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【科普】建筑防水科学

作者:   来源:东方雨虹   分类:防水技术   更新时间:2014-07-24   浏览次数:5522


 

        建筑防水是一门综合应用科学。复杂的建筑结构、多变的建筑风格、不同的地质水文和气候条件,材料和工法的选用必须因地制宜。从原料选择、产品研发、应用验证、质量控制、销售顾问、物流供应、工程施工到善后维护,每个环节都需要人们认真对待,用系统思维、系统产品、系统技术、系统组织架构和专业人员配置来解决防水问题。

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一、大自然的馈赠,要善加利用

沥青——源自自然的馈赠


 

        沥青,大自然在亿万年前为人类留下的珍贵礼物,现代防水事业不可多得的环保材料。沥青源自石油,以其获取方式而被命名。地下石油层随地质迁移而曝露于地表层,经过长期挥发与氧化形成沥青湖,被称作天然沥青;而通过人工对石油进行提炼后留下的蒸馏残渣,便是石油沥青。因提炼方式不同,石油沥青的性质和标号也各不相同。在古代,天然沥青是沥青的主要来源;但在今天,石油沥青崭露头角,凭借发达的物流体系流转于工厂的高温储罐之间,延续着沥青几千年的使命。

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沥青防水——三千多年的传承


 

        作为一种性质优良的防水材料,沥青的应用历史几乎是人类文明发展史的一面镜子。时光回溯到公元前1200年,在天然沥青储量丰富的美索不达米亚地区,人们已经懂得将沥青涂抹于陶器和船体之外,用于装饰和防水的用途,他们还在粘土砖中使用沥青作为天然的粘合剂。在古巴比伦空中花园和中国古长城等古代建筑奇迹中,沥青被作为防水剂、密封剂和粘合剂而广泛使用。尤其是古巴比伦道路遗址中,科学家惊奇的发现在路面石板和烧过的砖面之间,有着沥青涂抹的痕迹,这种结构可以被称为现代混凝土公路的雏形。

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解构沥青——流动的黑色精灵


 

        人类发现和应用沥青的历史极为悠久,但直到十八世纪之后,人类才在现代先进的显示仪器的帮助下逐渐揭开沥青的神秘面纱。沥青,一种富含沥青质、胶质和油脂的黑褐色粘稠物质,天然拥有作为防水材料的6大特性:1.热塑性材料,可以热焊接;2.惰性基团居多,不易老化;3.富含憎水基团;4. 结构致密,水分子无法穿透;5具有天然流动性,有一定的自愈能力;6.具有极强的粘性,是天然的粘合剂。1927年澳大利亚的托马斯·帕内尔博士开始了历史最长时间的沥青滴落实验,在之后的80多年间共见证了9滴沥青的滴落,以最直观的方式向世人证明了沥青是一种粘性极强、高度致密并在常温下具有流动性的物质,成为沥青研究史上的一座丰碑。

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SBS改性——孕育沥青的新生


 

        现代建筑结构复杂,防水要求高,在天然沥青难以招架之时,SBS沥青改性剂应运而生。SBS沥青改性本质是通过向塑性的沥青中添加橡胶性质的SBS材质,使沥青的稳定性、机械性能和耐老化性能得到大幅提升。借助高倍显微镜,我们可以看到SBS材质在沥青中一系列物理反应与化学交联。颗粒状的SBS在融入沥青后会吸收油脂溶胀,体积扩大9倍,不但会将沥青质包裹其中,并相互链接形成一个稳定的空间网络。经过胶体磨的反复研磨和混合,使SBS颗粒更加细腻、质地更加均匀,SBS改性沥青材料的性能更加稳定。

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二、沥青应用——尊重科学,防水需要脚踏实地

粘接——沥青与混凝土的相逢


 

          沥青与混凝土是现代防水体系中一对默契的搭档,在热火中紧紧相拥。熔融成液态的改性沥青,将空气挤出,浸润到混凝土表面凹凸不平的孔隙中,使沥青与混凝土凹槽形成牢固的物理铆合,与相互分子间的色散力和化学键合力共同作用,对抗外力的剪切与剥离,它们将在未来几十年中将一直保持这样的姿态,历久弥实。

       而改性沥青本体材料之间,在温度和压力的作用下形成的牢固粘接,有助于形成连续完整的防水层,为建筑物有效屏蔽水的侵害。
       东方雨虹选择优质天然沥青和重交石油沥青,采用独有的配方精制成的改性沥青防水卷材,与混凝土基层密实粘接后,每100平方厘米的面积上,垂直方向用三、四个普通成人的重力也无法将其从基层上拉开。
 

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砼裂缝——见证胎基的诞生


 

        在混凝土与沥青卷材紧密结合后,混凝土调皮的本性开始显露。温度、荷载和不均匀沉降,使混凝土表面的裂缝持续发生,对防水层构成威胁。一旦混凝土表面开裂,裂缝将向与之紧密粘接的匀质防水材料层延伸并最终将其拉断,这就是“零延伸断裂原理”。
        在改性沥青片材中间设置一道胎基加强,可以很好地对抗零延伸断裂对防水层的伤害。具有抗拉强度的胎基能够阻止裂缝继续延伸,使防水构造的功能得以存续。而被改性沥青料浸透的胎基,本身也具备了防水功能。
 

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老化——与时间的赛跑


 

        除混凝土裂缝之外,所有防水材料还有一个共同的“天敌”——材料老化。当沥青材料长时间露在温度、光照、空气下时,使沥青由溶胶型向溶胶-凝胶和凝胶型转化,反映在卷材表面的宏观现象就是变硬,变脆。精良的改性可以大大提高沥青的材性,保证防水层的厚度和设置保护层避免暴露是延缓老化的必要措施。

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渗漏——违背科学的惩罚


 

       粘接原理、零延伸原理和老化原理,是防水材料结构设计和防水构造系统设计所要遵循的三大科学原理。

       由于混凝土基层和保护层会给与之紧密粘接的匀质防水材料构成威胁,表层微观损伤在防水层服役期间持续发生,直至失效。
双层或多层改性沥青卷材防水构造,每个层次都有它的使命:上下表层的沥青涂盖料作为缓冲层,延缓表层损伤及老化向防水层中间发展;上下层的胎基则阻止了损伤的继续发生,使居于其中防水层性能得以最大程度地彰显,从而使防水层与建筑同寿命成为可能。
 
       然而,违背基本原理的市场行为正在持续发生:为了降低造价,大量工程使用无胎薄型改性沥青卷材作为主防水层,由于无法阻止零延伸断裂,渗漏最终无法避免;而出于赶工期的需要,用水泥砂浆作为卷材的粘结料,这不仅浪废了沥青的天然粘结性,并且砂浆粘结层扩大了零伸断裂的风险。而湿作业现场,由于挤出砂浆液的污染,卷材搭接面无法密实粘合,从而整个防水层也无法形成一道连续完整的屏障,建筑建成就漏的情况时有发生。这是对违背科学原理行为的必然惩罚。
 

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三、系统防水——善待建筑,防水没有那么简单



        建筑防水是一门综合应用科学。复杂的建筑结构、多变的建筑风格、不同的地质水文和气候条件,材料和工法的选用必须因地制宜。从原料选择、产品研发、应用验证、质量控制、销售顾问、物流供应、工程施工到善后维护,每个环节都需要人们认真对待,用系统思维、系统产品、系统技术、系统组织架构和专业人员配置来解决防水问题。

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