到防水要求的技術。常用的有防水砂漿、防水混凝土、水泥基防水涂料、水泥基滲透結晶型涂料等。剛性防水的特點是根據不同的工程結構采取不同的方法,使澆筑后的混凝土工程細致密實、抗裂防滲、水分子難以通過,防水耐久性好,施工工藝簡單和方便,造價較低,易于維修,但適應基層變形能力較差。
柔性防水層具有一定的延展性,它不僅通過材料自身的密實性來防水,而且一定程度能夠適應結構或基層的變形而不破壞。一般都以剛性基層為載體,通過柔性防水材料外包在基層上實現防水功能。如防水卷材、防水涂料、密封材料等。柔性防水是一種被廣泛應用的防水方法,適應基層變形能力強。如選材合理、采用復合防水技術,其使用耐久年限也可達較長時間。柔性防水措施的成本費用較高,易老化,其防水層一旦損壞或失效,其滲漏部位則難以尋找,修復亦較困難,一般要重新鋪貼卷材或重新涂布防水涂料,采用更換整個防水層的方法來進行修復。
定型與非定型
防水層可以是定型的防水材料構成的,如在工廠制成的片、帶、條、墊等各種斷面形狀、尺寸的防水卷材、定型密封材料等;也可是凝結硬化前為非定型的防水材料,如防水涂料、灌漿堵漏材料、防水混凝土、防水砂漿等;還可是施工前為非定型,而施工后與防水部位形狀吻合的膏狀防水材料,如非定型密封材料。
定型防水材料的共同特點是:具有良好的彈性和強度,不會因構件的變形、振動發生脆裂和脫落,并且具有防水及耐高低溫性能;具有優良的壓縮變形性能及回復能力;事先由工廠制造成型,尺寸精度高,質量易于保證。
點與面
與大面積防水層比較,防水工程的節點是最容易造成滲漏的部位。歷次防水工程調查資料表明,在所滲漏的工程中,節點部位滲漏率高達80%。造成節點部位滲漏的原因是節點部位工作環境惡劣,整個防水工程中的變形首先在此處表現出來,也是首先發生破壞的部位。目前對節點設計不夠詳盡,用材檔次低、密封不嚴密,加上節點表面復雜,施工工序多,工藝難度大,工作面狹小,施工不便等因素,使節點質量很不可靠。節點防水直接關系到整個防水工程的成敗,成為防水工程質量的關鍵之一。節點設計應詳盡、有針對性(不能照抄大樣圖)、設防完整,并考慮長期使用時結構及其它變形對節點的影響和材料逐漸老化所造成對節點的損壞,進行多道設防;節點施工則應嚴密封閉(柔性密封),以提高節點防滲能力和可靠性;由于節點部位變形集中,因此選材上必須選擇彈性好,抗拉強度高,抗屈撓疲勞好,對復雜表面適應性好,密封性好的材料進行處理。不一定采用與大面積防水層不相同的材料。
自身與外加
如果結構(基層)具有足夠的強度、密實性,理論上可不另設防水層,即該結構具有自防水功能。
為了提高結構的自防水性,我國工程界進行了許多探索,50年代提出集料連續級配的防水混凝土,60年代提出富砂漿防水混凝土,70年代提出外加劑防水混凝土。這些都是以普通混凝土為基礎,通過減少混凝土的孔隙率,增加密實性來提高混凝土的抗滲性能,但防水的效果往往不如人意。眾所周知,適當提高水泥用量和砂率的普通混凝土都具有良好的抗滲性,但人們忽視這樣的事實,普通混凝土存在收縮大和極限拉伸變形小的缺點,容易在硬化初期產生由于干縮和冷縮引起的變形裂縫,盡管混凝土抗滲等級很高,一旦出現收縮裂縫,結構防水就失效。80年代中期,中國建筑材料科學研究院根據吳中偉院士提出的補償收縮混凝土的抗裂原理,進行系統的研究和大量工程實踐,在90年代初提出了防水新概念:結構自防水是治本體抗裂比防滲更重要,從材料角度摻入膨脹劑的補償收縮混凝土是比較理想的材料,然而,結構裂縫控制是個系統工程,涉及到設計、材料、施工等多方面,仍需工程界不斷努力。
