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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:13160

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            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??帕W吹腟BS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?;げ惚苊獗┞妒茄踊豪匣谋匾胧?。

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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?;げ慊岣胫裘苷辰拥脑戎史浪牧瞎钩赏?,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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