提高建筑物結(jié)構(gòu)混凝土抗裂和抗?jié)B性能,是根治建筑物滲漏的關(guān)鍵
摘 要 建筑物的滲漏是一個普遍現(xiàn)象,它直接影響到建筑物工程質(zhì)量和使用壽命。為了解決滲漏問題,建筑設(shè)計師對建筑物防水一般采用 “結(jié)構(gòu)防水”和“外防水”相結(jié)合,即“剛”、“柔”結(jié)合的防水模式。然而,“結(jié)構(gòu)防水”的三大誤區(qū),使其起不到應(yīng)有的作用,嚴(yán)重影響工程使用壽命。武漢工程大學(xué)研制的WHDF混凝土增強(qiáng)密實(抗裂)劑,能有效改善結(jié)構(gòu)混凝土抗裂和抗?jié)B性能,從根本上解決混凝土的滲漏問題,從而提高建筑物的使用壽命。
關(guān)鍵詞 建筑物 滲漏 混凝土 抗裂 抗?jié)B
建筑物的滲漏是一個普遍現(xiàn)象,早在2005年建筑管理部門曾對商品住宅的滲漏進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計:有20%左右的樓盤新房開始滲漏,有60%左右的樓盤滲漏從3~5年開始。任何一種建筑物,不管是商品住宅,還是市政工程,不管是地上建筑,還是地下建筑,其結(jié)構(gòu)混凝土的抗裂和防水直接影響到建筑物的滲漏,直至工程的使用壽命。為了解決滲漏問題,建筑設(shè)計師對建筑物防水的設(shè)計方法一般是采用結(jié)構(gòu)混凝土防水(俗稱“結(jié)構(gòu)防水”)和“外防水”相結(jié)合,即“剛”、“柔”結(jié)合的防水模式?!敖Y(jié)構(gòu)防水”就是在結(jié)構(gòu)混凝土中摻用若干抗裂和防水的外加劑,旨在提高結(jié)構(gòu)混凝土自身的抗裂性能、密實性能以及安定性能,從而阻止混凝土的腐蝕和鋼筋的銹蝕,提高其耐久性,這種通過混凝土自身的防水,也稱為剛性防水;“外防水”就是緊靠結(jié)構(gòu)混凝土層,用油氈瀝青或橡膠卷材做一防水層,以克服結(jié)構(gòu)混凝土不密實或因剛性變形產(chǎn)生裂縫時的滲漏,這種有機(jī)物防水層亦稱之為柔性防水。
“結(jié)構(gòu)防水”的三大誤區(qū),使建筑物的滲漏直接影響其使用壽命
建設(shè)部副部長仇保興前不久透露,中國是世界上每年新建建筑量最大的國家,每年中國消耗全球一半的鋼鐵和水泥用于建筑業(yè),但這些建筑物只能持續(xù)25-30年。據(jù)資料顯示,英國建筑的平均壽命達(dá)到132年,美國的建筑平均壽命達(dá)74年。
影響建筑物使用壽命的因素諸多,據(jù)專家們統(tǒng)計分析,僅結(jié)構(gòu)混凝土的侵蝕一項破壞度達(dá)60%以上。耐久性研究專家認(rèn)為:所有環(huán)境對混凝土的侵蝕都是從混凝土產(chǎn)生裂縫或其不密實引起的。如果混凝土無裂縫,且非常密實,水、空氣(氧氣)、氯離子等不能滲入混凝土內(nèi),鋼筋就不會發(fā)生銹蝕反應(yīng);如果酸、堿等離子和二氧化碳不能滲入混凝土內(nèi),混凝土中活性離子的置換反應(yīng)和碳化反應(yīng)就不會發(fā)生,混凝土的腐蝕也無從產(chǎn)生。換言之,結(jié)構(gòu)混凝土產(chǎn)生裂縫或不密實,就會出現(xiàn)液體和氣體的滲漏,引起結(jié)構(gòu)混凝土的侵蝕,從而降低建筑物的使用壽命。
