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        高分子防水卷材在隧道及地下工程中的應(yīng)用探討

        2020-11-02 02:00:04馬小峰
        中國建材科技 2020年1期
        關(guān)鍵詞:混凝土施工

        馬小峰

        (北京中交橋宇科技有限公司,北京 100102)

        建筑工程防水材料通常分為六大類:高聚物改性瀝青基防水卷材、合成高分子防水卷材、防水涂料、密封材料、剛性防水及堵漏止水材料和特種防水材料。就目前我國新型防水材料結(jié)構(gòu)比例來看,瀝青基防水卷材在我國防水材料市場中占比最大,約為70%;高分子防水卷材占10%左右,防水涂料和其他類型防水材料占比約20%[1]。

        隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人民環(huán)保意識的增強,建筑、交通、農(nóng)業(yè)、水利等領(lǐng)域均對防水材料提出了多種類、高品質(zhì)的要求。我國防水卷材的發(fā)展經(jīng)歷了從瀝青紙?zhí)ビ蜌值礁男詾r青防水卷材、再到高分子防水卷材的過程,從單一到多樣、從污染到環(huán)保、從低質(zhì)量到高品質(zhì)。其中高分子防水卷材作為具有優(yōu)異的物理性能和良好的經(jīng)濟效益的新型建筑材料,在社會生產(chǎn)中得到越來越多的重視。

        1 高分子防水卷材的特點

        1)種類多。高分子防水卷材按原料性質(zhì)分為橡膠類和樹脂類,按是否含有附加層又可分為均質(zhì)類、復(fù)合類、自粘類。常見的高分子防水卷材有:三元乙丙橡膠(EPDM)防水卷材、聚氯乙烯(PVC)防水卷材、氯化聚乙烯(CPE)防水卷材、乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)防水卷材、乙烯醋酸乙烯改性瀝青共混(ECB)防水卷材、高密度聚乙烯(HDPE)防水卷材、熱塑性聚烯烴類(TPO)防水卷材等。

        2)拉伸強度高、延伸率大,低溫彎折性好。高分子防水卷材由高聚合物組成,這些聚合物的延度較高,增強了高分子防水卷材的抗拉性能。對于不同氣候條件下結(jié)構(gòu)層的伸縮、變形等具有較強的適應(yīng)性,解決了傳統(tǒng)防水材料易產(chǎn)生開裂的問題,從而確保了工程的防水質(zhì)量。以下是幾種常見的高分子防水卷材物理性能指標(biāo),見表1。

        3)耐腐蝕、耐老化、使用壽命長。一般合成高分子防水卷材的耐用年限在10年以上,而EPDM防水卷材的使用年限達(dá)到30年以上。隨技術(shù)進(jìn)步,一些材料的使用壽命較大幅度提升,如新型防老化劑和增塑劑的開發(fā)成功使PVC防水卷材的耐老化性能得到解決,迅速大規(guī)模投入市場。

        表1 高分子防水卷材物理性能指標(biāo)

        4)施工方法更加環(huán)保。出于對工地防火及城市環(huán)境衛(wèi)生的要求,很多城市已明令禁止明火施工和熬熱瀝青,而高分子防水卷材的冷粘法、自粘法和熱風(fēng)焊接法等施工方法均為冷作業(yè),不僅改善了工人的施工條件和施工現(xiàn)場的管理,也減少了環(huán)境污染。

        5)應(yīng)用范圍廣。除了用于建筑防水外,亦大量用于交通、市政、水利、園林等工程。由于一些高分子材料具有極佳的長期耐水性,用于地下、水中或其他潮濕環(huán)境,高分子防水卷材的基本性能不變,能有效耐腐蝕和霉?fàn)€[2]。

        2 高分子防水卷材的應(yīng)用

        2.1 高分子防水卷材在公路及鐵路隧道中的應(yīng)用

        公路鐵路隧道多出現(xiàn)在山嶺中,山體中含有地表水、環(huán)境水及圍巖裂隙水等地下水資源,隧道一但出現(xiàn)滲水將影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和穩(wěn)定性。國內(nèi)隧道防水措施一般分為結(jié)構(gòu)混凝土和防水層兩道防水,除了二次襯砌采用防水混凝土外,一般在初期支護(hù)與二次襯砌混凝土間設(shè)置柔性防水材料作為防水層,該柔性防水材料必須具有較強的拉伸強度和斷裂伸長率,且耐硌傷、耐根刺、耐腐蝕等。防水材料從早期的光板均質(zhì)片發(fā)展到復(fù)合土工布的防水板,再到復(fù)合了土工布的自粘膠膜的三合一防水卷材,材料的運用與施工工藝愈加成熟,產(chǎn)生的經(jīng)濟效果也愈加明顯[3]。

        目前多數(shù)隧道防水工程中,采用的是防水板輔以緩沖層的復(fù)合防水體系,緩沖層以土工布為主,土工布及防水板鋪設(shè)時需要預(yù)留一定的松弛度,防止?jié)仓r時混凝土對防水板進(jìn)行擠壓造成拉伸破壞。防水板鋪設(shè)后及時對其氣密性進(jìn)行檢測,并對出現(xiàn)破壞的部位進(jìn)行修補。

        由于隧道在開挖過程中,多采用鉆爆的方式,基面凹凸不平容易造成防水板損壞,所以對土工布進(jìn)行頂破或撕破強力檢測十分必要,以免質(zhì)量低劣產(chǎn)品影響防水效果。另外,高分子防水卷材容易受自然環(huán)境影響,儲存及使用時避免長期暴曬加速產(chǎn)品老化。

