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发布时间:2010-2-14...

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现代建筑防水材料与城市生态环境研究
作者:周广德  单位:北京环益美高分子聚合物研究所总工程师

   

    摘要  城市建筑防水工程的材料与技术,在设计与使用上,要尽量减少或限制化学防水材料的使用,在满足建筑防渗漏水要求的同时,应充分重视建筑物的透气性与调湿功能,增加居住的安全健康和舒适度,保持城市自然生态良性循环,促进城市与自然环境的和谐发展。

    关键词 建筑防水  防水材料  生态建筑 绿色建材

    前言

    快速化的工业与城市发展,推动了全球经济迅猛发展,同时,也损害了自然生态系统,城市与自然越离越远,难以和谐发展,由此产生的经济社会发展、自然环境保护、生存与健康等社会民生问题也越来越突出。

    城市建筑中的防水工程大量使用化学防水材料,如JS防水涂料、防水卷材、化学灌浆料、乳胶涂料等,这些化学防水材料,阻隔了水,也阻止了建筑与城市的水气循环,宝贵的雨露等水气资源不能有效利用,城市空气异常干燥,空气难以净化,极大地影响了我们的健康生活。

    人工化学合成防水材料,是以石油化工合成材料、大量化学助剂等为主要成分。这是材料及产品对于建筑物、人居环境及自然生态环境是有害无益的,主要有以下三个方面原因:      

    一是这些用于建筑防水材料的原材料和产品在工业化生产过程中要消耗大量的资源、能耗,排放污染物;

    二是在使用过程和使用后,产品中的一些VOC等大量有害成分,会影响室内外空气质量、危害人体健康和人居环境的舒适度,甚至缩短建筑物的使用寿命;

    三是化学合成的防水材料,性能很差、不耐老化,使用寿命短,根本无法达到与建筑物同等的使用寿命,经常出现工程质量问题。其使用寿命终止后,不能循环再利用,无论焚烧或是深埋,都将对土壤、水源或空气造成长期污染,严重危害城市与自然生态环境。

    因此,我们必须重新审视现代城市建筑防水材料与技术,坚持环保与健康至上的正确理念。建筑防水要多借鉴和学习祖先的建筑防水的智慧和经验,结合现代科学技术,应力求安全、健康、自然、环保、经济实用、可持续利用。

 

    一、建筑防水材料与建筑防水系统

    纵观我国建筑发展史和人类建筑成就与失败经验,结构自防水是建筑防水系统的关键,精巧的设计和适宜的普通材料是完全能够很好地解决建筑物的防水、防渗漏问题。

    在建筑设计、选址上,要避免在低洼、易积水地段建筑,建筑物排水设施、排涝涝设施及系统是主动解决建筑防水问题与城市减灾的重要手段之一,我们可以从北京故宫、福建土楼、山西乔家大院等古代遗留下来的建筑,数百年至今保存完好,都江堰水利工程及七十年代的沼气池技术和南方山区用土筑成的水库堤坝,充分展现了我国古代建筑及建筑防水技术的智慧与成就。

    现代建筑防水及防水材料,过多地依赖化学合成防水材料,无论地下、墙面、屋顶,水库大坝,防洪堤、饮水池、污水池、人工湖泊等,都可以看到化学防水材料的身影。2010年,全国防水行业产值约三千亿元,从中可以看到化学防水材料的产业规模,实在是令人十分担忧。

    城市建筑防水工程是一个系统,涉及到材料、技术、设计、施工、资源与环保等很多问题。

 

    1.建筑屋顶的防水材料与设计

    用人字形、坡形屋顶取代平面屋顶。人字形或坡形屋顶可使水的流向通畅, 不易引起渗漏、更不会造成积水或水倒流现象。它至少有五大好处:

    (1)取材经济简便,可以根据不同需求,采用水泥瓦、陶瓦、琉璃瓦、玻璃钢瓦,彩瓦等;

    (2)保温隔热效果好,节能环保,居住很舒适;

    (3)不需使用任何化学防水材料,省工、省时、省钱;

    (4)透气调湿,有利于延长建筑物的使用寿命,增加居住环境的健康与舒适度;

