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現代建筑防水材料與城市生態環境研究 

 

摘要  城市建筑防水工程的材料與技術,在設計與使用上,要盡量減少或限制化學防水材料的使用,在滿足建筑防滲漏水要求的同時,應充分重視建筑物的透氣性與調濕功能,增加居住的安全健康和舒適度,保持城市自然生態良性循環,促進城市與自然環境的和諧發展。

關鍵詞 建筑防水  防水材料  生態建筑 綠色建材

前言

快速化的工業與城市發展,推動了全球經濟迅猛發展,同時,也損害了自然生態系統,城市與自然越離越遠,難以和諧發展,由此產生的經濟社會發展、自然環境保護、生存與健康等社會民生問題也越來越突出。

城市建筑中的防水工程大量使用化學防水材料,JS防水涂料、防水卷材、化學灌漿料、乳膠涂料等,這些化學防水材料,阻隔了水,也阻止了建筑與城市的水氣循環,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。

人工化學合成防水材料,是以石油化工合成材料、大量化學助劑等為主要成分。這是材料及產品對于建筑物、人居環境及自然生態環境是有害無益的,主要有以下三個方面原因:      

一是這些用于建筑防水材料的原材料和產品在工業化生產過程中要消耗大量的資源、能耗,排放污染物;

二是在使用過程和使用后,產品中的一些VOC等大量有害成分,會影響室內外空氣質量、危害人體健康和人居環境的舒適度,甚至縮短建筑物的使用壽命;

三是化學合成的防水材料,性能很差、不耐老化,使用壽命短,根本無法達到與建筑物同等的使用壽命,經常出現工程質量問題。其使用壽命終止后,不能循環再利用,無論焚燒或是深埋,都將對土壤、水源或空氣造成長期污染,嚴重危害城市與自然生態環境。

因此,我們必須重新審視現代城市建筑防水材料與技術,堅持環保與健康至上的正確理念。建筑防水要多借鑒和學習祖先的建筑防水的智慧和經驗,結合現代科學技術,應力求安全、健康、自然、環保、經濟實用、可持續利用。

 

一、    建筑防水材料與建筑防水系統

縱觀我國建筑發展史和人類建筑成就與失敗經驗,結構自防水是建筑防水系統的關鍵,精巧的設計和適宜的普通材料是完全能夠很好地解決建筑物的防水、防滲漏問題。

在建筑設計、選址上,要避免在低洼、易積水地段建筑,建筑物排水設施、排澇澇設施及系統是主動解決建筑防水問題與城市減災的重要手段之一,我們可以從北京故宮、福建土樓、山西喬家大院等古代遺留下來的建筑,數百年至今保存完好,都江堰水利工程及七十年代的沼氣池技術和南方山區用土筑成的水庫堤壩,充分展現了我國古代建筑及建筑防水技術的智慧與成就。

現代建筑防水及防水材料,過多地依賴化學合成防水材料,無論地下、墻面、屋頂,水庫大壩,防洪堤、飲水池、污水池、人工湖泊等,都可以看到化學防水材料的身影。2010年,全國防水行業產值約三千億元,從中可以看到化學防水材料的產業規模,實在是令人十分擔憂。

城市建筑防水工程是一個系統,涉及到材料、技術、設計、施工、資源與環保等很多問題。

 

1.建筑屋頂的防水材料與設計

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、更不會造成積水或水倒流現象。它至少有五大好處:

1)取材經濟簡便,可以根據不同需求,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,節能環保,居住很舒適;

3)不需使用任何化學防水材料,省工、省時、省錢;

4)透氣調濕,有利于延長建筑物的使用壽命,增加居住環境的健康與舒適度;

