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SP工法在防水工程中的研究、設(shè)計(jì)及應(yīng)用
摘要： SP工法是一種建筑物防水構(gòu)造層次的復(fù)合工法，它是指用SBS單組份橡膠防水涂料1~2厚+氯化聚乙烯——橡膠共混卷材1.0~1.5厚作為一個(gè)防水層粘結(jié)復(fù)合整體，用于屋面、地下室等防水工程的一種施工新工法。這種方法的關(guān)鍵點(diǎn)在于用SBS涂料作為防水層、卷材和基面粘結(jié)層、密封層，使涂料和卷材密封粘結(jié)在一起共同工作，充分發(fā)揮了涂料和卷材防水材料的優(yōu)點(diǎn)、擯棄了兩者的弱點(diǎn)，從而使該復(fù)合防水層成為最有效的防水層。關(guān)鍵詞： 防水工程 建筑防水
一、前言
（一）研究背景
隨著建筑防水工程技術(shù)的發(fā)展，越來越多的人們開始接受并使用新型的防水材料，而對(duì)于屋面、地下室等部位來說，防水設(shè)計(jì)和使用的決策者們往往碰到一個(gè)長(zhǎng)久爭(zhēng)論、至今懸而未決、面臨兩難選擇的問題，就是到底是選用卷材好還是涂料好？特別是遇到多雨潮濕的南方，選用涂料派似乎占了上風(fēng)。然而，防水涂料和卷材卻是各有千秋。涂料的優(yōu)點(diǎn)是粘結(jié)和防水二合為一，能適應(yīng)各類復(fù)雜的施工基面，能與基面緊密結(jié)合，不會(huì)出現(xiàn)“一點(diǎn)漏全部漏”的局面，但是它的缺點(diǎn)也是很明顯的，即厚薄不均、容易偷工減料，使質(zhì)量難以保證，另外，它與基面粘結(jié)得太牢固反而會(huì)出現(xiàn)“零變位現(xiàn)象”（后面詳述）——即基面的開裂把它拉裂。而選用的卷材如果是改性瀝青類的，則其延伸率、抗拉強(qiáng)度等力學(xué)指標(biāo)往往難盡如人意，并且容易老化、耐久性差；如果選用合成高分子卷材，則這類卷材的優(yōu)點(diǎn)是抗拉強(qiáng)度高（大于7Mpa）、延伸率好（大于450%）、耐老化性能好、厚度一致，缺點(diǎn)是搭接口多，用普通丁基類粘膠劑只可以粘住卷材于基面上，但由于膠粘劑厚度不足和揮發(fā)性強(qiáng)、固含量低，造成卷材與基面、卷材與卷材之間只可以粘結(jié)卻不可以密封；此外，丁基類膠粘劑長(zhǎng)期泡水后粘結(jié)強(qiáng)度降低達(dá)30%以上，故無法保證防水效果。為此，人們開始考慮，合成高分子卷材的缺點(diǎn)，恰恰是合成高分子涂料的優(yōu)點(diǎn)，反之亦然，那么能否把它們結(jié)合起來，使之優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)呢？為了解決這個(gè)問題，本公司經(jīng)過多年反復(fù)多次研究實(shí)踐，研制了LB-SP工法來解決了這個(gè)問題。
（二）復(fù)合防水層概念的起源
事實(shí)上，“復(fù)合防水層”這個(gè)概念并非我公司首創(chuàng)，多年以前，國(guó)際上很多防水工程技術(shù)專家就已經(jīng)意識(shí)到這個(gè)問題并開始研究、實(shí)踐。他們認(rèn)為，所謂的“復(fù)合防水層”概念應(yīng)該是這樣的：有二~三個(gè)不同功能層次組成一個(gè)整體的防水構(gòu)造層，是基于所謂的“漸變緩沖理論”基礎(chǔ)上的。下面以三層為例展開具體的闡述說明：第一層選擇柔性高的耐高低溫的高聚物，其性能特點(diǎn)是高柔軟度、低變形強(qiáng)度、高延伸率，功能是緩沖基面變形及所造成的應(yīng)力而產(chǎn)生開裂，避免應(yīng)力作用下高分子材料的老化加速，對(duì)基層有大于自身抗拉變形力的粘結(jié)力；第二層選擇具有一定韌性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物，其性能特點(diǎn)和功能作用是：緩沖第一層的變形，增強(qiáng)第一層的強(qiáng)度，力學(xué)性能特點(diǎn)是介于底層和上層之間；第三層的性能特點(diǎn)和功能作用是：高強(qiáng)度、耐老化、有一定的彈性、硬度大，起保護(hù)作用，并且該層必須是厚薄均勻的卷材。