地下建筑防水構造可分為結構本身為非防水的、防水的。柔性防水層設在結構層外側叫外防水,防水層粘貼在結構層上叫外防內貼法,防水層粘貼在圍護墻上的叫外防外貼法。防水層設在結構層內側的叫內防水,外部和內部都做防水層的叫雙面防水。一般講,有動水壓或水位較高且土質滲透性好的、柔性防水層必須做在結構層的外側(即迎水面),作在結構層內部(即背水面)是很難確保防水質量的。
結構防水好比人的“軀體”,外防水好比人的“外衣”,從防水耐久性出發,結構自防水更為重要。因為,一旦外包防水材料老化破裂,水就會穿過結構裂縫而滲漏,這是許多防水工程失敗的主要原因。
單層與多道
防水層的特點是不允許有任何細小的漏洞,這就要求設防可靠性好、保證率高。因此,必須遵循多道設防的原則,使它絕對不發生滲漏。多道設防的思想在我國古代重要建筑上得到充分表現。如故宮屋面,它有琉璃瓦、三道灰泥、—層錫拉背(錫鉛合金)和薄磚五道防線;傳統的三氈四油等作法含有多道設防的思想意識。因為單層防水從理論上講是可行的,它更求材料完全慎密可靠,設防無懈可擊,施工天衣無縫,百分之百的完整,而且在耐用年限內都能承受各種變形和環境作用,不受絲毫破壞,這在實踐中是不可能實現的。因此,從防水功能要求出發,設計時就應考慮材料、設計本身和施工中受諸多因素影響而產生的實際偏差和出現偏差的概率,采取多道防線設防,即使第一道防線有毛病或受破壞時,第二道、第三道設防可以彌補,共同承擔組成一個完整的防水體系,以提高防水的可靠性。對于易出現滲漏的節點部位,應采用卷材、防水涂料、密封材科、剛性防水材料等互補并用的多道設防。
單一材料防水與復合防水
防水層既要滿足封閉結構基層的毛細孔和微細裂紋、與基層粘結牢固的要求,又要克服基層變形的影響,還要能抵御外力的老化和穿刺。而各種防水材料具有不同的性能特點和與之適應的應用范圍及施工工藝,因此防水層的構成并不一定要局限于一種材料,可將幾種不同材料利用其各自特點加以組合構成能獨立承擔防水能力的層次,即復合防水。
近年來新型防水材料發展較快,各種合成高分子和高聚物改性瀝青卷材、涂料、密封材料,各種摻抗滲劑的防水混凝土,以及滲透結晶型等防水材料相繼問世,并在工程上廣泛應用。但由于習慣勢力的約束,目前大部分防水工程仍采用單一的防水材料設防。實踐證明,整個防水層采用單一的防水材料的作法,尤其在節點防水能力方面,很難滿足使用功能要求。就我國目前情況,客觀上已具備在設計中采用多種不同性能的防水材料做成多層、多道設防的條件,以提高防水的整體性能,形成復合防水,在屋面和地下防水技術規范中均已規定了這種設防理念和設計要求。實踐證明,它是既技術合理,又經濟可行的辦法。例如底層用防水涂料,面層用防水卷材的作法;底層用防水卷材,上部用細石混凝土作法;或兩層不同材性的卷材構成復合防水層的作法。又如在節點部位和表面復雜不平整的基層上采用涂料防水,而平整大面積采用卷材防水,發揮了材料各自優點和特長,也是一種復合形式。因此,我國相關防水工程技術規范提倡采用復合防水作法,并規定了復合用材時的具體要求。(本文來源于魯班防水)