朱志遠:“防水通用規范”與防水材料的新要求【防水通用規范專(zhuān)題報道之二】
GB 55030—2022《建筑與市政防水通用規范》從工程防水應用角度提出了對各類(lèi)防水材料耐久性能和應用性能的最低要求,規定防水材料的耐久性應與工程設計工作年限相適應。本文介紹并解讀了規范對各類(lèi)防水材料的性能要求及相關(guān)規定,并提出了相關(guān)產(chǎn)品標準今后的修訂方向。
GB 55030—2022《建筑與市政工程防水通用規范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“防水通用規范”)的發(fā)布,是住建部在工程建設領(lǐng)域標準化改革的一個(gè)重要成果,用全文強制性工程建設規范取代現行標準中分散的強制性條文,逐步形成由法律、行政法規、部門(mén)規章中的技術(shù)性規定與全文強制性工程建設規范構成的“技術(shù)法規”體系,筑牢工程建設技術(shù)“底線(xiàn)”。
防水通用規范首次提出防水工程全生命周期管理的理念,以防水設計工作年限為目標抓手,圍繞設計、材料、施工、驗收、運維全過(guò)程質(zhì)量控制,提高防水可靠性和耐久性,從而全面提高防水工程質(zhì)量、減少滲漏。防水通用規范從工程防水應用角度明確工程對防水材料耐久性能和應用性能的最低要求,即防水材料的耐久性應與工程設計工作年限相適應。防水材料是保證防水工程質(zhì)量的基礎,是實(shí)現防水功能不可或缺的技術(shù)手段,防水通用規范將防水材料劃分為防水混凝土、防水卷材和防水涂料、水泥基防水材料、密封材料和其他材料。
防水通用規范第3章是材料工程要求,除此之外材料要求也隱含在設計、施工、驗收、運維等章節,如多道防水的構造形式,如何做到材料和施工相容、性能互補、滿(mǎn)足應用場(chǎng)合的特性。不同防水材料的施工特性和施工環(huán)境要求也是不一樣的,包括卷材的搭接寬度要求、進(jìn)場(chǎng)檢驗的項目、材料驗收要求等。
01
材料一般規定
材料工程要求是從防水工程的耐久性和工程應用角度對材料提出的最低要求,不涉及防水材料具體特性方面的要求。防水通用規范將防水材料按照大類(lèi)的方式進(jìn)行歸類(lèi)處理,未涉及的材料并不是不能使用,而是沒(méi)有特殊的工程要求或材料比較新還沒(méi)來(lái)得及提出針對性的工程要求。
防水材料的耐久性應與工程防水設計工作年限相適應。防水設計工作年限實(shí)現的基礎是防水材料,設計工作年限是根據經(jīng)濟和技術(shù)兩方面條件綜合確定的。防水通用規范將防水工程按部位分為明挖法地下工程、暗挖法地下工程、屋面、外墻、室內、道橋、蓄水工程等,規定地下工程防水設計工作年限不應低于工程結構設計工作年限、屋面工程防水設計工作年限不應低于20年、室內工程防水設計工作年限不應低于25年等。在屋面、室內等場(chǎng)合,防水功能是由外設防水系統提供,無(wú)論是一道還是多道防水層,防水材料及其配套材料的耐久性都不應低于防水設計工作年限。地下工程是由防水混凝土與外設防水層共同構成防水系統,其中防水混凝土是結構的組成部分,外設防水層由于在地下環(huán)境相對恒定,沒(méi)有紫外線(xiàn)的照射并隔絕了空氣,因此其使用壽命遠遠高于屋面(滿(mǎn)足耐水情況下),能夠做到與結構同壽命。
防水材料的選用應符合下列規定:1)材料性能應與工程使用環(huán)境條件相適應;2)每道防水層厚度應滿(mǎn)足防水設防的最小厚度要求;3)防水材料影響環(huán)境的物質(zhì)和有害物質(zhì)限量應滿(mǎn)足要求。不同工程應用領(lǐng)域和部位對防水功能的需求不一樣,包括暴露情況、環(huán)境最高及最低氣溫、極限溫差、長(cháng)期浸水情況、水壓、環(huán)境中腐蝕性介質(zhì)、降雨量、風(fēng)荷載、雪荷載、種植荷載、振動(dòng)、交通荷載等,應根據施工和使用環(huán)境條件,選擇合適的防水材料,而不能要求一種材料包打天下。一道防水層是具有獨立防水功能的構造層,能夠獨立具有防水效果;一層防水材料不一定能成為一道防水層,防水涂料可能需要多遍涂覆、達到一定干膜厚度,才能成為一道防水層,防水材料只有滿(mǎn)足一定的厚度才能具有防水效果和耐久性。作為防水材料不應對環(huán)境和人體、生物等帶來(lái)危害,應滿(mǎn)足相關(guān)有害物質(zhì)限量的要求。
外露使用的防水材料燃燒性能等級不應低于B2級,F行國家標準GB 50016—2014(2018版)《建筑設計防火規范》第5.1.5條規定:一、二級耐火等級建筑的屋面板應采用不燃材料。屋面防水層宜采用不燃、難燃材料,當采用可燃防水材料且鋪設在可燃、難燃保溫材料上時(shí),防水材料或可燃、難燃保溫材料應采用不燃材料作防護層。為了建筑工程的消防安全,防水材料外露使用應滿(mǎn)足最低的阻燃性能要求。