上述第一層如果選用延伸率小、粘結(jié)力大于300%定伸抗拉變形強(qiáng)度的材料，當(dāng)基層產(chǎn)生開裂時(shí)，開裂應(yīng)力將傳不到開裂處的周邊而集中在開裂部位，因此即使是很小的開裂也會(huì)造成防水底層的被拉斷——這就是“零變位原理”。如果能將防水底層集中的開裂應(yīng)力分散開去，就可以消除防水層受到破壞的因素，從而構(gòu)成優(yōu)良的防水層。再有，組成防水底層的材料厚度，應(yīng)該在0.8~1.5mm，如果太薄則達(dá)不到抗裂作用，相反太厚也不見得能提高多少抗裂能力。
在通常情況下，專家們認(rèn)為為了簡(jiǎn)化及經(jīng)濟(jì)原因起見，可以略去中間的第二層次，只保留底層和上層也可以達(dá)到上述漸變緩沖的目的，后來的許多研究實(shí)踐也基本都是只有二層的。
真正的“復(fù)合防水層”應(yīng)該符合下列條件：不同層次之間無界面、共同協(xié)調(diào)工作。不同層次的材料最好是同質(zhì)、同材，至少是相融合，能夠聯(lián)合成為一個(gè)整體防水層，共同變形，在形式上不是1+1=2，而是1+1=1，但是在功能特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)上卻要求1+1>2。這聽起來好象很簡(jiǎn)單，但是事實(shí)上卻是建筑防水界一個(gè)世界性的前沿技術(shù)難題。
（三）復(fù)合防水層的探索過程
幾十年來屋面、地下室等防水工程屢屢出現(xiàn)問題，究其原因，關(guān)鍵在于材質(zhì)、材性不過關(guān)，二是對(duì)基層的零變位適應(yīng)性差。即使在伸長(zhǎng)時(shí)防水層的材性對(duì)零變位過了關(guān)，但是如果把它暴露在自然環(huán)境下，材料在應(yīng)力作用下也必定加速老化而產(chǎn)生針孔，最后也必然破裂、漏水。為攻克此難關(guān)，國(guó)內(nèi)外一般采取下列辦法：加輔助層、加附加空鋪層、卷材點(diǎn)粘法、采用帶孔卷材等手段，但是效果不佳，仍然未能克服漏水問題。
在二十世紀(jì)九十年代初，英國(guó)富斯樂公司開始研究并推出了二層復(fù)合的自粘型防水卷材，該種疊層材料的第一層是軟性、塑性不硫化的、可以自粘的，第二層是強(qiáng)度大的保護(hù)層，很快就在國(guó)際上得到比較廣泛的推廣和應(yīng)用，但是在實(shí)踐中人們發(fā)現(xiàn)，由于現(xiàn)場(chǎng)的多變性，使自粘卷材與基層的粘合整體受到挑戰(zhàn)，廣州地鐵一號(hào)線最先選用該產(chǎn)品，卻由于它與基層粘合不佳的原因而被地鐵棄用；在幾乎是同時(shí)期，日本在國(guó)際著名的防水專家小池迪夫先生的帶領(lǐng)下，也研究開發(fā)并應(yīng)用了一種復(fù)合工法，即是用水泥基EVA乳液涂料（聚醋酸乙烯酯乳液水泥基涂料）+EVA卷材作為整體防水層（筆者在1997年有幸在日本參觀了該防水層試驗(yàn)過程并和小池迪夫先生就此論題進(jìn)行討論和交換了雙方意見）；此外，包括美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家也紛紛推出了復(fù)合的疊層防水材料，由此可見復(fù)合的疊層防水材料是世界防水材料發(fā)展的方向，其主要功能是有效解決零變位、卷材防水有效性和涂料防水缺陷等問題。但是，目前世界上復(fù)合疊層防水材料基本上是采用改性瀝青為基材，其耐老化性、耐久性不能滿足現(xiàn)代建筑物的要求。
