現(xiàn)代建筑防水材料與城市生態(tài)環(huán)境研究

周廣德（北京環(huán)益美高分子聚合物研究所，北京101113）

工業(yè)與城市快速發(fā)展，推動(dòng)了全球經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，同時(shí)，也損害了自然生態(tài)系統(tǒng)，由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、自然環(huán)境保護(hù)、生存與健康等社會(huì)民生問(wèn)題也越來(lái)越突出。

城市建筑中的防水工程大量使用化學(xué)防水材料，如JS 防水涂料、防水卷材、化學(xué)灌漿料、乳膠涂料等，這些化學(xué)防水材料，阻隔了水，也阻止了建筑與城市的水氣循環(huán)，寶貴的雨露等水氣資源不能有效利用，城市空氣異常干燥，空氣難以凈化，極大地影響了我們的健康生活。

防水材料以石油化工合成材料、大量化學(xué)助劑等為主要成分，它的有害表現(xiàn)在三個(gè)方面：一是在工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中要消耗大量的資源、排放污染物；二是使用過(guò)程，產(chǎn)品中的VOC 等有害成分，影響室內(nèi)外空氣質(zhì)量、危害人體健康和人居環(huán)境的舒適度，甚至縮短建筑物的使用壽命；三是化學(xué)合成的防水材料，性能很差、不耐老化，使用壽命短，根本無(wú)法達(dá)到與建筑物同等的使用壽命。使用壽命終止后，不能循環(huán)再利用，無(wú)論焚燒或是深埋，對(duì)土壤、水源或空氣造成長(zhǎng)期污染，嚴(yán)重危害城市與自然生態(tài)環(huán)境。

因此，我們必須重新審視現(xiàn)代城市建筑防水材料與技術(shù)，堅(jiān)持環(huán)保與健康至上的正確理念。建筑防水要多借鑒和學(xué)習(xí)祖先的建筑防水的智慧和經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，應(yīng)力求安全、健康、自然、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、可持續(xù)利用。

1 建筑防水材料與建筑防水系統(tǒng)

縱觀我國(guó)建筑發(fā)展史和人類建筑成就與失敗經(jīng)驗(yàn)，結(jié)構(gòu)自防水是建筑防水系統(tǒng)的關(guān)鍵，精巧的設(shè)計(jì)和適宜的普通材料完全能夠很好地解決建筑物的防水、防滲漏問(wèn)題。

在建筑設(shè)計(jì)、選址上，要避免在低洼、易積水地段建筑，建筑物排水設(shè)施、排澇設(shè)施及系統(tǒng)是主動(dòng)解決建筑防水問(wèn)題與城市減災(zāi)的重要手段之一，北京故宮、福建土樓、山西喬家大院等古代遺留下來(lái)的建筑，數(shù)百年至今保存完好的都江堰水利工程及70 年代的沼氣池技術(shù)和南方山區(qū)用土筑成的水庫(kù)堤壩，充分展現(xiàn)了我國(guó)古代建筑及建筑防水技術(shù)的智慧與成就。

現(xiàn)代建筑防水及防水材料，過(guò)多地依賴化學(xué)合成防水材料，無(wú)論地下、墻面、屋頂，水庫(kù)大壩，防洪堤、飲水池、污水池、人工湖泊等，都可以看到化學(xué)防水材料的身影。2010 年，全國(guó)防水行業(yè)產(chǎn)值約三千億元，從中可以看到化學(xué)防水材料的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，實(shí)在是令人十分擔(dān)憂。

城市建筑防水工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及到材料、技術(shù)、設(shè)計(jì)、施工、資源與環(huán)保等很多問(wèn)題。

1)建筑屋頂?shù)姆浪牧吓c設(shè)計(jì)

用人字形、坡形屋頂取代平面屋頂。人字形或坡形屋頂可使水的流向通暢， 不易引起滲漏、更不會(huì)造成積水或水倒流現(xiàn)象。它至少有五大好處：

（1）取材經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便，可以根據(jù)不同需求，采用水泥瓦、陶瓦、琉璃瓦、玻璃鋼瓦、彩瓦等；