建筑物滲漏的原因是“結(jié)構(gòu)防水”和“外防水”出現(xiàn)了問題,而問題的核心是“結(jié)構(gòu)防水”。目前,在“結(jié)構(gòu)防水”方面存在三大誤區(qū):一是“結(jié)構(gòu)防水”技術(shù)要求的定位誤區(qū),部分人認(rèn)為“結(jié)構(gòu)防水”主要取決于混凝土的密實性,因此,設(shè)計師在防水方面提出的技術(shù)指標(biāo)只是抗?jié)B等級,即抗?jié)B等級達(dá)到P8就行了。事實上混凝土無論怎么密實,只要產(chǎn)生了裂縫,它就無密實可言了,滲漏是必然的。因此“結(jié)構(gòu)防水”必須以抗裂為前提防止,設(shè)計師在“結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)”方面應(yīng)提出相應(yīng)的抗裂技術(shù)指標(biāo); 二是“結(jié)構(gòu)防水”的投入成本誤區(qū),一般應(yīng)用在“結(jié)構(gòu)防水”方面的外加劑費(fèi)用,對于民建工程而言,占總工程費(fèi)用的(1~2)%,對于水工、交通及市政工程,僅占總工程費(fèi)用的1%左右,大部分工程管理者認(rèn)為采用了“結(jié)構(gòu)防水”,增大了工程成本。其實不然,工程直接成本提高了(1~2)%,可降低工程綜合成本50%左右,何樂而不為。因為做好了“結(jié)構(gòu)防水”,可降低工程建筑物60%的破壞度,確保工程使用壽命達(dá)到設(shè)計要求的70年,提高工程使用壽命200%; 三是“結(jié)構(gòu)防水”應(yīng)用的防水材料誤區(qū),傳統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)防水”使用的防水材料是膨脹劑。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究發(fā)現(xiàn),膨脹劑的補(bǔ)償收縮理論難以成立??萍既請?009年11月10日對膨脹劑進(jìn)行了相關(guān)報導(dǎo):“據(jù)專家介紹,在技術(shù)方面,混凝土膨脹劑主要作用機(jī)理是通過自身體積的膨脹來補(bǔ)償混凝土的收縮,從而達(dá)到混凝土抗裂的目的。但實驗表明,膨脹劑膨脹的時間與混凝土收縮的時間不同步,不能有效起到抗裂的作用。另一方面,部分利欲熏心的生產(chǎn)企業(yè)采用粉煤灰、礦渣粉、石灰石粉、明礬石粉等廉價材料,甚至用普通石粉冒充膨脹劑,以低于正規(guī)膨脹劑生產(chǎn)成本的價格,用不正當(dāng)競爭手段擾亂市場。因此,現(xiàn)在普遍使用的膨脹劑(假膨脹劑更是不值一提),不能真正有效解決建筑工程結(jié)構(gòu)混凝土的抗裂和防水問題,還要依靠結(jié)構(gòu)混凝土的外防水(如采用的油氈瀝青、橡膠卷材)來維持。而這些材料在潮濕的環(huán)境中使用3~5年就被腐蝕而失去作用,結(jié)果使混凝土工程滲水,導(dǎo)致工程出問題,嚴(yán)重影響工程的使用壽命。”
正是上述“三大誤區(qū)”使60%左右的樓盤3~5年后就開始滲漏,3年以后,工程已過了保質(zhì)期,滲漏問題誰也不管,受害的是國家和廣大業(yè)主,這也是膨脹劑既無作用,又能維持到今天的原因之一。值得告誡大家的是:20%左右的新樓盤開始滲漏,它表明這些樓盤不僅“結(jié)構(gòu)防水”不起作用,就連“外防水”也根本沒起作用。
提高建筑物結(jié)構(gòu)混凝土抗裂和抗?jié)B性能,是根治建筑物滲漏的關(guān)鍵
從建筑設(shè)計師“剛?cè)帷苯Y(jié)合的防水模式的設(shè)計理念可以看出:柔性防水層是有機(jī)物,必然存在著老化問題,因此欲通過“外防水”來使建筑物達(dá)到50年以上的使用壽命是絕對不可能的。同時“外防水”的作用是克服結(jié)構(gòu)混凝土不密實或因剛性變形產(chǎn)生裂縫時的滲漏,那么,讓結(jié)構(gòu)混凝土密實且少產(chǎn)生裂縫或不產(chǎn)生裂縫,不正是減輕“外防水”壓力或去掉“外防水”層的有效途徑嗎?因此提高建筑物結(jié)構(gòu)混凝土的抗裂和抗?jié)B性能,是根治建筑物滲漏的關(guān)鍵。