我公司也在幾年前就開始了復(fù)合防水層的實(shí)踐和研究。首先我們采用聚合物水泥基復(fù)合防水涂料（以下簡(jiǎn)稱JS涂料）+合成高分子防水卷材（如三元乙丙、橡塑共混卷材等）的方式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)由于JS涂料是一種水泥基類的涂料，它根本無法和任何合成高分子類的卷材再進(jìn)行融合，最后還是變成兩層防水層，達(dá)不到“復(fù)合防水層”的要求。接著我們采用聚氨酯防水涂料（以下簡(jiǎn)稱PU涂料）+合成高分子防水卷材（同樣是三元乙丙、橡塑共混卷材等）的方式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)由于PU涂料是一種雙組分的反應(yīng)固化型涂料，其固化成膜時(shí)間非常短，根本來不及粘貼卷材，只好在PU涂料的面上再涂一層氯丁類粘結(jié)膠水來進(jìn)行卷材的鋪貼，可是由于該種膠水會(huì)使PU涂料溶化，使卷材起鼓、不粘貼，同樣達(dá)不到“復(fù)合防水層”的要求，還是二層防水。此外，我們還準(zhǔn)備研究采用丙烯酸酯涂料+同質(zhì)卷材的方式，但是由于找不到該類卷材而擱淺。
最后，我們才在多次反復(fù)研究實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了LB-SP工法。以下就做詳細(xì)的闡述。
二、設(shè)計(jì)依據(jù)及方法
根據(jù)國(guó)家規(guī)范GB50207-94《屋面工程技術(shù)規(guī)范》，在進(jìn)行屋面防水設(shè)防時(shí)，應(yīng)考慮其防水層耐用年限。對(duì)于一般的工業(yè)與民用建筑物，即數(shù)量眾多的普通民用住宅、辦公大樓等，其防水層耐用年限最少為10年，其屋面防水
設(shè)防要求為最少有一道防水設(shè)防或兩種防水材料復(fù)合使用；另外根據(jù)新編國(guó)家規(guī)范GB50108-2001《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》，在進(jìn)行地下室主體防水設(shè)防時(shí)，明挖法的二、三級(jí)防水等級(jí)最少應(yīng)有一道防水設(shè)防，暗挖法從一級(jí)起也要求最少有一道防水設(shè)防。
在這些情況下，若只選用一道卷材進(jìn)行防水設(shè)防，可以采取滿粘法、條粘法、點(diǎn)粘法、空鋪法，換言之，其最保險(xiǎn)的做法就是滿粘法。目前對(duì)于卷材的冷粘貼工藝，人們一般采用氯丁類粘結(jié)劑，此類粘結(jié)劑屬于揮發(fā)固化型涂料，所以一般涂得很薄以便它能盡快干固；此外，它長(zhǎng)期泡在水里面時(shí)，其粘結(jié)強(qiáng)度的損失也較大，達(dá)到30%以上，很容易與基面脫開，令到“滿粘”變成“空鋪”，達(dá)不到密封效果，如果某一點(diǎn)出現(xiàn)滲漏，就會(huì)影響到全部，在修補(bǔ)時(shí)很難判斷出真正的滲漏點(diǎn)。而另一種更多的選擇是只選用一道涂料進(jìn)行防水設(shè)防，合成高分子防水涂料的厚度一般不小于2mm，而高聚物改性瀝青防水涂料的厚度則要求更厚（大于3mm）。單就防水涂料的冷涂工藝來說，它普遍存在厚度難以控制、抗拉強(qiáng)度不高（約1.8Mpa左右）、涂膜防水層的變形力太大、耐老化性能差等缺點(diǎn)，使它容易隨著混凝土基層的開裂而開裂，最終達(dá)不到整體防水的效果。
現(xiàn)在我們把防水卷材和涂料結(jié)合在一起成為一個(gè)整體或者是“一道”防水層，那么就可以達(dá)到既經(jīng)濟(jì)、又符合防水效果的目的了。具體的設(shè)計(jì)方法及構(gòu)造層次是：
1、混凝土基層；