（2）保溫隔熱效果好，節(jié)能環(huán)保，居住很舒適；

（3）不需使用任何化學(xué)防水材料，省工、省時(shí)、省錢；

（4）透氣調(diào)濕，有利于延長(zhǎng)建筑物的使用壽命，增加居住環(huán)境的健康與舒適度；

（5）防水功能與建筑同壽命，一勞永逸，后期維修方便，費(fèi)用很低。

平面屋頂（預(yù)制式混凝土樓板、整體現(xiàn)澆屋頂）在工程實(shí)踐中已被證實(shí)，本身水流不暢快，易積水，其防水抗?jié)B能力很差。雖然已使用防水材料進(jìn)行過(guò)防水處理，但由于化學(xué)防水材料易老化，與基層、面層裝飾材料的材性差異較大，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，水泥混凝土及預(yù)制樓板的熱脹冷縮產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變化問(wèn)題，出現(xiàn)板縫、結(jié)構(gòu)斷裂縫，而用于平面屋頂現(xiàn)有的防水涂料、防水卷材、化學(xué)灌漿料等，又難以徹底解決板縫、結(jié)構(gòu)斷裂問(wèn)題，因?yàn)榘蹇p、結(jié)構(gòu)斷裂縫隙一旦產(chǎn)生，它就會(huì)受溫度、濕度的影響而不斷收縮、膨脹變化，任何化學(xué)防水材料、灌漿材料想要徹底修復(fù)、改變它，幾乎會(huì)徒勞無(wú)功，這就是很多建筑防水材料與工程技術(shù)的誤區(qū)之一。

2)衛(wèi)生間、浴室的防水問(wèn)題

樓板、地磚、墻磚、墻角的接縫處的防滲、漏水處理，在地面施工平整、貼瓷磚時(shí)，應(yīng)確保水平流向通暢、不積水，下水道及管網(wǎng)布局設(shè)計(jì)要合理，管路排水要快，遇管路堵塞時(shí)，疏通起來(lái)方便快速；下水道連接處、管道連接接頭的密封防水要可靠。

3)地下室易滲漏、易潮濕部位的防水問(wèn)題

建筑物地下室的防水問(wèn)題應(yīng)從兩個(gè)方面來(lái)解決。一是設(shè)計(jì)與構(gòu)造上，特別是從地面垂直向下較深的地下建筑，有條件的地方，在建筑地下室的最底部采用水窖式構(gòu)造設(shè)計(jì)，可以將建筑物周圍聚集的水氣導(dǎo)入水窖內(nèi)（還可將水窖用于收積雨水），水窖內(nèi)的水作為綠化用水，這樣就很好地解決了地下室的防水、防潮問(wèn)題，還解決了綠色用水問(wèn)題、一舉兩得；二是在潮濕、易滲漏部位，設(shè)計(jì)防滲、防潮層，可以采用防滲、防潮性能好，又有一定透氣性的新型JS 水泥基防水涂料和水泥滲透結(jié)晶防水砂漿構(gòu)成防水層（參考文獻(xiàn)《新型JS 防水涂料生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)》、《水泥基滲透結(jié)晶防水砂漿的材性、技術(shù)原理及施工》/www.bwjc.cn 中國(guó)保溫建材科技網(wǎng)/作者：周廣德）。

4)防水材料

自然界中，可用于防水的材料有很多，有憎水、不吸水、吸水、吸濕，有天然、人工合成、化學(xué)合成等等，幾乎自然界中所有的物質(zhì)，都可以用來(lái)防水、堵水、堵漏、止水等，只要我們懂得材料基本知識(shí)，正確合理地利用和發(fā)揮材料的特性，就可以滿足我們建筑物的防水要求。

毛細(xì)孔相通、能吸水、吸潮、透氣的材料，如果使用得當(dāng)，也是很好的防滲、漏水材料，其有些性能是化學(xué)防水材料根本無(wú)法相比的，如茅草、陶瓦、水泥瓦，甚至是粘土、石灰、石膏、水泥、混合灰漿、無(wú)機(jī)凝膠材料等。

