叶林标：我国建筑防水工程技术的发展

点击：时间：2015-02-26

　　从中华人民共和国成立到改革开放的30年间，我国建筑工程的屋面、地下或厕浴间等部位，基本上都是沿用石油沥青纸胎油毡做“两毡三油”或“三毡四油”防水层，当时主要采用大铁锅熬制沥青胶。施工时，边在干净、干燥和平整的基层上刮涂热沥青胶，边滚铺油毡，施工人员经受烟熏火烤，不但劳动强度高，施工环境恶劣，而且对环境的污染也十分严重。

　　为了改变这种笨重和落后的防水工程施工技术，同时学习国外的先进技术，我于1976年、1979年分别承接了聚氨酯防水涂料和三元乙丙橡胶防水卷材的开发与应用技术研究任务，从而进入建筑防水技术领域。随着我国改革开放的深入和基础建设事业的高速发展，通过紧密结合北京市重点工程，特别是1990年亚运工程和2008年奥运工程对防水施工技术的要求，根据各个工程的特点与实际情况，认真遵循“因地制宜、按需选材”的原则，精心设计、精心指导施工，解决了相关工程防水和渗漏治理的技术难题，并取得了较好的效果。

　　1?聚氨酯涂膜防水材料及其应用技术在我国研究成功

　　在“文革”后期“抓革命、促生产”的号召下，我们开始采用三羟基和二羟基的混合聚醚，通过真空加热脱水后，与一定比例的甲苯二异氰酸酯（TDI）和二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）混合，在加热条件下，经加成聚合反应制成不同异氰酸酯基（－ＮＣＯ）含量（３%～４%）的预聚体（简称甲组分）。根据甲组分中异氰酸酯基含量的不同，采用三羟基聚氧化丙烯醚和促进剂、填充剂等经加热脱水、混合、研磨等工序制成固化剂（简称乙组分）。施工时，将甲、乙组分按规定比例混合搅拌均匀，涂刷在基层表面，在常温条件下即可发生交联反应，形成抗拉强度较高（≥2.4MPa）、延伸率大（≥450%），对基层伸缩或开裂变形适应性强的聚氨酯涂膜防水层。

　　该涂膜防水材料研究成功后，适逢我国改革开放的开始，需将1976年按当时会议招待所标准（客房未设置卫生间）设计和施工的燕京饭店（原称复兴饭店），改建成宾馆式的标准间。但因工程已接近完工，客房地面标高已经定型，若在客房内增设卫生间，则难以采用传统厚度较大的“三毡四油”作防水层。经有关部门于1980年初决定采用北京市建筑工程研究院（原称研究所）研究和生产的聚氨酯涂膜材料作防水层。该材料在施工固化前为粘稠状液体，对面积较小、穿墙（地面）管道较多和变截面的卫生间基层，均便于进行涂刷施工，涂膜材料经多遍涂刷和交联固化后能形成厚度为2mm左右的橡胶状弹性涂膜防水层。该饭店共有576个卫生间的地面及墙面，于1980年5月至8月完成涂膜防水层的施工，施工防水层总面积达9200多m2，经蓄水检验和实际应用，均未发现有渗漏水的现象，受到了设计、施工和业主的好评。

　　该涂膜防水施工应用技术于1980年底通过了由北京市建筑工程局主持的科技成果鉴定，鉴定委员会认为该项成果的总体技术已达到国内领先水平，并填补了国内空白。为此，该成果与玻璃纤维增强轻隔墙板共同于1981年3月荣获北京市科技成果三等奖。

　　2? 按计划完成了三元乙丙橡胶防水卷材的研制与应用研究任务

　　1979年初，我们承接了国家建工总局下达的“三元乙丙橡胶防水卷材的研制与应用”专题研究任务，北京市建筑工程研究院与北京化工研究院、北京市橡胶六厂和保定第一橡胶厂的技术人员组成了专题研究小组，开展了三元乙丙橡胶防水卷材、卷材与基层、卷材与卷材（接缝）粘结用胶粘剂及其施工应用技术的研究工作。经过两年的努力，共同研制生产了耐老化性能好（耐臭氧老化2000h，无裂纹）、抗拉强度高（≥7.5MPa）、延伸率大（≥450%）、重量轻（≤2.0kg/m2）和适应基层变形能力强的三元乙丙橡胶防水卷材及其施工用的胶粘剂、密封剂等配套材料。

　　首都国际机场航站楼（现为一号航站楼）于1979年建成，1980年投入运营后即发现其屋面及二楼车道等部位均存在不同程度的渗漏现象，不但影响了航站楼的使用功能，继续下去，将会导致混凝土结构的钢筋锈蚀进而缩短建筑物寿命，同时还降低了服务质量，对此国内外旅客反应很强烈。为及时解决航站楼的渗漏问题，北京市建筑工程研究院与首都国际机场基建指挥部、保定第一橡胶厂、陕西省第七建筑工程公司等单位紧密配合，对渗漏屋面等部位重新铺设了一层刚刚研制成功的三元乙丙橡胶卷材，总治理面积约1万m2。通过施工实践，不但解决了该工程的渗漏问题，而且完善了铺贴卷材和涂布胶粘剂及其搭接缝的粘结、密封等关键的施工应用技术，为后来更好地推广应用该项新技术创造了条件。