2、水泥砂漿找平層；
3、LB-20SBS單組份橡膠防水涂料1~2厚；
4、復(fù)合粘貼氯化聚乙烯——橡膠共混卷材1.0~1.5厚；
5、其他相關(guān)層次。
在本LB-SP復(fù)合工法中，比較關(guān)鍵的一點(diǎn)在于使用的防水涂料不是一般的涂料，而是我公司研制的LB-20SBS單組分橡膠防水涂料（以下簡(jiǎn)稱SBS涂料），它是三嵌段的熱塑性彈性體SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯）、特種橡膠與活性助劑復(fù)合的一種單組分溶劑揮發(fā)型涂料，其涂膜有著與現(xiàn)在比較普遍使用的聚氨酯雙組分防水涂料強(qiáng)三倍的力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度較高、延伸率高、高溫穩(wěn)定、低溫柔軟、粘結(jié)力強(qiáng)、防水性能優(yōu)良；另外它還具有獨(dú)特的自修復(fù)功能，在涂層被刺穿一段時(shí)間后會(huì)自我修復(fù)刺孔，這一特點(diǎn)是其他防水涂料所不可比的，這是因?yàn)樗肋h(yuǎn)不會(huì)完全硫化，所以它永遠(yuǎn)有表面的粘結(jié)力。此外，該涂料最大的特性為300%定伸抗拉強(qiáng)度很低，只需要0.1Mpa，而斷裂抗拉強(qiáng)度很高，達(dá)3.2Mpa。由于它所具有的驚人的高延伸率及高柔軟性，所以用它來作為底層來適應(yīng)基層變形即“零變位應(yīng)力”是最好的選擇，即它擔(dān)當(dāng)了前面所說的“緩沖層”，還有SBS涂料作為一種稠度較低的涂料，能充分有效地濕潤(rùn)基面、滲入基面的毛細(xì)孔，與基層達(dá)到緊密結(jié)合，這點(diǎn)比起自粘卷材更具優(yōu)勢(shì)；而選用的共混卷材則因?yàn)槠淠屠匣阅軆?yōu)越、抗拉強(qiáng)度高而作為上層即前面所述的“保護(hù)層”。
在此還要特別說明的一點(diǎn)是關(guān)于復(fù)合材料的相容性問題，要做到前面所述的復(fù)合防水層“無界面、協(xié)同工作”，就要做到兩者緊密粘結(jié)在一起，這也是本工法選材的前提。由于SBS涂料中的苯乙烯與共混卷材中的氯化聚乙烯的分子結(jié)構(gòu)是同質(zhì)的，且氯化聚乙烯有不飽和鍵，所以它們能很好地互相粘結(jié)，即它們的親和性很好，加上上面所述SBS涂料有不硫化特性永遠(yuǎn)具有表面粘結(jié)力，從而能夠和卷材緊密結(jié)合成為一個(gè)整體，符合前面所述的復(fù)合防水層的條件。相反，如果選用的卷材是其它品種，例如三元乙丙卷材，由于它是飽和鍵，所以和SBS涂料不能很好地相容。
LB-SP工法和其它復(fù)合防水層比較更能符合“復(fù)合防水層”的要求：自粘卷材和基層不能很好地粘結(jié)，而SBS涂料正好相反；JS、PU等涂料不能和卷材緊密結(jié)合，而本工法卻能彌補(bǔ)這個(gè)缺陷。
三、施工要點(diǎn)
基面清理：清除浮塵等雜物，處理凹凸部位，使其堅(jiān)實(shí)、平整、干凈、干燥，要求含水率不大于8%；
節(jié)點(diǎn)處理：對(duì)地漏、管口、陰陽角位等節(jié)點(diǎn)先進(jìn)行SBS涂料局部增強(qiáng)處理；
涂刷底涂：將LB-20SBS配套專用底涂料均勻涂刷于基面上，要求不露底，待底涂干透后（約6~8小時(shí)）方能涂主料層，底涂用量約5m2/kg；
涂料涂刷：該涂料為單組分，無須混合使用，應(yīng)分四次以上進(jìn)行涂刷，每次厚度為0.3~0.5mm，每層相隔時(shí)間為6小時(shí)，用量為每mm厚1.6~1.7kg/m2；