從我國(guó)古代建筑及建筑防水技術(shù)到現(xiàn)代建筑及建筑防水技術(shù)的發(fā)展歷程及其成就，我們可以領(lǐng)悟很多道理，學(xué)到很多東西。我們的祖先們，使用茅草、瓦片、石片、粘泥、三合土、混合灰漿、豬血、桐籽油等，作為建筑防水用材料，基本上都是就地取材的天然材料為主，沒(méi)有復(fù)雜的加工過(guò)程，這些材料及其制品，具有很好的防滲漏、調(diào)濕、透氣、空氣凈化等功能，性價(jià)比、環(huán)保性、裝飾性都較好，房屋建造、施工、使用過(guò)程及建筑物拆除后，環(huán)境負(fù)荷較小，甚至可以循環(huán)再利用，比較健康和環(huán)保。

現(xiàn)代建筑及建筑防水材料經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，品種較多，JS 防水涂料（參考文獻(xiàn)《新型JS 防水涂料生產(chǎn)技術(shù)》www.bwjc.cn 中國(guó)保溫建材科技網(wǎng)，作者：周廣德）、各種防水卷材、密封膠、止水膠、堵漏劑、硅烷憎水劑等，這些都是源于石油的化學(xué)防水材料，可以達(dá)到立竿見(jiàn)影的防水、憎水效果，但穩(wěn)定性差、不抗老化，難以與建筑物同壽命，不能滿足長(zhǎng)期的防水要求，只能治標(biāo)，不能治本，反而會(huì)引起建筑出現(xiàn)更為難以根治的滲漏、結(jié)露問(wèn)題和資源浪費(fèi)、環(huán)境污染等問(wèn)題。

2 市政工程、道橋的水氣環(huán)境問(wèn)題

將來(lái)城市的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，面臨更多的問(wèn)題是自然水氣調(diào)節(jié)、空氣凈化與水氣循環(huán)、甚至是減災(zāi)問(wèn)題。城市的空氣凈化、水資源凈化、環(huán)境美化、健康生活都離不開(kāi)良好的水氣環(huán)境，在城市的地面硬化、市政工程、道橋工程建設(shè)中，在做好防水、防澇、減災(zāi)的同時(shí)，還要最大限度地保護(hù)和利用生態(tài)水氣資源，改善城市水氣環(huán)境。

良好的水氣環(huán)境對(duì)城市建筑、市政工程、道橋工程的品質(zhì)穩(wěn)定性、使用壽命等方面都是利好的?，F(xiàn)在很多的建筑外墻、市政工程、城市道橋使用乳膠類涂料、化學(xué)防水材料、石油瀝青材料等，這些材料性能差、壽命短，不吸濕、不透氣、不吸聲，影響工程質(zhì)量的穩(wěn)定性及使用壽命，還會(huì)對(duì)空氣、水源、土壤造成污染，并產(chǎn)生城市熱島效應(yīng)。

現(xiàn)澆鑄混凝土、鋼筋混凝土預(yù)構(gòu)件工程，不適合使用高封閉性防水材料或不透氣裝飾涂料，因?yàn)闊o(wú)機(jī)材料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，需要一個(gè)漸進(jìn)式的過(guò)程，基本表現(xiàn)是由弱到強(qiáng)，幾十年后，它還能保持下去；而有機(jī)化學(xué)材料的強(qiáng)度形成很快，但由于老化快、穩(wěn)定性差，其性能是由強(qiáng)到弱，幾年后就漸漸失去作用了，另外，這些高封閉性材料，會(huì)影響水泥的凝膠反應(yīng)，并完全封閉水泥毛細(xì)孔，不透氣，喪失自養(yǎng)護(hù)能力，水泥中的鹽堿等對(duì)結(jié)構(gòu)有腐蝕性的物質(zhì)不能被氧化、水解出來(lái)（參考文獻(xiàn)《多聚膠粉在干混砂漿中的應(yīng)用研究》www.zgjf.cn 中國(guó)膠粉與膩?zhàn)泳W(wǎng)/作者：周廣德），會(huì)損害結(jié)構(gòu)，這也是50 ～60 年代或古代建筑壽命長(zhǎng)，現(xiàn)代建筑壽命短的最主要原因之一。因此，城市建設(shè)各個(gè)方面的防水工程，應(yīng)充分重視設(shè)計(jì)與選材，注重防水材料及其系統(tǒng)對(duì)工程品質(zhì)、城市水氣環(huán)境改善、水氣自然良性循環(huán)的影響等。