5)防水功能與建筑同壽命,一勞永逸,后期維修方便、費用很低。

平面屋頂(預制式混凝土樓板、整體現澆屋頂)在工程實踐中已經證實,平面屋頂本身水流不暢快,易積水,其防水抗滲能力很差。雖然已使用防水材料進行過防水處理,但由于化學防水材料易老化、與基層、面層裝飾材料的材性差異較大,系統穩定性差,水泥混凝土及預制樓板的熱脹冷縮產生內應力導致結構變化問題,出現板縫、結構斷裂縫,而用于平面屋頂現有的防水涂料、防水卷材、化學灌漿料等,又難以徹底解決板縫、結構斷裂問題,因為板縫、結構斷裂縫隙一旦產生,它就會受溫度、濕度的影響而不斷收縮、膨脹變化,任何化學防水材料、灌漿材料想要徹底修復、改變它,幾乎會徒勞無功,這就是很多建筑防水材料與工程技術的誤區之一。

2.衛生間、浴室的防水問題

     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,應確保水平流向通暢、不積水,下水道及管網布局設計要合理,管路排水要快,遇管路堵塞時,疏通起來方便快速;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題

                 建筑物地下室的防水問題應從兩個方面來解決。一是設計與構造上,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造設計,可以將建筑物周圍聚集的水氣導入水窖內(還可將水窖用于收積雨水),水窖內的水作為綠化用水,這樣就很好地解決了地下室的防水、防潮問題,還解決了綠色用水問題、一舉兩得;二是在潮濕、易滲漏部位,設計防滲、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晶防水砂漿構成防水層(參考文獻《新型JS防水涂料生產與應用技術》、《水泥基滲透結晶防水砂漿的材性、技術原理及施工》/www.nhsur.club中國保溫建材科技網/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、化學合成等等,幾乎自然界中所有的物質,都可以用來防水、堵水、堵漏、止水等,只要我們懂得材料基本知識,正確合理地利用和發揮材料的特性,就可以滿足我們建筑物的防水要求。

毛細孔相通、能吸水、吸潮、透氣的材料,如果使用得當,也是很好的防滲、漏水材料,其有些性能是我們化學防水材料是根本無法相比的,如茅草、陶瓦、水泥瓦、甚至是粘土、石灰、石膏、水泥、混合灰漿、無機凝膠材料等。

我們可以從我國古代建筑及建筑防水技術到現代建筑及建筑防水技術的發展歷程及其成就,領悟很多道理,學到很多東西。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,沒有復雜的加工過程,這些材料及其制品,具有很好的防滲漏、調濕、透氣、空氣凈化等功能,性價比、環保性、裝飾性都較好,房屋建造、施工、使用過程及建筑物拆除后,環境負荷較小,甚至可以循環再利用,比較健康和環保。

現代建筑及建筑防水材料經過多年發展,品種較多,JS防水涂料(參考文獻《新型JS防水涂料生產技術www.nhsur.club中國保溫建材科技網,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防水材料,可以達到立竿見影的防水、憎水效果,但穩定性差、不抗老化,難以與建筑物同壽命,不能滿足長期的防水要求,只能治標,不能治本,反而會引起建筑出現更為難以根治的滲漏、結露問題和資源浪費、環境污染等問題。

 

二、市政工程、道橋的水氣環境問題

 將來城市的生態環境問題,面臨更多的問題是自然水氣調節、空氣凈化與水氣循環、甚至是減災問題。城市的空氣凈化、水資源凈化、環境美化、健康生活都離不開良好的水氣環境,在城市的地面硬化、市政工程、道橋工程建設中在做好防水、防澇、減災的同時,還要最大限度地保護和利用生態水氣資源、改善城市水氣環境。

良好的水氣環境對城市建筑、市政工程、道橋工程的品質穩定性、使用壽命等方面都是利好的。現在很多的建筑外墻、市政工程、城市道橋道使用乳膠類涂料、化學防水材料、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,影響工程質量的穩定性及使用壽命,還會對空氣、水源、土壤造成污染,并產生城市熱島效應。

