劉緒光，齊冬有，游寶坤

（中國建筑材料科學(xué)研究總院，北京 100024）

1 前言

2010年一號(hào)文件公之于眾，“三農(nóng)”問題成為中央一號(hào)文件的主題，而“加快城鎮(zhèn)化”則成為其中引人矚目的亮點(diǎn)，有輿論指出，這“拉開了中國城鎮(zhèn)化大幕”，“中小城市建設(shè)迎來了黃金期”。我國目前城鎮(zhèn)化的水平為46%，有專家測(cè)算，我國城鎮(zhèn)化每提高1個(gè)百分點(diǎn)，將有近1500萬農(nóng)村人口轉(zhuǎn)移至城市，同時(shí)拉動(dòng)1500億元的內(nèi)需和近6000億元的住房消費(fèi)。與工業(yè)化國家普遍超過70%城鎮(zhèn)化水平相比，我國還有巨大的發(fā)展空間，這將是中國經(jīng)濟(jì)未來二十年保持持續(xù)快速增長的根本動(dòng)力。

城鎮(zhèn)化與房屋建筑密切相關(guān)，而房屋的建筑防水關(guān)系到老百姓的安居樂業(yè)。根據(jù)國家的環(huán)保政策，各行各業(yè)都在開發(fā)節(jié)能環(huán)保技術(shù)。在2010年的中國建筑學(xué)會(huì)防水技術(shù)專業(yè)委員會(huì)專家聯(lián)誼會(huì)上，原建設(shè)部總工程師許溶烈教授指出：我國建筑防水材料和施工技術(shù)取得了很大成就，現(xiàn)在國家提出節(jié)能減排方針，即低碳經(jīng)濟(jì)，他希望大家要開發(fā)節(jié)能減排的建筑防水材料和防水技術(shù)，這是個(gè)新方向。

我聽了許溶烈教授的話后，很受啟發(fā)，本文就此問題進(jìn)行了一些探討，以供大家交流。

2 節(jié)能減排的防水材料

防水材料分為二個(gè)種類，一是剛性防水材料，如防水混凝土和防水砂漿；二是柔性防水材料，如SBS防水卷材、聚氨酯防水涂料等。從節(jié)能減排角度來說，剛性防水材料最優(yōu)，其次是柔性的防水材料。

2.1 剛性防水材料

在《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》GB50108—2008中，把主體結(jié)構(gòu)的防水混凝土放在首位。防水混凝土可通過調(diào)整配合比，或摻入外加劑，摻合料等措施配制而成，其抗?jié)B等級(jí)不得小于P6。眾所周知，混凝土原料來源廣泛，價(jià)格低廉，是用途最廣、用量最大的建筑材料。

我國水泥混凝土科技工作者對(duì)節(jié)能減排作出巨大貢獻(xiàn)。以往水泥熟料主要用回轉(zhuǎn)窯煅燒而成，水泥熟料單位能耗為1100～1500大卡/kg，1990年后，我國開發(fā)了窯外分解的新型干法窯和余熱發(fā)電，水泥熟料單位能耗降至700～800大卡/kg。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)，2009年我國水泥產(chǎn)量達(dá)16億噸，占全世界總產(chǎn)量的50%，由于我國所有大型水泥廠都采用新型干法窯生產(chǎn)熟料，由此可見，為國家節(jié)省多少煤炭資源。

混凝土平均密度約為2400kg/m3，而水泥用量一般在250～400 kg/m3，只占混凝土重量的10%～15%，其余為砂、石、摻合料和外加劑。1990年后，我國開發(fā)了高效減水劑，由此大力推廣了綠色高性能混凝土，在摻入高效減水劑情況下，混凝土中的水泥用量可少用一些，細(xì)磨摻合料可多用一些，配制成大流動(dòng)度的預(yù)拌混凝土。以C30防水混凝土為例，按傳統(tǒng)的技術(shù)，水泥用量為340～380 kg/m3，按現(xiàn)代的新技術(shù)，水泥用量為220～260 kg/m3，二者對(duì)比，每立方混凝土大約節(jié)省100 kg水泥。由此可見，為國家節(jié)省多少水泥，減排多少CO2，這些都顯示了科技的力量。

