淺析結(jié)構(gòu)自愈合防水混凝土在地下建筑中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

霍紅利 郭聰 喬君慧 霍龍

近年來，我國(guó)的地下建筑滲漏率居高不下，建筑滲漏不但影響到百姓的正常生活，且對(duì)房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)的名聲信譽(yù)也造成了負(fù)面的影響，最終還對(duì)我國(guó)的建筑質(zhì)量形成了負(fù)面的影響。傳統(tǒng)薄膜卷材類防水層由于“串水”問題、搭接縫多、基礎(chǔ)筏板樁頭防水難處理、防水層易被破壞等問題，容易導(dǎo)致防水失敗。結(jié)構(gòu)自愈合防水則可從建筑結(jié)構(gòu)本身開始解決防水的問題，這樣既解決了建筑防水問題，又可以提升建筑混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，值得大力推廣應(yīng)用。

1 近年地下建筑滲漏的情況

據(jù)中國(guó)建筑防水協(xié)會(huì)2012年9月的統(tǒng)計(jì)，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)65%的新建房屋投入使用1～2年內(nèi)都會(huì)出現(xiàn)不同程度的滲漏，滲漏水占房地產(chǎn)質(zhì)量投訴的65%，65%的建筑防水工程6～8年后需要翻新。65%的滲漏率已超過新中國(guó)歷史上滲漏最嚴(yán)重時(shí)期（1988年）60%的警戒線[1]，也因此出現(xiàn)被廣為傳說的防水界“3個(gè)65%”的說法。

根據(jù)2014年7月4日，中國(guó)建筑防水協(xié)會(huì)與北京零點(diǎn)市場(chǎng)調(diào)查與分析公司聯(lián)合發(fā)布《2013年全國(guó)建筑滲漏狀況調(diào)查項(xiàng)目報(bào)告》顯示：抽樣調(diào)查涉及全國(guó)28個(gè)城市、850個(gè)社區(qū)，共計(jì)勘察2 849棟樓房，訪問3 674名住戶。抽樣調(diào)查了建筑屋面樣本2 849個(gè)，建筑屋面樣本中有2 716個(gè)出現(xiàn)不同程度滲漏，滲漏率達(dá)到95.33%；抽樣調(diào)查了地下建筑樣本1 777個(gè)，地下建筑樣本中有1 022個(gè)出現(xiàn)不同程度滲漏，滲漏率達(dá)到57.51%；抽樣調(diào)查了住戶樣本3 674個(gè)，住戶樣本中有1 377個(gè)出現(xiàn)不同程度滲漏，滲漏率達(dá)到37.48%。實(shí)際上建筑地下室的滲漏率是高于80%的，甚至有“十有九漏”的說法，個(gè)別城市如重慶、無(wú)錫等地，地下建筑滲漏率為100%[2]。居高不下的建筑滲漏率令人堪憂。

2 地下建筑滲漏的危害

2.1 影響感觀效果

建筑滲漏后，在室內(nèi)陰濕范圍往往會(huì)黃變或霉變，因此，滲漏陰濕范圍明顯和其他地方的表面顏色不一樣，大大降低了室內(nèi)的感觀效果。

2.2 影響正常使用

當(dāng)建筑滲漏到一定程度，或者滲漏水流量較大的時(shí)候，就不只是影響表面感觀效果的問題，而是影響到室內(nèi)空間的正常使用。

2.3 影響人的身體健康

由于建筑場(chǎng)地的地質(zhì)條件不同，地下水所含物質(zhì)也有所不同，有些處在淤泥質(zhì)或者藻澤地、臭水溝流域，地下水就會(huì)發(fā)臭、受到污染，甚至有些特殊土壤中含有氡等致癌放射性的惰性氣體，一旦地下建筑滲漏，土壤及地下水中的污染物就會(huì)被水帶入到室內(nèi)，從而會(huì)嚴(yán)重的影響人的身體健康。

2.4 長(zhǎng)期滲漏導(dǎo)致鋼筋銹蝕、混凝土劣化，縮短建筑壽命，影響結(jié)構(gòu)安全

眾所周知，長(zhǎng)期處于滲漏狀態(tài)的建筑，會(huì)導(dǎo)致混凝土建筑滲漏范圍的鋼筋產(chǎn)生氧化和銹脹（鋼筋銹蝕、體積膨脹）。鋼筋在銹蝕過程中（見圖1），會(huì)導(dǎo)致鋼筋的有效尺寸減小，鋼筋銹脹還會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)裂縫增大，滲漏加重，從而進(jìn)入“混凝土開裂→滲漏→鋼筋銹蝕→混凝土裂縫加大→進(jìn)一步滲漏”的惡性循環(huán)中，最終導(dǎo)致鋼筋有效尺寸減小，混凝土劣化，引發(fā)結(jié)構(gòu)安全問題，縮短建筑壽命。尤其在海邊或地下水氯離子含量較高的地區(qū)，地下建筑滲漏對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響更為嚴(yán)重。建筑滲漏已成為除建筑結(jié)構(gòu)之外影響建筑質(zhì)量的第2大問題，也被稱為“建筑癌癥”[3]。

