摘要：防水性能在建筑工程中具有重要作用，其优劣直接关系到房屋的使用，潮湿、发霉、渗漏水等现象严重影响居住者的健康和居住的舒适度。屋面是建筑物容易产生裂缝和渗漏的部位，据中国建筑防水协会和零点市场调查公司联合调查的数据显示，屋面渗漏率高达97.33%。国内普遍认为屋面不适合采用刚性防水，事实上恰恰相反，采用刚性防水才能有效解决混凝土的开裂和密实度问题，彻底从源头解决渗漏痛点。本文对混凝土屋面结构自防水关键技术控制进行探讨，为相关工程提供参考借鉴。
关键词：屋面结构自防水技术;混凝土和易性;抗开裂;密实度
作者单位：科洛结构自防水技术(深圳)有限公司
摘自：住房和城乡建设部主办的〈住宅产业〉
原标题：混凝土屋面结构自防水系统关键技术控制探讨
科洛结构自防水
众所周知，混凝土本身就具有防水功能，但是如果不能有效控制混凝土裂缝和提高密实度，还是会导致渗漏问题。传统方案主要是以柔性卷材等材料覆盖为主。通过30年的实践经验证明：柔性卷材很容易老化及与基层脱离、无法从根本上解决渗漏问题。用混凝土结构自防水方案只需要解决裂缝问题及提高密实度，就可以省去卷材，节省成本且减少环境的污染。关键问题是解决好对裂缝的控制和采取措施提高混凝土密实度。
01
导致屋面开裂渗漏的原因
1.水泥水化过程中水化热过高引起的混凝土开裂渗漏
水泥在水化过程中会产生热量，然而由于混凝土的散热性能并不好，再者由于大家盲目追求高强度，导致水泥用量增大，这就使得水化热急剧升高，当内外温差超过25度时，温度应力就会超过混凝土的抗拉强度，从而产生温度裂缝。调查发现，90%的屋面产生不同程度的裂缝均属于温度产生的裂缝，房屋结构之间的相互约束、温度的变化及两种材料膨胀系数的差异，使屋面与墙体产生温度内应力。
2.塑性开裂引起的渗漏
混凝土浇筑后，表面没有及时覆盖，受风吹日晒，表面游离水分蒸发过快，产生急剧的体积收缩，而此时混凝土早期强度低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。
混凝土自身具有一定的抗渗能力，在基础和屋面部分使用现浇混凝土能有效的抵抗渗漏的发生。但是由于材料质量、混凝土品种的选择、配合比配制及现场施工等因素导致混凝土凝结硬化后出现大量的开口孔隙，贯通孔隙引起的密实度降低，导致混凝土的抗渗能力差。
3.施工技术粗糙，后期维护不到位
施工现场的管理也很重要。现场施工技术工人的水平参差不齐，施工单位的培训不到位，质量责任落实不到人，都会导致质量事故频出。混凝土在浇筑过程中，施工人员振捣不充分，使得大量的气泡残留在混凝土当中，引起密实度降低。模板安装出现缝隙，产生漏浆，后期混凝土会出现蜂窝麻面露筋等现象。混凝土凝结硬化后，持续浇水养护不到位，也会影响到混凝土中水泥的水化，导致毛细孔隙的密实进程阻断，影响混凝土的强度和抗渗性。
4.和易性不好，导致的难以振捣及砂石骨料分离
混凝土的流动性能好，就容易填充模板，密实钢筋，对工人振捣要求降低。黏聚性好，就不容易出现砂石下沉水泥浆上浮及泌水现象，从而避免浇筑出来的混凝土表面出现蜂窝、孔洞、麻面问题。
5.混凝土密实度不够引起的渗漏
混凝土本身就是多孔的材料，在水化的过程中多余的水分会蒸发，从而留下空隙，如果混凝土和易性不好及振捣不到位，这些毛细孔都可能是渗漏的通道。
02
案例概况
西安理工大学一地下车库顶板上需局部加建一层车库，车库屋面面积为4200平方米，屋面设计为操场使用，原计划采用卷材防水，工期至少20天。考虑到尽量减少新增部分的荷载和不到两个月的工期，后经过充分评估论证后改为结构自防水系统。
▲设计方案
屋面采用C30、P8混凝土,结构厚度30公分，内掺科洛无机纳米抗裂防渗剂+外喷DPS，找坡层采用C15混凝土内掺3%科洛无机纳米抗裂防渗剂，省去传统卷材需
西安理工大学一地下车库顶板上需局部加建一层车库，车库屋面面积为4200平方米，屋面设计为操场使用，原计划采用卷材防水，工期至少20天。考虑到尽量减少要的找平层、保护层，减少恒荷载。
▲具体实施
2021年8月20日晚上浇筑结构层(混凝土内掺科洛抗裂防渗剂，掺量是胶凝材料的2%)，第二天早晨开始喷涂DPS，DPS喷涂两遍(中间间隔3小时)完成后，使用C15混凝土进行找坡(掺3%科洛抗裂防渗剂)，充分洒水养护3天。
▲效果呈现
施工过程中，加了内掺抗裂防渗剂的混凝土和易性、流动性、保水性，粘度都明显提高。施工后，4200平米的屋面，在西安30多度的高温下施工，没有丝毫的裂缝产生。不但节省防水工期近100%，且经测算，造价降低50%。
图1 设计图
图4 屋面结构完成后及时喷涂DPS