如何提高防水混凝土的質(zhì)量？摻入有機(jī)或無機(jī)防水劑能堵塞、填充毛細(xì)孔縫，可提高混凝土的防水質(zhì)量。然而，混凝土的致命弱點(diǎn)是收縮開裂，近20年來，我國開發(fā)了具有抗裂防滲功能的混凝土膨脹劑，補(bǔ)償混凝土收縮，減免混凝土結(jié)構(gòu)收縮開裂，基本做到結(jié)構(gòu)自防水，一般情況下迎水面可不作柔性防水，這能進(jìn)一步節(jié)能減排。

防水砂漿包括聚合物水泥防水砂漿，摻外加劑或摻合料的防水砂漿。按規(guī)范規(guī)定，水泥砂漿防水層可用于地下工程主體結(jié)構(gòu)的迎水面或背水面。由于防水砂漿主要用水泥、砂子和外加劑配制而成，它比起防水卷材或防水涂料節(jié)能更多，排CO2更少。

如何提高防水砂漿的質(zhì)量？近十年來，我國已研制出幾種多功能防水劑，如在水泥和砂子中，摻入膨脹劑和減水劑的抗裂防水砂漿，摻入有機(jī)硅的防水砂漿，摻入減縮劑和憎水劑的防水砂漿，工廠配制成干拌防水砂漿，在工地加適量水拌制成濕拌砂漿，厚度宜為18～20mm，操作方便，防水質(zhì)量有保證，應(yīng)大力發(fā)展。

從以上分析，防水混凝土和防水砂漿是以水泥、砂、石、摻合料和外加劑拌制而成的剛性防水材料，節(jié)能減排最優(yōu)，應(yīng)在技術(shù)和政策上給與支持和引導(dǎo)。

2.2 柔性防水材料

柔性防水材料包含有防水卷材，防水涂料密封材料和鈉基膨潤土防水毯等。這些柔性防水材料具有良好的彈性，可塑性和防水密封性，是粘附在防水結(jié)構(gòu)主體表面的防水層，提高整體防水的保險(xiǎn)系數(shù)，同時(shí)，對(duì)于侵蝕介質(zhì)中的工程，也是起到對(duì)防水混凝土的防腐作用。

隨著我國住房、公共建筑和地下空間的開發(fā)利用，柔性防水材料的應(yīng)用得到很大發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2009年防水卷材約6億m2，防水涂料約100萬噸，密封材料約5萬噸，其中質(zhì)量較差的紙?zhí)ビ蜌忠烟蕴?，而SBS和APP等改性瀝青防水卷材用量上升到全部防水卷材的70%。高質(zhì)量的高分子防水卷材主要包括三元乙丙橡膠、氯化聚乙烯、橡塑共混等防滲片材，其用量占20%，膨潤土防水毯占10%左右。

不同類型的柔性防水材料采用不同的原料和生產(chǎn)工藝制造而成，除膨潤土防水毯外，它們都是用石油化工原料如瀝青、橡膠、聚乙烯、聚胺脂、丙烯酸等，在一定的溫度和壓力下合成加工成為具有不同性能的防水卷材、防水涂料和密封材料。這些石油化工原料和防水材料的生產(chǎn)過程都要消耗不少能源，同時(shí)排放有損生態(tài)環(huán)境和人體健康的氣體和污水。為此，國家環(huán)保部已制定和頒布了《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求防水卷材（HJ455—2009）》、《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求，防水涂料（HJ457—2009）》和《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求，剛性防水材料（HJ456—2009）》，將有效地減少防水材料在生產(chǎn)、施工、使用過程中對(duì)環(huán)境和人身健康的影響。

從節(jié)能減排和綠色環(huán)保的意義出發(fā)，我們認(rèn)為：

（1）在保證防水工程質(zhì)量的前提下，以能耗比較低和對(duì)環(huán)境污染較少的剛性防水材料代替部分柔性防水材料，是節(jié)能減排一種措施。

（2）柔性防水材料存在老化、破損和失效的缺點(diǎn)。防水壽命只有10～20年，而且不可再生利用，因此，大力開發(fā)高分子防水材料，研制防水壽命更長的柔性防水材料對(duì)節(jié)能減排具有重要意義。