3 地下建筑滲漏的原因

導(dǎo)致地下建筑滲漏的原因有很多，宏觀來說，主要體現(xiàn)在2個(gè)方面：一是建筑結(jié)構(gòu)本身的問題，即建筑結(jié)構(gòu)層混凝土的標(biāo)號(hào)、厚度、鋼筋保護(hù)厚度、混凝土的配合比、混凝土的生產(chǎn)（水泥、砂子、石子、外加劑的選擇）到混凝土的施工、養(yǎng)護(hù)等等；二是建筑防水層的問題，即防水方案的設(shè)計(jì)到選材、施工、技術(shù)等等，只要有一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都有可能導(dǎo)致地下建筑出現(xiàn)滲漏。

通過經(jīng)歷了大量滲漏項(xiàng)目的維修工作，發(fā)現(xiàn)地下建筑滲漏的部位主要集中在地下室的后澆帶接縫、混凝土施工縫、混凝土裂縫及疏松、漏振部位，還有外墻穿墻拉桿螺栓和穿墻管根也容易存在滲漏問題。

簡(jiǎn)單地說，地下建筑滲漏需要同時(shí)滿足3個(gè)條件：一是地下建筑周圍有水，即較高的地下水位或者下雨、綠化澆水、水管滲漏水等水源；二是地下建筑的防水層失效，起不到防水的作用，即防水層有破口或者施工不到位，導(dǎo)致水穿過防水層，并在防水層與混凝土結(jié)構(gòu)表面之間流串開來（卷材串水）；三是地下建筑的混凝土結(jié)構(gòu)存在滲水通道，即混凝土結(jié)構(gòu)本身存在裂縫、疏松、漏振等不密實(shí)的問題，水可以隨意穿過混凝土結(jié)構(gòu)。

因此，筆者認(rèn)為“水”是檢驗(yàn)地下建筑質(zhì)量最直接、最好、最簡(jiǎn)單的方法和工具。

4 結(jié)構(gòu)自防水的重要性

通過上述地下建筑滲漏的原因可以看出，地下建筑的質(zhì)量很容易被“水”驗(yàn)證是否存在缺陷，只要混凝土結(jié)構(gòu)足夠密實(shí)，是能起到很好的防水作用的，因此，可以說結(jié)構(gòu)做到自防水的功能則是提升混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量最簡(jiǎn)單的途徑。

結(jié)構(gòu)是根本，所有包在結(jié)構(gòu)外側(cè)的做法層都是輔助層，如卷材層、砂漿層、保溫層、涂料層、裝飾層等，都是在結(jié)構(gòu)層以外的做法層。這些做法層很容易出現(xiàn)施工不到位、施工過程中被破壞、容易老化等問題，一旦這些結(jié)構(gòu)以外的做法層出現(xiàn)問題，防不住水的時(shí)候，水就會(huì)直接接觸到結(jié)構(gòu)層，且容易形成“串水”，由結(jié)構(gòu)層以外的做法層的“點(diǎn)”進(jìn)水變成“大面積”的結(jié)構(gòu)層接觸水，甚至整個(gè)地下建筑都被“泡在水中”，最終水還是會(huì)從結(jié)構(gòu)層的薄弱部位滲入到室內(nèi)，形成不同程度的滲漏問題。由此可見，結(jié)構(gòu)自防水功能的必要性和重要性是顯而易見的。

5 何以實(shí)現(xiàn)良好的結(jié)構(gòu)自防水功能

要做到混凝土結(jié)構(gòu)自防水，主要是控制混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫和混凝土的質(zhì)量，而混凝土的質(zhì)量控制因素有很多，從建筑結(jié)構(gòu)混凝土的配合比到混凝土的原材料（砂、石骨料、水泥、摻和料等膠凝材料）、外加劑（減水劑、膨脹劑、防水外加劑等）到混凝土的生產(chǎn)、施工、養(yǎng)護(hù)等。如何控制混凝土裂縫及混凝土的質(zhì)量問題，是一門學(xué)術(shù)課題，涉及的范圍廣、內(nèi)容多，因此本文僅闡述結(jié)構(gòu)自防水的種類及選型方面內(nèi)容。

