混凝土结构自防水技术为沿海地区筑牢安全大坝

2022-08-04 23:13:18 围观 : 91次 来源 : 郑州科达机械信息网 作者 : 科技侠

  ■陈峰  易举  高德财

  混凝土结构自防水技术是近年来兴起的一种以提高混凝土本体密实性来实现其防水功能的防水技术,在我国沿海地区应用快速且效果显著。

  沿海地区采用结构自防水行之有效

  我国沿海地区地下水位高,地理和气候条件特殊,地下建筑渗漏率高,维修困难,加之高盐环境极易加剧地下混凝土建筑结构性腐蚀的发生。

  以海南为例,其地理位置特殊,四处环海,气候特征独特,高温、高湿、高盐、高辐射、高地下水位、多台风、多雨。特殊的地理环境和气候给传统建筑防水带来不小的挑战。

  目前海南省已有100多个地下新建工程建设项目采用结构自防水技术,其中不乏一些重点建设项目,如三亚德璟红塘湾1号、海口红城湖商业广场、海口美安南区福邻中心、东方和润东大酒店、海口人民医院综合保障楼……

  考虑到特殊地理和气候环境影响因素的复杂性,上述工程项目均采用独立的混凝土结构密实本体防水的做法,也就是混凝土结构自防水技术。该技术防水效果突出,节省时间提高施工效率的同时,提高了地下混凝土结构物耐久性。

  以海口红城湖商业广场项目为例,其地下三层,地下建筑面积1.8万平方米,因紧邻红城湖降水效果不佳,致使传统防水做法无法保证施工质量,不得不采用结构自防水地下防水施工做法。混凝土结构自防水技术在保证质量的同时缩减了工期,取得了甲方、参建各方满意的效果。

  大量案例表明,沿海地区采用混凝土结构自防水系统是一种行之有效的做法,只要做好工程监管,防水工程质量完全可以达到地下工程一级防水标准“不渗水,表面无湿渍”的验收要求,提高混凝土使用寿命的同时,减少二次碳排放。

  海南省住房城乡建设厅针对海南台风多、雨量大、气温高、盐雾重独特地理气候特点提出高标准防水设防要求。2018年7月1日,《海南省建筑工程防水技术标准》(DBJ 46-048-2018)颁布并正式开始实施,这是全国率先提出“混凝土结构自防水”政府层面的标准性文件。

  沿海地区混凝土耐久性问题突出

  在“双碳”战略背景下,国家倡导绿色、环保、低碳的生产生活方式,混凝土的耐久性能成为关注焦点。

  中国工程院唐明述院士指出,延长建筑物的寿命是最大的节能减排。绿色混凝土本质上就是低碳混凝土,提高混凝土结构使用寿命是减排温室气体排放的根本性措施。混凝土的耐久性是影响混凝土使用寿命的首要因素。据混凝土工程寿命调查统计:由于各种原因,传统混凝土的寿命一般只有30年,即在100年的时间里,至少需要大修或者重修两次。开发高耐久性的绿色建筑防水产品是对建筑防水行业碳减排的最大贡献。

  我国沿海地区混凝土耐久性问题突出,由此带来的混凝土结构安全问题已远超防水功能失效带来的危害。反复维修造成二次碳排放,不符合国家“双碳”战略布局的要求。

  因防水失效及高盐高湿特殊环境带来混凝土地下结构物腐蚀的问题容易影响到结构安全。

  笔者在海南省某市实地调研发现,始建于1995年的某小区的地下混凝土结构建筑物普遍存在渗漏水现象,钢筋锈蚀严重,混凝土保护层多处脱落,结构受力安全隐患大,需考虑进行结构加固和维修。值得注意的是,上述建筑竣工距今只有27年,远未达到设计年限。

  这种情况表明,混凝土耐久腐蚀性破坏直接危及结构安全,而地下室渗漏水影响建筑设计使用功能,两者之间虽具有一定的关联性。沿海地区更适合采用一种可以全面保护混凝土不发生腐蚀性结构破坏,且能兼顾防水功能的结构自防水方法。

  结构自防水系统能提升混凝土质量

  混凝土的耐久性是表征混凝土在设计服役期内经受气候变化、化学侵蚀、磨蚀等各种破坏因素的作用而能保持其使用功能的能力,主要包括物理破坏、化学破坏、机械破坏等综合因素。