柔性防水材料和剛性防水材料的生產(chǎn)過程和性能很不相同，各有優(yōu)缺點(diǎn)，剛?cè)峤Y(jié)合，互為補(bǔ)充。這兩大類防水材料在節(jié)能減排方面，在科研和生產(chǎn)工藝上尚有開發(fā)的空間，以適應(yīng)國家的低碳經(jīng)濟(jì)的要求。

3 節(jié)能減排綜合防水技術(shù)

低碳經(jīng)濟(jì)的核心是節(jié)能減排，所謂節(jié)能減排的防水技術(shù)是以剛性防水材料為主，以柔性防水材料為輔的剛?cè)峤Y(jié)合的防水技術(shù)。

中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)防水專業(yè)委員會(huì)秘書長高延繼高級(jí)工程師，在2009年無錫會(huì)議上，發(fā)表了《工程建設(shè)防水技術(shù)學(xué)術(shù)交流引言及概述》一文中，闡述了對(duì)于剛性防水與柔性防水的關(guān)系，他說：如何認(rèn)識(shí)剛?cè)峤Y(jié)合問題，防水自從提出了“剛?cè)峤Y(jié)合”，剛性防水就不能在建筑防水，尤其是建筑的地下防水工程獨(dú)立使用了。實(shí)際上是對(duì)“剛?cè)峤Y(jié)合”理解的片面性所造成的?！皠?cè)峤Y(jié)合”不僅是面與面的結(jié)合，最主要的是縫的結(jié)合。無論是剛性防水還是柔性防水，接縫都是應(yīng)該采用柔性處理（或其他的辦法）。歷史上建筑工程防水不乏剛性防水的杰作。例如古羅馬水道、羅馬萬神廟，現(xiàn)代的悉尼歌劇院外墻防水為瓷磚防水，隧道盾構(gòu)工程、面板壩工程、沉箱的海底隧道等都是剛性防水。原國標(biāo)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GBJ108—87）第2.1.4條規(guī)定：“地下工程的防水，宜用防水混凝土自防水結(jié)構(gòu)，并根據(jù)需要可設(shè)附加防水層或采用其他防水措施”?，F(xiàn)在看來，這個(gè)規(guī)定也是適宜的。按現(xiàn)在的規(guī)定增加了附加防水層（尤其防水卷材）的地下防水工程為什么還存在大量的滲漏水的現(xiàn)象？還有人講，防水卷材對(duì)于混凝土起保護(hù)作用。但是，改性瀝青防水卷材的自身壽命能夠達(dá)多少年？改性瀝青防水卷材在我國建筑地下防水工程開始應(yīng)用的也就10多年，2001年才列入GB50108地下防水規(guī)范。剛性防水技術(shù)也得到了快速的發(fā)展，應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體的情況制定適宜的防水要求。我們完全贊同高延繼的意見。

在1990年，我們就提出“結(jié)構(gòu)自防水是根本，防裂比抗?jié)B更重要”的防水新概念。為減免混凝土收縮開裂，我院先后研制成功UEA、AEA、ZY、HSCA膨脹劑，以等量取代膠凝材料8%～12%拌制成補(bǔ)償收縮混凝土，以此開發(fā)了地下結(jié)構(gòu)自防水，以膨脹加強(qiáng)帶取代后澆帶的無縫設(shè)計(jì)施工和大體積混凝土裂滲控制三大應(yīng)用技術(shù)，在全國許多重要地下和水工工程應(yīng)用，受到工程界的歡迎。但是，2001年頒布《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》后，設(shè)計(jì)人員片面理解，不管何等防水級(jí)別和水文地質(zhì)情況，幾乎都用防水卷材把地下主體結(jié)構(gòu)全包起來，為增加防水保險(xiǎn)，這樣的設(shè)計(jì)無可非議。但是，且不說防水卷材的壽命多長，由于地下結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，施工人員大多為農(nóng)民工，難以做到天衣無縫，防水質(zhì)量和耐久性都存在問題。我們認(rèn)為，不能千篇一律都要外包防水卷材，要根據(jù)地下工程的實(shí)際情況進(jìn)行防水設(shè)計(jì)，采用新材料和新工藝設(shè)計(jì)地下防水工程。