        2.2 高分子防水卷材在地鐵及地下綜合管廊中的應(yīng)用

        地鐵及地下綜合管廊工程多處于地下水位以下或附近,防水材料應(yīng)根據(jù)施工部位、地區(qū)、地下水條件等進(jìn)行選擇,以方便施工、安全、耐久、經(jīng)濟、環(huán)保為原則。

        目前國內(nèi)明挖結(jié)構(gòu)的地鐵工程中,結(jié)構(gòu)頂板多采用涂料類防水層,側(cè)墻和底板大多采用預(yù)鋪防水卷材。依據(jù)GB/T 23457-2017《預(yù)鋪防水卷材》規(guī)定,預(yù)鋪防水卷材按主體材料分塑料類、瀝青基聚酯胎類和橡膠類三種。市場上以塑料類最常見,例如,北京地鐵6號線東大橋至呼家樓區(qū)間隧道采用了HDPE自粘膠膜防水卷材[4];其他兩種類型的預(yù)鋪卷材在全國地鐵項目中也有應(yīng)用,深圳地鐵2號線華強北站和燕南站采用了EVA高分子改性瀝青復(fù)合自粘防水卷材[5],青島地鐵3號線雙山站采用了三元乙丙橡膠自粘型防水卷材[6]。由于自粘型防水卷材具有施工方便、不竄水、安全環(huán)保等優(yōu)點,其在越來越多的地鐵工程中得到應(yīng)用。

        地下綜合管廊是位于地下的市政隧道,是集電力、通信、熱力、燃?xì)?、給排水等多功能于一身的特制隧道。預(yù)鋪防水卷材在地下綜合管廊中的應(yīng)用正成為趨勢,在業(yè)內(nèi)達(dá)成了共識。貴州六盤水綜合管廊項目外部防水層應(yīng)用了HDPE自粘膠膜防水卷材[7]。烏魯木齊市沙坪路地下綜合管廊采用了CPS反應(yīng)粘接型防水卷材鋪貼[8]。此外,還有TPO防水卷材因其具有良好的可焊接性、耐候性、耐化學(xué)腐蝕性,通過自粘和預(yù)鋪反粘形式應(yīng)用于地下綜合管廊中[9]。

        3 高分子防水卷材施工技術(shù)與問題

        高分子防水卷材除了在隧道、地鐵、綜合管廊中得到應(yīng)用,還應(yīng)用于屋面、地下通道、人防工程、地下車庫等領(lǐng)域。不同種類的防水卷材施工技術(shù)不同,建設(shè)者會根據(jù)施工的地質(zhì)環(huán)境或節(jié)點部位的不同判斷選擇。高分子防水卷材施工應(yīng)用技術(shù)逐漸形成了松鋪壓頂、機械固定、熱焊接及粘接幾種方法,如EPDM防水卷材采用冷粘法施工,PVC防水卷材和TPO防水卷材采用機械固定法施工,高分子自粘膠膜防水卷材采用預(yù)鋪反粘法施工,其中機械固定法最常見。

        高分子防水卷材在實際應(yīng)用中會存在一些問題:一是,地下工程施工時,往往空間狹小,鋼筋綁扎與焊接、腳手板支護(hù)、混凝土澆筑等工序往往進(jìn)行交叉作業(yè),卷材鋪設(shè)完成后沒有保護(hù)層,難免會對防水層造成一定的損傷。此外,由于地基不均勻沉降,結(jié)構(gòu)變形等因素,也會對防水卷材造成拉伸破壞,從而引起滲漏。二是,常見的機械固定法不能使防水卷材與混凝土結(jié)構(gòu)形成滿粘,一旦卷材出現(xiàn)破損,地下水將會在結(jié)構(gòu)與防水層之間形成竄流,且很難找到漏水點,對后期維修造成困難。因此,防水工程是要求一次性做好的重點工程,建設(shè)者必須以保守的心態(tài)對防水卷材進(jìn)行選擇、設(shè)計、施工和維護(hù)。

        4 高分子自粘膠膜防水卷材原理及優(yōu)勢

        我國自上世紀(jì)90年代從美國引進(jìn)預(yù)鋪反粘技術(shù),通過多年的技術(shù)積累和實踐應(yīng)用,高分子自粘膠膜防水卷材的生產(chǎn)及施工技術(shù)都已非常成熟。高分子自粘膠膜防水卷材表面覆有自粘膠膜層,該膠層不僅有滲透和卯榫作用,還能在混凝土固化過程中通過化學(xué)鍵作用形成強大的粘結(jié)力,通過物理卯榫和化學(xué)交聯(lián)兩種作用協(xié)同進(jìn)行,讓粘結(jié)更為牢靠。高分子自粘膠膜防水卷材與混凝土表面形成滿粘效果,達(dá)到“皮膚式”的防水,防止水在結(jié)構(gòu)和防水層間形成竄流。

        高分子自粘膠膜防水卷材對施工基面要求較低,在無水的環(huán)境下即可施工;單層鋪設(shè),無需加強層就可以達(dá)到很好的防水效果;無需底涂和預(yù)處理,節(jié)約工期;預(yù)鋪后可直接在卷材上綁扎鋼筋,抗穿刺能力強;施工過程不使用溶劑、無明火,更加環(huán)保?;谝陨蟽?yōu)點,未來高分子自粘膠膜防水卷材將會在更多的地下工程中得到應(yīng)用。

        5 結(jié)語

        高分子防水卷材種類多、強度高、環(huán)保高效,其中自粘膠膜防水卷材以其優(yōu)異的防水性能在隧道及地下工程得到廣泛應(yīng)用。地下工程環(huán)境復(fù)雜,施工條件差,防水工程作為一項重要的分項工程處于整個工程中關(guān)鍵一環(huán),防水質(zhì)量的好壞不僅要選對材料,還要把控好施工工藝,其完成質(zhì)量對整個工程有極其重要的意義。

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