  结构自防水单从防水层面只是混凝土耐久性的一个分支。当混凝土结构物逐步发生耐久性破坏时,防水失效概率大大增加,因此结构自防水本质上是依附于混凝土结构本体的防水做法,与混凝土结构共生共存。

  普通混凝土是由一系列不均匀材料经配比组成的复杂材料系统,内部缺陷和外部影响因素极大制约其向更高质量发展,而结构自防水技术是基于全面提升和改良混凝土各项性能为根本出发点,保护混凝土结构物免受炭化、冻融、物理磨损、化学侵蚀等的严重威胁。

  结构自防水技术是一个系统,其质量是由一系列系统材料做保障,并非单一材料组成。高质量的结构自防水系统必然是基于混凝土耐久性的全面保护系统,并向多功能性方向延伸。

  除传统柔性外包隔水原理的防水做法外,结构自防水做法是以混凝土本体密实防水原理为基本出发点,遵循另一种施工工艺做法,原理不同对应施工工艺不同,与传统工艺做法并不冲突。甚至在特殊情况下,如:逆筑法、叠合式结构、贴红线建设、水文地质及复杂施工条件下的地下防水项目,采用结构自防水系统设计,施工便捷高效,沿海地区经大量工程案例证实是合适的。设计者根据不同的勘察设计和现场条件选择兼顾施工的防水设计做法,更彰显设计者的水平。

  并非所有外加剂都胜任自防水系统

  结构自防水系统主要是由一系列刚性防水材料系统组成,这些材料早期主要源自欧美等国家的进口产品。随后国产刚性防水材料有了一定的发展,但鱼龙混杂,良莠不齐,致使防水效果差异性大,一度遭到业内专家和工程人员的质疑,束缚了混凝土结构自防水的健康发展,我国部分防水规范甚至将其列为慎用做法。

  实践表明,尽管混凝土外加剂对于混凝土各项性能的改善具有一定作用,但并非所有的混凝土外加剂材料都胜任结构自防水系统。

  美国混凝土协会(ACI)对各类型的混凝土外加剂材料进行了分类试验研究,并于2010年11月发布了混凝土化学添加剂报告(编号:ACI212.3R-10)研究结果表明,憎水性化学品和固体细粉类是不能承受静水压力的外加剂。渗透结晶添加剂是唯一能承受高静水压力的减渗外加剂(PRAH),可用于结构自防水系统材料,结晶型材料具有在混凝土内部生成结晶、阻塞毛细孔、填充细微裂缝的功能,并在混凝土的使用寿命期内,这种修复功能一直发挥作用,可承受400英尺(122米)的水头压力,可降低混凝土的透水厚度50%~90%。

  高品质结构自防水系统面临的挑战

  开发高耐久性的绿色建筑防水产品是对建筑防水行业碳减排的最大贡献。我国现有和即将出台的防水规范普遍提高防水质量保证年限,其中,《海南省建筑工程防水技术标准》(DBJ 46-048-2018)规定,建筑工程防水质量保证年限不少于10年,且必须在施工合同内容中列明。

  结构自防水只有对标混凝土的全寿命周期的耐久性能保护才更有生命力。目前,工程界对结构自防水材料系统的认识还处于初级阶段,对混凝土在水泥水化全过程各种微观缺陷智能自修复认识不足,加之各种复杂外部因素的影响,均对高品质结构自防水系统的健康发展提出严峻的挑战。

  随着混凝土的商品化,各商混厂材料配比生产的多元化,结构自防水的后处理工作量往往加大,致使后续装修等施工组织进度滞后,甚至造成返工。因此,为提高质量品质,我国自主研发高品质的结构自防水各系统材料势在必行。

  实际上,随着混凝土材料的商品化,混凝土结构自防水系统并非一成不变,而是需要与时俱进,不断向高质量方向健康发展。高质量的结构自防水系统尚需在混凝土材料系统方面进行深入研究、自主研发,在动态调整优化和完善综合功能上优化改进。

  经反复研究试验发现,通过固废再利用植入微量元素对混凝土内部进行梯度优化调节,可以有效地改良混凝土内部微循环环链系统,取得高强、超韧等效果,从而推动我国混凝土自防水技术向高质量、多功能、智能化、多用途方向可持续健康发展。

  (作者:陈峰,山西工程科技职业大学建筑工程学院副院长;高德财,海南省建筑防水协会常务副会长、专家委员会主任;易举,深圳市防水行业协会专家委员会副主任)

  本文原载于《中国建材报》8月1日11版

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