要提高結(jié)構(gòu)混凝土的抗裂和抗?jié)B性能,必須協(xié)調(diào)工程建設(shè)的各個環(huán)節(jié)。首先工程設(shè)計單位應(yīng)對結(jié)構(gòu)混凝土規(guī)定抗裂方面的相關(guān)技術(shù)指標(biāo),以杜絕不起作用的或偽劣的產(chǎn)品,濫竽充數(shù),混入抗裂防水材料市場;工程建設(shè)單位應(yīng)對現(xiàn)有的抗裂防水材料進(jìn)行考察和篩選,將性價比符合設(shè)計要求的材料費(fèi)用進(jìn)入工程概算,確保其可實施性;工程施工單位,根據(jù)設(shè)計要求和投標(biāo)的價位采購抗裂防水材料,保質(zhì)保量地進(jìn)行施工;監(jiān)理單位及各級建管部門實施相應(yīng)的監(jiān)督功能,定期或不定期地對材料進(jìn)行抽樣檢測,確保工程質(zhì)量。
混凝土抗裂是一個世界級的難題。混凝土產(chǎn)生裂縫的影響因素諸多,但其主要原因有三個:溫度變化、干縮和不均勻沉降。溫度變化和干縮將會引起混凝土的收縮,在混凝土表面引起拉應(yīng)力,而在內(nèi)部或下表面引起壓應(yīng)力,因此會引起表面裂縫。而不均勻沉降將會使混凝土全斷面受拉,從而可能引起貫穿性裂縫。無論是表面裂縫,還是貫穿性裂縫都將對混凝土工程的安全和耐久性帶來不利的影響。通常,前者稱之為非結(jié)構(gòu)性裂縫(或收縮裂縫),后者稱之為結(jié)構(gòu)性裂縫。結(jié)構(gòu)性裂縫的防止要通過設(shè)計和施工等環(huán)節(jié)完成。非結(jié)構(gòu)性裂縫一般在完善混凝土配合比的前提下,通過摻用抗裂材料,提高混凝土自身的抗裂性能來克服。
混凝土產(chǎn)生收縮性裂縫的原因很多,但最主要的原因是由于混凝土在自身和各種外界因素作用下產(chǎn)生收縮變形所致。這種收縮變形在約束的限制下,使混凝土內(nèi)產(chǎn)生與收縮方向相反的分布拉應(yīng)力,當(dāng)這種分布應(yīng)力在某個斷面積蓄到一定
武漢工程大學(xué)研制的WHDF混凝土增強(qiáng)密實(抗裂)劑 (簡稱WHDF),從水泥水化研究入手,通過促進(jìn)水泥水化程度,優(yōu)化水化產(chǎn)物,協(xié)同激發(fā)活性混合材料與Ca(OH)2進(jìn)行二次水化,使混凝土在抗壓強(qiáng)度弱有增長的前提下,抗拉強(qiáng)度和極限拉伸值增長(15~20)%,彈性模量下降(5~10)%,早期水化熱明顯下降,且最大峰值后延24小時,早期干縮值下降30%以上,抗?jié)B等級≥P12,能有效提高了混凝土的抗裂和抗?jié)B性能。
WHDF被鑒定為國際先進(jìn)水平,先后獲省科技進(jìn)步一等獎,國家重點新產(chǎn)品,建設(shè)部推廣的新技術(shù),科技部國家火炬攻關(guān)計劃等殊榮,廣泛應(yīng)用于水利、水電、鐵道、公路、市政及民建等領(lǐng)域,所用之處,均無收縮性裂縫產(chǎn)生,且抗?jié)B等級均>P12。十余年的工程應(yīng)用證明,摻WHDF的結(jié)構(gòu)混凝土抗裂和抗?jié)B性能好,能有效改善建筑物的滲漏問題。
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