常見的結(jié)構(gòu)自防水類型主要有P6、P8等抗?jié)B混凝土防水，自密實(shí)混凝土防水，結(jié)構(gòu)自愈合混凝土防水等。

P6、P8等抗?jié)B混凝土?？?jié)B混凝土是指抗?jié)B等級(jí)等于或大于P6級(jí)的混凝土?？?jié)B混凝土按抗?jié)B壓力不同分為P6、P8、P10、P12。抗?jié)B混凝土通過摻用引氣型外加劑，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生不連通的氣泡，截?cái)嗝?xì)管通道，改變孔隙結(jié)構(gòu)，提高混凝土的密實(shí)度，改善孔隙結(jié)構(gòu)，從而減少滲透通道，提高抗?jié)B性。對(duì)于結(jié)構(gòu)防水而言屬于靜態(tài)防水（見圖2）。

自密實(shí)混凝土。自密實(shí)混凝土是通過控制混凝土的配合比，使用高效減水劑和添加膨脹劑，降低粗骨料粒徑，提高砂率，使混凝土增加流動(dòng)性，在自身重力作用下，能夠流動(dòng)、密實(shí)，即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時(shí)獲得很好均質(zhì)性，并且不需要附加振動(dòng)的混凝土。對(duì)于結(jié)構(gòu)防水而言屬于靜態(tài)防水。

結(jié)構(gòu)自愈合防水混凝土。結(jié)構(gòu)自愈合防水混凝土是模仿動(dòng)物的組織結(jié)構(gòu)受創(chuàng)傷后的再生，恢復(fù)機(jī)理，通過借助活性化學(xué)物質(zhì)，使混凝土內(nèi)未發(fā)生水化反應(yīng)的水泥顆粒在遇到水后，進(jìn)一步發(fā)生水化反應(yīng)，生成不溶于水的針狀晶體，填充混凝土中的毛細(xì)孔和細(xì)小裂縫，阻止水分子通過，從而使混凝土變得更密實(shí)，達(dá)到自愈合功能。對(duì)于結(jié)構(gòu)防水而言屬于動(dòng)態(tài)防水，可以通過添加外加劑或混凝土表面涂刷形式實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)自愈合功能（見圖3）。

對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)自防水而言，優(yōu)選的類型明顯是結(jié)構(gòu)自愈合混凝土，“王鐵夢(mèng)法”表明混凝土裂縫是不可避免的?；炷两Y(jié)構(gòu)在形成過程中，因溫度和濕度變化引起的體積變形會(huì)產(chǎn)生非荷載裂縫（溫度裂縫）?；炷两Y(jié)構(gòu)在形成后，因結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)沉降及自重引起的形狀變形會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)自重荷載裂縫（變形縫）。且混凝土結(jié)構(gòu)在現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，往往會(huì)受到天氣、溫度、施工工藝、工人施工水平及責(zé)任心、管理人員的技術(shù)能力及責(zé)任心等因素影響（如混凝土現(xiàn)場(chǎng)加水?dāng)嚢?、漏振、養(yǎng)護(hù)不及時(shí)、措施不到位等問題），都會(huì)導(dǎo)致混凝土容易出現(xiàn)溫度裂縫或應(yīng)力裂縫。

結(jié)構(gòu)自愈合防水混凝土則可以彌補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)因裂縫導(dǎo)致滲漏的問題，因?yàn)樗鼘儆趧?dòng)態(tài)的防水，即使混凝土后期產(chǎn)生細(xì)小裂縫，有水或水汽的情況下能實(shí)現(xiàn)混凝土裂縫自愈合功能，使混凝土變得更密實(shí)，從而達(dá)到防水效果。HC—WH結(jié)構(gòu)自愈合防水外加劑和HC—S結(jié)構(gòu)自愈合防水涂刷系統(tǒng)，可以做到混凝土裂縫自愈合效果，這自愈合能力在世界上是最高的?；炷两Y(jié)構(gòu)做到自防水功能后，地下建筑的防水問題即可迎刃而解，就不用擔(dān)心外包卷材串水、漏水的問題了。

6 結(jié)構(gòu)自愈合防水的優(yōu)勢(shì)

眾所周知，傳統(tǒng)薄膜類卷材防水最大的弊端在于“串水”，漏水在后期容易出現(xiàn)，其次是卷材與卷材間的搭接縫多，再次是防水層厚度較薄，容易被刺破，最后是基礎(chǔ)筏板樁頭位置的防水很難處理到位，且薄膜卷材類防水屬于有機(jī)類材料，容易出現(xiàn)老化失效的問題。結(jié)構(gòu)自愈合防水混凝土則很好地解決了薄膜類防水的諸多問題。