3 防水技術(shù)

現(xiàn)代城市建筑設(shè)計(jì)、材料、施工工藝與應(yīng)用技術(shù)、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與驗(yàn)收規(guī)范不嚴(yán)謹(jǐn)，材料不匹配、建筑施工與防水施工脫節(jié)、工序紊亂、系統(tǒng)性不強(qiáng)等，導(dǎo)致很多建筑的防水工程達(dá)不到要求，經(jīng)常跑水、漏水，需要返工或維修，甚至出現(xiàn)一些新的問(wèn)題，如水氣循環(huán)障礙、墻體結(jié)露、滋生霉菌等，造成不少的防水難題。

建筑防水與施工是一個(gè)系統(tǒng)工程，應(yīng)以主動(dòng)防水理念為主，對(duì)建筑物水環(huán)境的保護(hù)與利用、防堵水問(wèn)題要有深層次的認(rèn)識(shí)，應(yīng)大力推廣綠色環(huán)保型防水材料及技術(shù)。

4 防水材料的健康、安全與環(huán)境保護(hù)

化學(xué)合成防水材料成分復(fù)雜，產(chǎn)品中的有害化學(xué)成分較多，大量用于建筑室內(nèi)外，會(huì)對(duì)人居環(huán)境和城市生態(tài)環(huán)境造成較大危害。化學(xué)防水材料所產(chǎn)生的塵埃及揮發(fā)性有害物質(zhì)(如VOC 等)，可經(jīng)呼吸道和污染皮膚而引起中毒，發(fā)生皮炎、視力模糊、眼結(jié)膜炎、胸悶、腹病、心悸、頭痛等癥狀。經(jīng)科學(xué)試驗(yàn)證明，有些防水材料中所含的3，4-苯并芘是引起皮膚癌、肺癌、胃癌和食道癌的主要原因之一。

瀝青類等防水卷材（種類有天然瀝青、石油瀝青、頁(yè)巖瀝青和煤焦油瀝青、SBS 改性瀝青防水涂料等）主要成分是瀝青質(zhì)和樹(shù)脂，其次有高沸點(diǎn)礦物油和少量的氧、硫和氯的化合物。瀝青中含有熒光物質(zhì)，其中含致癌物質(zhì)3，4-苯并芘高達(dá)2.5%～3.5%；

水性乳膠類GS 防水涂料，使用的是化學(xué)合成乳膠材料，含有苯胺等有害物質(zhì)，瀝青類、樹(shù)脂類、乳膠類材料會(huì)污染空氣、水源、使土壤板結(jié)；有機(jī)硅憎水材料，不易水解，不能沉積，其塵埃如長(zhǎng)期漂浮于水面，會(huì)嚴(yán)重污染水源。

化學(xué)防水材料的防火與安全問(wèn)題也很重要，一旦起火燃燒，會(huì)助燃并產(chǎn)生劇毒濃煙，很容易造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，其安全隱患與外墻用的保溫泡沫塑料板類似。

建筑工程上大量使用化學(xué)防水材料，會(huì)嚴(yán)重影響建筑物透氣、調(diào)濕、室內(nèi)空氣凈化和微循環(huán)功能，建筑與墻體容易結(jié)露、起霉菌，室內(nèi)人居環(huán)境的舒適度會(huì)很差，長(zhǎng)時(shí)間下去，會(huì)不斷惡化城市生態(tài)環(huán)境和破壞自然生態(tài)體系。

5 建筑防水材料與技術(shù)發(fā)展方向

化學(xué)防水材料（防水涂料、防水卷材料、灌漿料）及其相關(guān)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，更多地關(guān)注品質(zhì)、低碳、節(jié)能、安全、環(huán)保與健康問(wèn)題，一些新型的具有生態(tài)與環(huán)保、綠色健康的防水材料及技術(shù)，既能防水、防滲漏，又能透氣、調(diào)濕，是建筑防水行業(yè)的發(fā)展方向，在現(xiàn)有材料與技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)提高材料的效能與應(yīng)用水平，改進(jìn)材料性能，發(fā)揮材料性能，是我們研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)工作。