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屋面防水与地下防水

人气:发表时间:2017-10-18
  当人们对某个事物不熟悉时,会很自然地与其比较熟悉的事物联系起来。可惜,这样做往往低估或忽略两者之间细微而重要的差别。现在许多建筑师和其他专业设计人员对地下建筑防水和屋面防水的认识就是这种情况。虽然与过去相比已经不那么普遍,但是仍有相当多的专业设计人员认为两者几无区别。事实上两者的相似之处只是目标相同——都是防止水进入建筑物。
    其实,屋面防水与地下防水是有很大区别的,两者都需要专门的技术。设想一下,把一个精心设计寿命为20年的普通屋面置于地下会怎样?突然间,诸如静水压力、查漏点位置、静荷载、地下排水、金属板腐蚀等问题都冒出来了,使得设计寿命20年的屋面好像变得一无是处。
防水应与建筑物同寿命
    一个设计、施工不合理的地下防水系统在建筑物寿命期内损坏,对于毫无思想准备的业主来说就像是一枚定时炸弹,随时都要付出高昂的代价。主要原因并不是维修或更换防水卷材本身,而是要重新使有问题的卷材暴露在外所产生的费用非常高。
    如果屋面发生渗漏,查找渗漏点和维修相对简单,而且修补材料选择余地大,积水容易扫除或排走。然而,要找到地下损坏的防水卷材却要费时花钱得多,这体现在以下几个方面。
 1)需清除、更换无关的现场设施,包括耐磨面层、花草树木、人行道、照明设施、挡土墙、楼梯和坡道、护柱、标牌等等。如果基础墙需要防水维修和更换,这些工作将取决于基础深度。此外,开挖角度也有很大影响,影响范围越大要处理的现场设施就越多。
 2)需开挖和回填压实。除了开挖和回填会明显地增加费用外,还需要进行回填夯实试验,各种材料或开挖出来的东西的现场堆放也会遇到困难,这些都会产生费用。
 3)地下水压力的影响。地下水压的存在不仅会增加现场临时排水的费用,而且也会使工期延长。因为在做新的防水前,必须等基层干燥。
 4)室内装饰和设施受损不在质保范围内。根据地下设施室内的用途,因渗水造成的室内装潢和设施的损坏所产生的费用,有时可与整个工程的费用相当,甚至超过,特别是当带计算机控制的设备受到损坏时。这些费用均由业主承担,因为没有任何一家防水企业会将这些费用包括在质保范围内。
 4)结构承载力不足带来的制约。以广场防水为例,在移除表土等覆盖层时,如果现有顶板的承载力不能承受大型施工设备的动载,施工方只得选用小型的、作业更费时的设备。
 5)需重建出入通道。在基础开挖阶段,需通过设置便桥、梯子、残障专用道、行人通道等设施保持建筑物出入口通畅。这些设施应符合建筑规范。显然,这些临时设施的设计、施工、移除都增加了工程成本。
动荷载和静荷载
    一般来说,大的静荷载诸如机械设备等加至屋面上时,荷载通过缘栏、管子和其他支撑方式直接转移至结构上,而不是将重量加在屋面防水层上。通常,在这些穿透屋面的支撑四周做附加防水。   
    地下防水承受静荷载的情况就很常见了,如厚的混凝土耐磨层、大量的泥土、可移动的植物种植容器、挡土墙和其他永久性结构。在这些静荷载的作用下,设计者应该确保所有与防水相关的材料长时间内不被破坏,或者不因蠕变而破坏。     
    动荷载是屋面防水不同于地下防水的另一个设计考虑因素。很显然,屋面设计时不必考虑承受车辆或其他类似的荷载,而对于广场或隧道防水系统来说,其受到的动荷载往往与所处区域有关,如道路、停车场、货物装卸区、甚至机场跑道等,因此设计时必须考虑动荷载因素。静荷载的长期破坏作用比同样大小的动荷载小得多。可通过选择密度合适的卷材及将集中动荷载分散至更大的面积上等办法,减轻动荷载的影响。在设计上面每天都有波音747飞机起降的地下人行通道防水系统时,更会遇到特殊的挑战,必须认真对待。
漏点定位
    当防水层破损的位置与水漏至下面内部空间的位置对应时,漏点确定比较容易,可以直接对渗漏点上方的防水层进行维修,无需更换整个防水系统。
    由于屋面防水层很少受到可以“驱赶”水的静水压的作用,屋面防水层破损位置容易确定,维修相对便宜,因而漏点定位并不是屋面系统渗漏治理的重要特征。然而对于地下防水来说,就不同了。如果地下防水层遭到破坏,水又能在防水层下面的基层窜流,那么水在下面内部空间冒出来之前,可能在静水压力作用下已经移动了很长一段距离,因而无法确定防水层破损的确切位置。对此,业主别无他法,只得更换整个防水系统。 