現澆鑄混凝土、鋼筋混凝土預構件工程,是不適合使用高封閉性防水材料或不透氣裝飾涂料,因為無機材料的強度和穩定性,需要一個漸進式的過程,基本表現是由弱到強,幾十年后,它還能保持下去;而有機化學材料的強度形成很快,但由于老化快、穩定性差,其性能是由強到弱,幾年后就漸漸失去作用了,另外,這些高封閉性材料,會影響水泥的凝膠反應,并完全封閉水泥毛細孔、不透氣,喪失自養護能力,水泥中的鹽堿等對結構有腐蝕性的物質不能被氧化、水解出來(參考文獻《多聚膠粉在干混砂漿中的應用研究www.zgjf.cn中國膠粉與膩子網/作者:周廣德),會損害結構,這也是五、六年代或古代建筑壽命長、現代建筑壽命短,最主要原因之一。因此,城市建設各個方面的防水工程,應充分重視設計與選材,注重防水材料及其系統對工程品質、城市水氣環境改善、水氣自然良性循環的影響等。

三、防水技術

現代城市建筑設計、材料、施工工藝與應用技術、相關標準與驗收規范不嚴謹,材料不匹配、建筑施工與防水施工脫節、工序紊亂、系統性不強等,導致很多建筑的防水工程達不到要求,經常跑水、漏水,需要返工或維修,甚至出現一些新的問題,如水氣循環障礙、墻體結露、滋生霉菌等,造成不少的防水難題。

建筑防水與施工是一個系統工程,應以主動防水理念為主,對建筑物水環境的保護與利用、防堵水問題要有深層次的認識,應大力推廣綠色環保型防水材料及技術。

四、防水材料的健康、安全與環境保護

化學合成防水材料成分復雜,產品中的有害化學成分較多,大量用于建筑室內外,會對人居環境和城市生態環境造成較大危害。化學防水材料所產生的塵埃及揮發性有害物質(VOC),可經呼吸道和污染皮膚而引起中毒,發生皮炎、視力模糊、眼結膜炎、胸悶、腹病心悸、頭痛等癥狀。經科學試驗證明,有些防水材料中所含的34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)主要成分是瀝青質和樹脂,其次有高沸點礦物油和少量的氧、硫和氯的化合物。瀝青中含有熒光物質,其中含致癌物質34苯并高達25%一35%;

水性乳膠類GS防水涂料,使用的是化學合成乳膠材料,含有苯胺等有害物質,瀝青類、樹脂類、乳膠類材料會污染空氣、水源、使土壤板結;有機硅憎水材料,不易水解,不能沉積,其塵埃如長期漂浮于水面,會嚴重污染水源。

化學防水材料的防火與安全問題也很重要,一旦起火燃燒,會助燃并產生劇毒濃煙,很容易造成人員傷亡和財產損失,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防水材料,會嚴重影響建筑物透氣、調濕、室內空氣凈化和微循環功能,建筑與墻體容易結露、起霉菌,室內人居環境的舒適度會很差,長時間下去,會不斷惡化城市生態環境和破壞自然生態體系。

 

五、建筑防水材料與技術發展方向

化學防水材料(防水涂料、防水卷材料、灌漿料)及其相關技術的未來發展趨勢,更多地關注品質、低碳、節能、安全、環保與健康問題,一些新型的具有生態與環保、綠色健康的防水材料及技術,既能防水、防滲漏,又能透氣、調濕,是建筑防水行業的發展方向,在現有材料與技術的基礎上,通過提高材料的效能與應用水平,改進材料性能,發揮材料性能,是我們研究開發的重點工作。

                                          2011年4月18日于北京通州

附:作者簡介

周廣德,男,北京環益美高分子聚合物研究所總工程師,從事科技工作二十余年,有多年的理論研究和豐富的實踐經驗,為上千家企業、幾百個工程項目提供過上萬次的專業技術咨詢服務,主持或參與開發新技術、新產品百余項,個人獨立技術項目有120多個,發表專業論文五十余篇,專業技術講座200余場次,其中有八篇論文獲得優秀論文獎,有兩篇論文入編《中國現代化建設研究文庫》,國內有100余種論文集收錄其作品及研究成果。主要研究方向:高分子材料、生化技術、生態建材、建筑保溫節能技術、內外墻各種膩子、干混砂漿、水基干粉涂料、建筑防水材料、防火材料、相變材料、專業技術咨詢服務等。

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