    (5)防水功能与建筑同寿命,一劳永逸,后期维修方便、费用很低。

    平面屋顶(预制式混凝土楼板、整体现浇屋顶)在工程实践中已经证实,平面屋顶本身水流不畅快,易积水,其防水抗渗能力很差。虽然已使用防水材料进行过防水处理,但由于化学防水材料易老化、与基层、面层装饰材料的材性差异较大,系统稳定性差,水泥混凝土及预制楼板的热胀冷缩产生内应力导致结构变化问题,出现板缝、结构断裂缝,而用于平面屋顶现有的防水涂料、防水卷材、化学灌浆料等,又难以彻底解决板缝、结构断裂问题,因为板缝、结构断裂缝隙一旦产生,它就会受温度、湿度的影响而不断收缩、膨胀变化,任何化学防水材料、灌浆材料想要彻底修复、改变它,几乎会徒劳无功,这就是很多建筑防水材料与工程技术的误区之一。

    2.卫生间、浴室的防水问题

    楼板、地砖、墙砖、墙角的接缝处的防渗、漏水处理,在地面施工平整、贴瓷砖时,应确保水平流向通畅、不积水,下水道及管网布局设计要合理,管路排水要快,遇管路堵塞时,疏通起来方便快速;下水道连接处、管道连接接头的密封防水要可靠。

    3.地下室易渗漏、易潮湿部位的防水问题

    建筑物地下室的防水问题应从两个方面来解决。一是设计与构造上,特别是从地面垂直向下较深的地下建筑,有条件的地方,在建筑地下室的最底部采用水窖式构造设计,可以将建筑物周围聚集的水气导入水窖内(还可将水窖用于收积雨水),水窖内的水作为绿化用水,这样就很好地解决了地下室的防水、防潮问题,还解决了绿色用水问题、一举两得;二是在潮湿、易渗漏部位,设计防渗、防潮层,可以采用防渗、防潮性能好,又有一定透气性的新型JS水泥基防水涂料和水泥渗透结晶防水砂浆构成防水层(参考文献《新型JS防水涂料生产与应用技术》、《水泥基渗透结晶防水砂浆的材性、技术原理及施工》/www.bwjc.cn中国保温建材科技网/作者:周广德)。

    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、吸湿,有天然、人工合成、化学合成等等,几乎自然界中所有的物质,都可以用来防水、堵水、堵漏、止水等,只要我们懂得材料基本知识,正确合理地利用和发挥材料的特性,就可以满足我们建筑物的防水要求。

    毛细孔相通、能吸水、吸潮、透气的材料,如果使用得当,也是很好的防渗、漏水材料,其有些性能是我们化学防水材料是根本无法相比的,如茅草、陶瓦、水泥瓦、甚至是粘土、石灰、石膏、水泥、混合灰浆、无机凝胶材料等。

    我们可以从我国古代建筑及建筑防水技术到现代建筑及建筑防水技术的发展历程及其成就,领悟很多道理,学到很多东西。我们的祖先们,使用茅草、瓦片、石片、粘泥、三合土、混合灰浆、猪血、桐籽油等,作为建筑防水用材料,基本上都是就地取材的天然材料为主,没有复杂的加工过程,这些材料及其制品,具有很好的防渗漏、调湿、透气、空气净化等功能,性价比、环保性、装饰性都较好,房屋建造、施工、使用过程及建筑物拆除后,环境负荷较小,甚至可以循环再利用,比较健康和环保。

    现代建筑及建筑防水材料经过多年发展,品种较多,JS防水涂料(参考文献《新型JS防水涂料生产技术》www.bwjc.cn中国保温建材科技网,作者:周广德)、各种防水卷材、密封胶、止水胶、堵漏剂、硅烷憎水剂等,这些都是源于石油的化学防水材料,可以达到立竿见影的防水、憎水效果,但稳定性差、不抗老化,难以与建筑物同寿命,不能满足长期的防水要求,只能治标,不能治本,反而会引起建筑出现更为难以根治的渗漏、结露问题和资源浪费、环境污染等问题。

 

    二、市政工程、道桥的水气环境问题

    将来城市的生态环境问题,面临更多的问题是自然水气调节、空气净化与水气循环、甚至是减灾问题。城市的空气净化、水资源净化、环境美化、健康生活都离不开良好的水气环境,在城市的地面硬化、市政工程、道桥工程建设中在做好防水、防涝、减灾的同时,还要最大限度地保护和利用生态水气资源、改善城市水气环境。

    良好的水气环境对城市建筑、市政工程、道桥工程的品质稳定性、使用寿命等方面都是利好的。现在很多的建筑外墙、市政工程、城市道桥道使用乳胶类涂料、化学防水材料、石油沥青材料等,这些材料性能差、寿命短,不吸湿、不透气、不吸声,影响工程质量的稳定性及使用寿命,还会对空气、水源、土壤造成污染,并产生城市热岛效应。