图5 C15内掺无机纳米抗裂防渗剂找坡
图6 最终完成效果
03
结构自防水技术控制因素
1.建筑原材料的因素
(1)混凝土的质量控制。要求使用商品混凝土，商品混凝土的配置在搅拌站进行，物料的存放、使用更加专业和精确，混凝土的品质比较稳定。其中水泥要使用散装水泥，由水泥厂直接配送，减少了存放时间和降低了受潮变质的概率。混凝土拌合物和易性改善，可以从流动性、粘聚性、保水性三个方面进行混凝土配合比优化。①调整水灰比。保证流动性的基础上，在合理范围内尽量降低水灰比。地下室的底板、墙体、顶板等采用防水混凝土。可以采用集料级配法，适当减少粗骨料的使用，增加水泥砂浆的成分，使砂浆充满骨料之间。②添加外加剂。掺入减水剂可以减少水的用量，降低水胶比有效的减少孔隙的生成;加入引气剂可以在混凝土内部形成封闭的小气泡，阻断贯通孔隙的形成，但是蒸汽养护的混凝土以及预应力混凝土以及强度要求较高的结构中不能加入引气剂。③添加活性材料。加入粉煤灰、火山灰、矿渣等活性混合材料，跟混凝土中残留的Ca(OH)2发生“二次水化”反应，其生成的水化物能够填充混凝土中的毛细孔隙，形成密实结构，增强了混凝土的抗渗防水性能。④防止出现泌水现象。布设模板时，要严格检查是否有缝隙，破损，如有发现立即整改。选用颗粒细度较小的水泥品种，水化时跟水接触的面积大，水化充分，水泥浆的黏聚性较好。添加粉煤灰等活性物质可增强混凝土拌合物的粘聚性和保水性，粉煤灰的颗粒较小且表面光滑，故在不增加用水量的前提下对拌合物的流动性也有较好的促进作用。⑤掺加抗裂防渗剂可有效抑制铝酸三钙的快速水化，使混凝土内外温度几乎保持一致，避免温缩开裂。
(2)细集料的质量控制。细集料有河砂、海砂、湖砂等，优先采用河砂，随着优质天然砂的减少，现在机制砂也应用普遍。砂中有害物质通常有：泥、石粉、云母、有机物、氯盐、硫酸盐等，使用前要经过检测和处理。砂需经过级配检测合格后方能使用，根据细度模数Mx的计算，推荐使用级配符合规范要求的中砂，砂率需符合规范要求。
(3)粗集料的质量控制。粗集料指粒径大于4.75mm的岩石或卵石颗粒，主要的有害物质跟细集料基本相同。颗粒级配宜采用连续级配品种。
(4)水泥的质量控制。现场堆放的水泥要妥善保管，防止受潮变质，根据使用的计划，随用随进，缩短水泥在现场的堆放时间。
(5)水的质量控制。混凝土拌合用水宜采用洁净的饮用水。地表水，地下水等要经过检测合格后才能使用。主要控制水中含有的有害物质、有机物、盐类污染物，碱性物质等。
2.施工技术的因素
(1)混凝土浇筑方法。在浇筑柱子的混凝土时，应该由外向内对称浇筑依次向前，梁高小于1m时，梁板不可以分开浇筑。大体积混凝土采用水化热较低的粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥等水泥品种，可防止水泥水化过程中内部热量过高，内外温差大，引起混凝土结构开裂。大体积混凝土的浇筑应分层浇筑。混凝土振捣应采用机械振捣，要求充分振捣，布点均匀，逐点移动，快插慢拔，不得遗漏，直至混凝土不再沉落，没有气泡排出，表面平坦并出现泛浆。据相关文献介绍通过使用含有铝钙抑制剂的科洛抗裂防渗剂可有效解决水化热引起的温缩开裂，大幅度提高混凝土极限拉伸值。
(2)混凝土的养护。不同水泥品种的养护时间有所区别，通常在混凝土终凝后需浇水养护14d以上，并进行覆盖养护。如果是夏天，气温较高，应在12h内浇水覆盖，并且增加洒水次数，保持表面湿润。
(3)二次抹压工艺。为了使混凝土表面光滑平整，在浇筑完毕后，可以用木抹进行抹平，在初凝之前，用木抹进行第一次的抹压，可控制混凝土表面的非结构性裂纹的产生。在终凝之前，进行第二次抹压操作，可以有效挤压混凝土凝结过程中形成的孔隙。
(4)对预留孔洞进行妥善处理，剪力墙的模板安装采用止水螺杆、预埋件要设置止水片、施工缝要设置成凹缝、凸缝、阶梯缝或者平直缝加止水带的形式，使得渗水路径变长，增加渗水难度。
(5)水平构件的施工，需要保持一定的坡度，便于排水。平屋面分为上人屋面和不上人屋面，上人屋面的坡度一般为1%-2%，不上人屋面坡度为2%-3%。大于10%的屋面称之为坡屋面。
结语
本案例的成功，打破了人们长久以来对屋面防水必须使用柔性材料的错误观念，创造性的提出了内掺+外喷的防水系统：内部消除混凝土裂缝，外部夯实混凝土结构。大幅度节省了工期、成本，不仅提高了效率，还使得工艺更环保节能，为实现混凝土防水100年，提供了新的解决视角，为以后的屋面防水工程做出了积极的示范。
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