　　“三元乙丙橡胶防水卷材的研制与应用”专题于1981年10月通过了由国家建工总局主持、化工部科技司明祖望处长为主任、首都国际机场基建指挥部孙德成总工程师为副主任的鉴定委员会的鉴定，鉴定委员会一致认为该项科研成果的综合技术已达到国外同类产品的先进水平，并填补了国内空白。该项成果于1985年分别荣获建设部和国家科技进步二、三等奖。

　　3?巴基斯坦伊斯兰堡体育馆屋面渗漏修复工程施工技术

　　位于伊斯兰堡拉瓦尔湖畔的体育馆，其屋面为95m×95m的正方形钢网架结构，原屋面构造是在木望板上铺设“两毡三油”麻布油毡防水层，在油毡层表面再覆盖一层厚度为0.6mm的铝板，铝板之间的接缝采用咬口连接形成整体。由于屋面的坡度小（仅为2.5%）、跨度大，且日温差和年温差大，其最高气温达43℃，最低气温达-10℃左右，容易产生较大的变形，降雨时易积水。该工程于1982年完工后发现其屋面共有131处不同程度的渗漏。为解决该屋面的渗漏问题，经我国有关部门与巴基斯坦体育局商定，需在经过整修处理的压型铝板屋面上全面铺贴一层由我国生产的三元乙丙橡胶卷材作防水层。对屋面的细部构造采用日本三星胶带株式会社生产的自硫化型丁基橡胶密封胶带进行附加增强处理。该屋面修复后，经应用再未发现渗漏现象，受到了中、巴双方的好评。

　　4? 亚运会八场馆综合防水技术

　　1986～1989年，北京亚运会场馆及其配套设施工程，构造复杂、任务重、工期紧。其中包括新建的奥体中心体育场、综合体育馆、英东游泳馆、大学生体育馆、月坛体育馆、国际网球中心以及改扩建的工人体育场和工人体育馆等。在亚运工程指挥部的统一领导下，根据各个场馆的特点与实际部位对防水设防的要求，我们认真遵循“因地制宜、按需选材”的原则进行工程防水的设计与施工。如英东游泳馆的泳池主体采用防水混凝土结构，施工时要求混凝土的配合比准确、搅拌均匀、振捣密实、养护到位，主体结构完成后，在泳池的迎水面分两遍铺抹由北京市建筑工程研究院研制和生产并具有与混凝土基面粘结牢固、抗渗能力强的阳离子氯丁胶乳水泥砂浆作防水层兼找平层，最后再用阳离子氯丁胶乳水泥素浆粘贴瓷砖饰面层。对穿过泳池的管道周边预留凹槽，凹槽内再嵌填符合环保标准要求的中性硅酮建筑密封胶进行增强处理，从而达到了不渗漏的目的。

　　体育场和网球中心的看台除采用浅色聚氨酯涂料作防水饰面层外，其变形缝内则填放聚乙烯泡沫棒材作背衬材料，在变形缝内两侧涂刷基层处理剂后再嵌填可适应变形要求的聚氨酯建筑密封胶处理。对网球场则按设计要求喷涂专用的彩色聚氨酯涂料并及时铺撒在工厂预制成型的符合级配要求的彩色聚氨酯颗粒后，再喷涂彩色聚氨酯涂料，使其形成整体且具有一定弹性、防滑、耐磨、耐老化的饰面防水层。同时还做好体育场和网球场的排水处理，使场内不得有积水现象。

　　各个体育馆均采用彩钢面绝垫夹芯板屋面，对坡度大于10%的英东游泳馆、综合体育馆等屋面，采用了以排为主、以防为辅、局部增强的构造防水体系；对坡度小于10%的大学生体育馆等屋面，则在其表面满粘贴一层三元乙丙橡胶卷材作防水层，在细部构造处还选用了与卷材相容的涂料和氯磺化聚乙烯密封胶进行附加增强处理。

　　通过综合防水施工处理的亚运会八场馆基本实现了无渗漏，满足了亚运会比赛的要求。亚运会八场馆综合防水技术于1990年底通过了由北京市科委组织的科研成果鉴定，并于1991年3月荣获北京市科技进步三等奖。

　　5?奥运工程防水技术

　　2004～2008年，在北京市政府2008工程建设指挥部的统一安排下，我有幸参加了奥运工程防水专家组的工作，主要参与了比赛场馆及其配套设施工程防水方案的编制与论证，较好地解决了相关场馆及奥林匹克公园中心区9.8km地下联络通道等工程防水的技术问题。其中提出采用非固化橡胶沥青防水材料与单组分聚脲涂料等进行多道设防和复合增强的技术措施，由于非固化橡胶沥青防水材料具有优异的蠕变性、粘结性和自愈合的功能，从而较好地解决了“鸟巢”工程中钢结构与混凝土结构之间存在超大变形量（最大变形量达到72mm）变形缝的密封和防渗漏问题；在曲棍球场和射箭场的看台施工中，采用全面铺设具有防水、耐磨和装饰功能，其接缝可用热风焊接方法进行密封处理的改性三元乙丙橡胶（TPV)卷材作防水层，使工程及时满足了奥运会比赛的要求，为成功举办有特色、高水平的北京奥运会做出了一定的贡献。