從節(jié)能減排出發(fā)，我們提出以下地下工程綜合防水技術(shù)。

3.1 地下工程混凝土結(jié)構(gòu)主體防水

根據(jù)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》GB50108-2008，結(jié)構(gòu)主體規(guī)定選用防水混凝土，它可通過調(diào)整配合比，或摻加外加劑，摻合料等措施配制而成，抗?jié)B等級(jí)不得小于P6。現(xiàn)今多用大流動(dòng)度的商品混凝土，收縮裂縫大為增加，滲漏增多，影響了使用功能和耐久性。經(jīng)過多年的研究和工程實(shí)踐，提出在混凝土中摻入膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土作結(jié)構(gòu)的主體防水。

3.2 關(guān)于附加防水

根據(jù)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》的強(qiáng)制性條文：“地下工程迎水面主體結(jié)構(gòu)應(yīng)采用防水混凝土，并應(yīng)根據(jù)防水等級(jí)的要求采取其他防水措施”。按規(guī)范推薦迎水面的附加層有防水卷材，防水涂料和防水砂漿等。鑒于用防水卷材鋪貼難以做到天衣無縫，且防水卷材存在老化腐爛的問題，其防水壽命只有10～15年，與混凝土的壽命不同步。因此，建議采用抗裂防水砂漿（20mm厚）作底板防水附加層，施工簡易，成本低，抗裂防水劑是用膨脹劑、密實(shí)劑和憎水劑配制而成，其摻量為水泥用量的10%，與二份砂子拌制成抗裂防滲砂漿，抗?jié)B等級(jí)＞S20。其性能達(dá)到《水泥·砂漿防水劑》建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC474—2006的技術(shù)要求。當(dāng)然，使用防水卷材也是可以的。

對(duì)于邊墻防水附加層，建議采用聚合物水泥防水涂料，這種涂料既有水泥類的無機(jī)材料強(qiáng)度高，耐久性好的優(yōu)點(diǎn)，又有橡膠類材料良好的彈性和防水性能，這種涂料可濕作業(yè)，連續(xù)涂抹，粘結(jié)力強(qiáng)。聚合物水泥防水涂料建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC／T894—2001，該產(chǎn)品已列入防水技術(shù)規(guī)范，涂層厚度不小于1.2mm。當(dāng)然，邊墻防水附外層也可選用防水卷材或其他防水涂料。

根據(jù)以上技術(shù)分析和大量的工程實(shí)踐，節(jié)能減排的地下工程的防水技術(shù)方案歸納如表1。

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

按本技術(shù)方案設(shè)計(jì)施工，進(jìn)行如下經(jīng)濟(jì)分析：

（1）外防水作業(yè)費(fèi)（防水卷材+混凝土保護(hù)層）一般為80元/m2，如底板采用抗裂防水砂漿作為防水層，一般為10元/m2，邊墻采用聚合物水泥防水涂料作外防水層，一般為30元/m2，則可節(jié)省50%的外防水費(fèi)。

表1 地下室防水材料推薦

（2）采用補(bǔ)償收縮混凝土結(jié)構(gòu)自防水和無縫施工，可縮短工期30d以上，可大大節(jié)省人工管理費(fèi)。

（3）節(jié)省降水費(fèi)用，節(jié)約后澆帶兩側(cè)的橡膠止水帶的費(fèi)用等。

20年來，我院以本技術(shù)為全國500多個(gè)重大防水工程提供技術(shù)服務(wù)，以北京為例，有當(dāng)代商城（90 m×90m），北京西客站（165m×200m），北京郵政綜合樓（88 m×59m），北京古勝莊小區(qū)1號(hào)樓（174m×62m）北京力鴻花園（122m×70m），北京深房大廈（133m×105m），北京希格瑪中心（103m×66m），上海世貿(mào)商城地下室（240m×110m），北京奧運(yùn)會(huì)“鳥巢”體育場(chǎng)，國家會(huì)議中心，昆明國際機(jī)場(chǎng)新航站樓等，至今無滲漏，受到用戶好評(píng)。

本技術(shù)方案適用于二、三級(jí)防水等級(jí)的地下防水，經(jīng)濟(jì)適用房和城鎮(zhèn)民用住宅的地下工程。