    现浇铸混凝土、钢筋混凝土预构件工程,是不适合使用高封闭性防水材料或不透气装饰涂料,因为无机材料的强度和稳定性,需要一个渐进式的过程,基本表现是由弱到强,几十年后,它还能保持下去;而有机化学材料的强度形成很快,但由于老化快、稳定性差,其性能是由强到弱,几年后就渐渐失去作用了,另外,这些高封闭性材料,会影响水泥的凝胶反应,并完全封闭水泥毛细孔、不透气,丧失自养护能力,水泥中的盐碱等对结构有腐蚀性的物质不能被氧化、水解出来,会损害结构,这也是五、六年代或古代建筑寿命长、现代建筑寿命短,最主要原因之一。因此,城市建设各个方面的防水工程,应充分重视设计与选材,注重防水材料、装饰材料及其系统对工程品质、城市水气环境改善、水气自然良性循环的影响等(参考文献《多功能粘土和矿物涂料的研究与应用》www.zgjf.cn中国胶粉与腻子网/作者:周广德)。

    三、防水技术

    现代城市建筑设计、材料、施工工艺与应用技术、相关标准与验收规范不严谨,材料不匹配、建筑施工与防水施工脱节、工序紊乱、系统性不强等,导致很多建筑的防水工程达不到要求,经常跑水、漏水,需要返工或维修,甚至出现一些新的问题,如水气循环障碍、墙体结露、滋生霉菌等,造成不少的防水难题。

    建筑防水与施工是一个系统工程,应以主动防水理念为主,对建筑物水环境的保护与利用、防堵水问题要有深层次的认识,应大力推广绿色环保型防水材料及技术。

    四、防水材料的健康、安全与环境保护

    化学合成防水材料成分复杂,产品中的有害化学成分较多,大量用于建筑室内外,会对人居环境和城市生态环境造成较大危害。化学防水材料所产生的尘埃及挥发性有害物质(如VOC等),可经呼吸道和污染皮肤而引起中毒,发生皮炎、视力模糊、眼结膜炎、胸闷、腹病心悸、头痛等症状。经科学试验证明,有些防水材料中所含的3,4苯并芘是引起皮肤癌、肺癌、胃癌和食道癌的主要原因之一。

    沥青类等防水卷材(种类有天然沥青、石油沥青、页岩沥青和煤焦油沥青、SBS改性沥青防水涂料等)主要成分是沥青质和树脂,其次有高沸点矿物油和少量的氧、硫和氯的化合物。沥青中含有荧光物质,其中含致癌物质3.4苯并芘高达2.5%一3.5%;

    水性乳胶类GS防水涂料,使用的是化学合成乳胶材料,含有苯胺等有害物质,沥青类、树脂类、乳胶类材料会污染空气、水源、使土壤板结;有机硅憎水材料,不易水解,不能沉积,其尘埃如长期漂浮于水面,会严重污染水源。

    化学防水材料的防火与安全问题也很重要,一旦起火燃烧,会助燃并产生剧毒浓烟,很容易造成人员伤亡和财产损失,其安全隐患与外墙用的保温泡沫塑料板类似。

    建筑工程上大量使用化学防水材料,会严重影响建筑物透气、调湿、室内空气净化和微循环功能,建筑与墙体容易结露、起霉菌,室内人居环境的舒适度会很差,长时间下去,会不断恶化城市生态环境和破坏自然生态体系。

 

    五、建筑防水材料与技术发展方向

    化学防水材料(防水涂料、防水卷材料、灌浆料)及其相关技术的未来发展趋势,更多地关注品质、低碳、节能、安全、环保与健康问题,一些新型的具有生态与环保、绿色健康的防水材料及技术,既能防水、防渗漏,又能透气、调湿,是建筑防水行业的发展方向,在现有材料与技术的基础上,通过提高材料的效能与应用水平,改进材料性能,发挥材料性能,是我们研究开发的重点工作。

 

    附:作者简介

    周广德,男,北京环益美高分子聚合物研究所总工程师,从事科技工作二十余年,有多年的理论研究和丰富的实践经验,为上千家企业、几百个工程项目提供过上万次的专业技术咨询服务,主持或参与开发新技术、新产品百余项,个人独立技术项目有120多个,发表专业论文五十余篇,专业技术讲座200余场次,其中有八篇论文获得优秀论文奖,有两篇论文入编《中国现代化建设研究文库》,国内有100余种论文集收录其作品及研究成果。主要研究方向:高分子材料、生化技术、生态建材、建筑保温节能技术、内外墙各种腻子、干混砂浆、水基干粉涂料、建筑防水材料、防火材料、相变材料、专业技术咨询服务等。

 

    工作单位:北京环益美高分子聚合物研究所

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2011-6-21 17:11:13
 
 
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