　　6?集成防水施工技术在重点地下室工程中的成功应用

　　造成地下工程渗漏水的因素是多方面的，我们通过对大量渗漏工程的调查发现卷材防水层与混凝土结构表面之间粘贴不紧密，形成窜水通道是最主要的原因之一。为此，遵循“因地制宜、按需选材”的原则，采用集成防水施工技术，发挥优势互补的作用，是降低地下工程渗漏率的重要措施。

　　1）中央组织部（新办公楼）和长安俱乐部工程地下3层，埋置深度-15m左右，由于施工场地狭窄，地下室的防水层只能采用卷材作“外防内贴”法施工。施工时，外墙的卷材则粘贴固定在经顺平处理的排桩档土墙上，卷材的接缝经粘结密封处理，使其形成整体防水层，然后绑扎钢筋和浇筑防水混凝土，由于后浇筑的混凝土在振捣作用下，便于与前期完成的卷材防水层紧密贴合，形成刚柔相济的防水体系，有效防止了这些工程的底板和外墙卷材防水层与混凝土结构接触面之间因窜水而导致渗漏现象的发生。

　　2）首都博物馆（新馆）地下3层，埋置深度-16.8m，东西向长149.2m，南北向宽110.6m。该地下室底板及永久保护墙与临时保护墙卷材防水层的施工与长安俱乐部等工程基本相同，不同的是卷材防水层的收头仅粘贴至临时保护墙的上边缘（见图1），在底板和外墙下部的混凝土浇筑完成并达到设计强度70%左右时，即可将临时保护墙拆除，把裸露的卷材防水层表面清理干净。对卷材防水层上部墙体及顶板混凝土结构的迎水面，直接涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料，待涂层经养护固化干燥后，再涂刷单组分聚氨酯防水涂料，使其组成与结构混凝土表面粘结牢固、刚柔结合且不窜水的复合防水涂层。

　　1-底板；2-细石混凝土保护层；3-卷材防水层；4-找平层；5-混凝土垫层；6-临时保护墙

　　图1 外防外贴防水构造（一）

　　对卷材与防水涂层的接缝部位，应以接缝为中心线粘贴与两者均具相容性的200mm宽、1.5mm厚并以无纺布覆面的单面自粘丁基橡胶胶带进行粘结密封处理，使其形成不窜水的集成防水构造（见图2）。该地下室经过10多年的应用，未发现渗漏现象，证明防水效果优良。

　　1-底板；2-细石混凝土保护层；3-卷材防水层；4-找平层；5-混凝土垫层；6-防水涂层；7-单面自粘丁基橡胶密封胶带

　　图2 外防外贴防水构造（二）

　　7?某大型地下室渗漏治理技术应用效果良好

　　该工程位于北京长安街延长线主干道南侧，总建筑面积9.4万多m2，其中地下5层，埋置深度-29m，地下室建筑面积3.8万多m2。工程完工后，发现地下室共有47个不同程度的漏水点，导致地下室积水而无法交付使用。

　　根据该工程的实际情况，无法在迎水面治理渗漏，只能在背水面采用注浆堵漏和全面涂刷与结构混凝土基层粘结牢固、且具有高抗渗性能的刚性防水涂料，进行综合治理的技术。其具体做法如下：

　　1）全面剔除地下室外墙内侧的饰面层和水泥砂浆找平层，直至混凝土结构表面完全裸露。

　　2）对漏水点用冲击钻打孔，埋置专用注浆嘴并压力灌注化学浆液进行止水处理，对大于0.3mm的结构裂缝则应灌注可在潮湿状态下固化的双组分，高渗透改性环氧树脂浆液，以起到止水和对结构的加固补强作用。

　　3）在坚固、粗糙、干净和潮湿的混凝土结构表面，分3遍均匀涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料，每遍涂刷用料量（按干粉计）不应小于0.5kg/m2，且应在前一遍涂层终凝后，才能涂刷后一遍涂料，并要求涂层的总厚度不应小于1.0mm，总用料量不应小于1.5kg/m2。

　　4）在第3遍涂层终凝后，应连续喷雾状水保湿养护，养护时间不应少于3d。

　　该地下室完成治理后，经过5年多的使用考核，未发现渗漏现象，治理效果良好。

　　由于本人在施工实践中，善于根据每个工程的特点、部位、构造、施工方法和施工时的环境条件等不同因素，分别选用与其相适应的新材料、新技术和集成防水的新工艺，较好地完成了许多新建和渗漏工程的防水和治理任务，为我国建筑防水工程技术水平的提高做出了一定的贡献。为此，1988年我被评为北京市有突出贡献的专家，并从1991年7月起享受国务院发给的政府特殊津贴。

　　今后我将在有生之年，为我国建筑防水工程技术水平的提高，为人们安居乐业继续做一些力所能及的工作。

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