鋪貼卷材：在涂完涂料并完全干固后，應(yīng)進(jìn)行防水卷材的彈線和試鋪工作；在涂最后一層涂料后30分鐘后1小時(shí)內(nèi)，待溶劑揮發(fā)完感覺涂料在手指觸摸時(shí)粘成膠糊狀（但不粘起）即可進(jìn)行卷材鋪貼，具體時(shí)間需視氣溫、風(fēng)力、濕度而定，其搭接長(zhǎng)度、方法按照國(guó)家有關(guān)規(guī)范進(jìn)行。
注：卷材搭接縫應(yīng)用專用粘結(jié)劑或者雙面粘膠帶粘合，周邊及封口處用2厚SBS單組分橡膠涂料封嚴(yán)，端部按設(shè)計(jì)要求釘壓密封。正如前面所述，SBS涂料必須大于0.8mm厚，才能起到密封、抗裂作用。
其他層次施工：按照設(shè)計(jì)進(jìn)行。
四、經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益分析
經(jīng)濟(jì)性：1.5厚的SBS涂料工程總造價(jià)為32元/m2，1.2厚的氯化聚乙烯——橡膠共混卷材工程總造價(jià)為38元/m2，復(fù)合總造價(jià)為70元/m2，基本上相當(dāng)于目前高檔的聚氯乙烯PVC卷材1.5厚的熱焊法工程造價(jià)，但是前者充分發(fā)揮了防水涂料及卷材的優(yōu)點(diǎn)，擯棄了兩者的弱點(diǎn)，使SBS涂料層成為防水層、卷材與基面的粘結(jié)層、密封層，從而使該復(fù)合防水層成為了“一道”最有效果的防水層，是同等造價(jià)中的最優(yōu)方案。
社會(huì)效益：SBS涂料是一種單組分揮發(fā)型涂料（不含煤焦油），它與合成高分子類卷材的復(fù)合使用具有上述眾多優(yōu)點(diǎn)，且價(jià)格合理、施工方便，對(duì)于滿足一般的工業(yè)與民用建筑物的屋面及地下室防水二級(jí)設(shè)防要求來說是比較理想的，因而廣受設(shè)計(jì)、業(yè)主、施工等建筑同行的贊賞和采納，其推廣應(yīng)用前景廣闊，可以進(jìn)一步提高防水工程技術(shù)的應(yīng)用水平。
五、工程應(yīng)用實(shí)例
1、深圳市體育館屋面維修防水工程，8000m2，施工時(shí)間2001年5-10月；
2、廣州市番禺長(zhǎng)隆夜間動(dòng)物園長(zhǎng)隆酒店屋面整體防水工程，17000m2，施工時(shí)間2001年7-11月；
3、廣州市麗江花園住宅小區(qū)屋面維修防水工程，10000m2，施工時(shí)間2001年9月-2002年1月；
4、廣州市中山圖書館屋面維修防水工程，4000m2，施工時(shí)間2001年10-12月；
5、廣州市省口腔醫(yī)院屋面維修防水工程，4000m2，施工時(shí)間2001年11月-2002年1月。
上述工程已經(jīng)完工，防水效果良好。
六、結(jié)論
LB-SP工法施工方法容易，防水效果顯著，工程造價(jià)合理，符合國(guó)家防水設(shè)防要求，值得推廣。SBS涂料的優(yōu)點(diǎn)是粘結(jié)力強(qiáng)、延伸率高（大于1500%）、回彈率高（大于95%）、干固后能長(zhǎng)期保持粘結(jié)力和自修復(fù)能力、密封性能好、易施工（單組分），缺點(diǎn)是厚度難于控制、抗拉強(qiáng)度不及合成高分子卷材高（約3Mpa）、
耐老化性能比卷材差；橡塑共混卷材的優(yōu)點(diǎn)是抗拉強(qiáng)度高（大于7Mpa）、延伸率適中（大于450%）、耐老化性能好、厚度一致，缺點(diǎn)是搭接口多、用普通氯丁粘結(jié)劑沒有密封性能及厚度不足致使泡水后粘結(jié)強(qiáng)度降低，無法保證防水效果。本工法充分發(fā)揮了兩種不同防水材料的優(yōu)點(diǎn)、擯棄了兩者的弱點(diǎn)，從而使該復(fù)合防水層成為最有效的防水層，它是本公司在長(zhǎng)期實(shí)踐中研究總結(jié)而成，現(xiàn)已經(jīng)在多個(gè)工程中應(yīng)用，取得了良好的效果。
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