地下排水系统
    与排水只在表面的屋面不同,地下防水系统应该有地下排水的措施,以便降低或消除防水层可能受到的静水压力。地下排水措施不仅能延长防水层寿命,而且即使防水层破损了,由于水没有压力,进入建筑物内的水量也会减少。
    水平应用中的地下排水,可使得已经穿过耐磨层的水往下渗至防水层上,通过复合排水板或者集料层,自由移动。由于防水层有一定的坡度,水通过内部排水管排出或者排至四周。
    在垂直应用中,比如基础墙,水要么在复合排水板的芯层内滴下,要么通过集料回填层往下渗。在基础垫层处水被带走,通过穿孔排水管系统或者“排水瓦管”排出。
    地下排水系统不仅能延长防水层寿命,而且在水平或广场应用中还能延长混凝土、铺面砖和其他耐磨面层材料在寒冷条件下的使用寿命。通过防止水在耐磨层下聚集,因冻融循环引起的变形将会降低,因此大大降低了耐磨层的隆起、开裂、破裂等现象。
    有时地下防水设计必须把现有环境条件考虑在内,如地质情况、地下水甚至地下水的污染物等,而这些显然是屋面防水所不需要考虑的。以某机场为例,通过基岩的裂缝和裂纹进入开挖现场的地下水量与现场24 h排水的量相当。另外,测试表明,那里的地下水被碳氢化合物和乙烯乙二醇污染,这些污染物能使大多数防水产品失效。因此,在选择产品时应该特别注意与污染物的关系。
基层试验
    在屋面设计中,与防水层直接接触的基层材料,通常在防水层之前无须进行试验,比如EPDM卷材空铺在EPS保温层上。地下防水的情况则不同。
    正如前面所提到的,地下工程防水层必须始终与基层完全粘结,为的是能有良好的漏点定位特征。大多数地下防水遇到的基层材料是某种混凝土(砌块、现浇、预制),它们的含水量、表面纹理、表面涂层有所不同,因此会影响防水层粘结。这就是为什么要建议进行严格的现场粘结、含水量测试,如果想要达到防水层与基层长期稳定的粘结性。
    基层含水量试验也很重要。热橡胶沥青用于含水量非常高的混凝土基层时,混凝土瞬间受热,其含有的水分蒸发,生成水泡使防水膜损坏。
渗漏试验
    前面已经谈到,漏点定位的特性对屋面系统来说不重要。一般来说,不会因为担心偶然有水进入位于卷材与主体结构之间的绝热层和其他吸水材料,而在新铺屋面上进行渗漏试验。然而由于开挖和寻找损坏的防水层的费用十分昂贵,所以对做防水层,在其上面的覆盖材料施工前,进行这样的测试是明智的。事实上,许多防水材料生产商都将此作为某种质保的条件。渗漏试验包括蓄水试验和接缝加压试验。
    蓄水试验是指在保护层或其他覆盖材料施工前,在已铺设的防水层上蓄一定量的水(一般2~4英寸)并保持规定的时间(通常24~48 h)。有一个例外是热橡胶沥青,要在保护层铺设并与热橡胶沥青粘结之后再进行蓄水试验。试验结束时,检查内部有无渗漏,若有渗漏水要马上排走并立即修补。
    Inspec公司对上述蓄水试验作了改进。当覆盖材料重量适当时,在主要的防水层下面设置一层11 mm厚的膨润土。膨润土不仅对防水系统有支撑的作用,也能阻止防水层下水分的进入。而且也使得我们容易在蓄水试验中找到漏点,因为在防水层下膨润土遇水会自由膨胀和水化,使防水层凸起,将这部分的防水层切开,除去水化的膨润土,换之以干燥的膨润土,再将防水层修复。
 广泛应用于种植屋面和广场防水工程中的测漏方法——电场矢量图法是一种无损、低电压检测方法。在绝缘的防水层表面和导电的结构板或基层之间产生电位差。当防水层表面有水后就形成了电场,表面成了导电介质。如果防水层有破损的地方,防水层就接了地或者产生矢量,技术人员可以将其测出并定位。
    因为垂直应用时,防水层无法进行蓄水试验,故而,有一家制造商发明了所谓“接缝加压”的测试方法,通过在接缝处加气压,观察连接在接缝另一端压力表的压降。该方法虽然不能测试整个垂直面防水层,但是至少测试了接缝这个最易损坏部位的情况。
结语
    由于屋面防水和地下防水存在着诸多不同,屋面设计和地下防水设计代表着不同的专业领域,因而在美国有注册屋面咨询师和注册防水咨询师之分。由于社会对建筑性能要求的日益重视,建筑组成部分日益复杂,所以越来越有必要选择具备专业知识和相关经验的技术人员进行屋面和地下防水设计。
 (陈尧摘译自《Interface》,No7,2010,肖石校)