首先結(jié)構(gòu)自愈合防水屬于混凝土結(jié)構(gòu)自防水，結(jié)構(gòu)板厚度有多厚防水層就是多厚，解決了薄膜卷材類防水層的厚度及易被破壞的問題。其次整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)層都是防水層，直接接觸土體、水體，若混凝土有缺陷前期即可發(fā)現(xiàn)，提前采用自愈合修補(bǔ)系統(tǒng)處理，或者混凝土結(jié)構(gòu)自己自愈合解決滲漏的問題，這解決了薄膜類防水易出現(xiàn)“串水”的問題。且由于整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)層作為防水層，隨結(jié)構(gòu)混凝土澆筑完畢而實(shí)現(xiàn)防水功能，也解決了基礎(chǔ)筏板樁頭位置的防水處理難問題。另外，結(jié)構(gòu)自愈合防水是通過混凝土結(jié)構(gòu)層實(shí)現(xiàn)防水功能，屬于無(wú)機(jī)類材料，其耐久性與混凝土結(jié)構(gòu)同壽命，也解決了薄膜類防水層的易老化失效的問題。結(jié)構(gòu)自愈合防水外與薄膜類卷材防水對(duì)比的優(yōu)勢(shì)對(duì)比見表1。

7 結(jié)構(gòu)自愈合防水的效果

結(jié)構(gòu)自愈合防水的效果無(wú)論是從實(shí)驗(yàn)室結(jié)果的數(shù)據(jù)還是實(shí)際項(xiàng)目的效果，都顯示出優(yōu)越的防水效果，從實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)看，結(jié)構(gòu)自愈合混凝土防水具有超強(qiáng)的裂縫自愈合能力（見圖4—5）。

另外，在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)（北京南鑼鼓巷—玉河四合院）用施工過程中剩余的自愈合防水混凝土做的水池破壞自愈合能力實(shí)驗(yàn)，更能直觀地看出混凝土裂縫自愈合防水的超強(qiáng)能力（見圖6—9）。

我國(guó)從20世紀(jì)90年代以后從國(guó)外開始引進(jìn)混凝土裂縫自愈合的技術(shù)，并從三峽大壩開始在水利水電工程上應(yīng)用，然后向公路隧道、地鐵、橋梁、電廠、市政污水及商業(yè)民用建筑推廣應(yīng)用，例如：云南水麻高速隧道、北京地鐵復(fù)八線、廣東嶺澳核電站地下室、北京懷柔污水處理廠、北京康寧二期生產(chǎn)用水儲(chǔ)水池、北京溫哥華森林別墅群地下室、北京玉河四合院地下室、深圳平安金融中心（北塔）地下室、天津華潤(rùn)橡樹灣地下室等。

8 結(jié)語(yǔ)

鑒于我國(guó)近年來地下建筑滲漏率居高不下的現(xiàn)狀，建筑滲漏不但影響到百姓的正常生活，且對(duì)房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)的名聲信譽(yù)也造成了負(fù)面的影響，最終還對(duì)我國(guó)的建筑質(zhì)量形成了負(fù)面的影響。由于公之于媒體的滲漏案例越來越多，引起了政府的高度關(guān)注。2013年10月住建部發(fā)布《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于深入開展全國(guó)工程質(zhì)量專項(xiàng)治理工作的通知》（建質(zhì)[2013]149號(hào)），將滲漏列入建筑工程質(zhì)量通病之首，并規(guī)劃用5年時(shí)間進(jìn)行重點(diǎn)專項(xiàng)治理。

為了解決建筑滲漏這一令人頭痛的問題，碧桂園已把結(jié)構(gòu)自愈合防水系統(tǒng)列入了自己企業(yè)“SSGF工法體系”作為建筑產(chǎn)業(yè)化、工業(yè)化創(chuàng)新技術(shù)的重要組成部分，萬(wàn)科也開始把自愈合防水系統(tǒng)作為行業(yè)領(lǐng)先的防水技術(shù)在今后的項(xiàng)目推廣使用。

因此，可以說技術(shù)先進(jìn)、可靠、穩(wěn)定、耐久、環(huán)保和卓越的防水性能的結(jié)構(gòu)自愈合防水，是從根本上解決地下建筑防水問題的步伐，也是提升混凝土建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量的簡(jiǎn)單途徑，值得大力推廣應(yīng)用。但結(jié)構(gòu)自愈合防水是靠混凝土結(jié)構(gòu)自防水，屬于剛性防水，在反復(fù)變形或位移的部位中（如沉降縫、伸縮縫等部位）的防水效果不是很理想，這些部位需要配合柔性的防水措施則可實(shí)現(xiàn)完美的防水效果。