02
防水卷材和防水涂料
防水卷材和防水涂料是量大面廣的防水工程大面使用的柔性防水材料,其耐久性包括耐水性、熱老化、紫外線(xiàn)老化、化學(xué)介質(zhì)腐蝕、疲勞變形等性能,其中最常見(jiàn)和重要的是耐水性、熱老化、紫外線(xiàn)老化等性能。防水材料的耐久性要求與應用場(chǎng)合相關(guān),如耐水性,坡屋面、墻面有很好的排水功能,對于防水卷材的長(cháng)期浸水性能要求較低;平屋面防水材料可能會(huì )短時(shí)間浸水,特別是屋面排水不暢處;地下工程防水材料可能長(cháng)期有水或地表水的浸潤;室內衛生間長(cháng)期存在干濕交替。外露使用的防水材料,紫外線(xiàn)老化是重要的耐久性影響因素,主要針對屋面和外墻。熱老化試驗是表征防水材料耐久性的一個(gè)常規加速試驗方法,通用的老化條件測得的耐久性用于不同場(chǎng)合部位的效果是不一樣的。防水通用規范第3.3節綜合考慮防水材料的應用場(chǎng)合需求及防水工程設計年限,規定了耐久性試驗條件和性能最低要求,相關(guān)的產(chǎn)品及其標準可以在此基礎上提高。
防水卷材現場(chǎng)施工接縫質(zhì)量是影響防水卷材整體防水功能的主要因素,與此相關(guān)的卷材接縫剝離強度和搭接縫不透水性?xún)煞N工程應用要求首次在規范中提出,在工程中不僅需要考慮搭接區施工期間的粘結質(zhì)量,也需要考慮到長(cháng)期使用中搭接縫的可靠性,因此規定了不同類(lèi)型卷材在初始、熱老化、浸水后的接縫性能。防水卷材可以根據材料特性和施工環(huán)境使用不同的搭接方式進(jìn)行接縫搭接,包括自粘、膠粘(包括涂料搭接)、膠帶、熱熔和焊接等;防水卷材短邊采用搭接時(shí),也應滿(mǎn)足相應的接縫要求。通過(guò)試驗發(fā)現,采用熱熔施工的改性瀝青防水卷材、熱風(fēng)焊接的高分子防水卷材搭接縫不透水性沒(méi)有問(wèn)題,自粘面與自粘面搭接的方式也可以可靠粘結。但是,自粘面與膜面搭接的防水卷材存在風(fēng)險,采用水泥膠結料搭接的卷材也存在風(fēng)險,需要對材料構造、施工工藝進(jìn)行改進(jìn)。
防水材料的厚度是構成一道防水層的最低要求和耐久性的重要基礎,其與材料特性、施工方式、基層狀況等相關(guān),防水通用規范第3.3節對防水卷材和防水涂料最小厚度的規定是針對屋面、地下、室內和蓄水工程等應用場(chǎng)合的,對于外墻、橋梁等場(chǎng)合由于其構造及作用的差異,可根據工程需要參照確定厚度。
防水通用規范對防水卷材和防水涂料按照大類(lèi)方式進(jìn)行了劃分,現行的防水材料無(wú)論是否有國家標準、行業(yè)標準都可以根據產(chǎn)品類(lèi)別分別對應。
防水卷材指工廠(chǎng)制造成型、厚度均勻并可卷曲成卷狀的柔性防水材料。聚合物改性瀝青防水卷材指以無(wú)紡布、高分子膜基為增強材料,以聚合物改性瀝青為涂蓋材料,工廠(chǎng)生產(chǎn)的防水卷材,可采用熱熔法、熱瀝青粘結、膠粘法、自粘法施工。高分子防水卷材指采用塑料、橡膠或兩者共混為主要材料,加入助劑和填料等,采用壓延或擠出工藝生產(chǎn)的防水卷材。礦山法隧道用塑料防水板也歸類(lèi)為高分子防水卷材。按照現行國家標準和行業(yè)標準生產(chǎn)的卷材均能夠符合厚度的規定。雙面復合型合成高分子防水卷材僅規定了主體片材芯層的厚度,該厚度達不到高分子防水卷材的最小厚度1.2 mm,故應與聚合物水泥粘結料或防水涂料復合使用作為防水層。
防水涂料指使用前呈液體或膏體狀態(tài),施工后能通過(guò)冷卻、揮發(fā)、反應固化,形成一定均勻厚度涂層的柔性防水材料。為控制涂層厚度、增加抵抗基層形變破壞,涂料大面施工時(shí)宜鋪設胎體增強材料。反應型高分子防水涂料指以高分子材料為主要成膜物質(zhì),加入助劑和/或填料等,固體含量不小于85%,呈液體狀,通過(guò)與空氣中濕氣或組分間反應固化成膜的防水材料,產(chǎn)品包裝形式分為單組分及多組分。聚合物乳液類(lèi)防水涂料指以聚合物乳液為主要成膜物質(zhì),加入助劑和/或填料等,通過(guò)水分揮發(fā)、或破乳劑引發(fā)劑破乳固化成膜的防水材料,產(chǎn)品包裝形式分為單液型、雙液型及液粉型。水性聚合物瀝青類(lèi)防水涂料指以聚合物改性瀝青乳液或普通瀝青乳液與聚合物乳液混合,加入助劑和/或填料等,通過(guò)水分揮發(fā)、或破乳劑引發(fā)劑破乳固化成膜的防水材料,產(chǎn)品包裝形式分為單液型及雙液型。熱熔施工橡膠瀝青類(lèi)防水涂料指以聚合物改性瀝青為主體材料,加入助劑和/或填料等,室溫冷卻成膜的防水材料,產(chǎn)品常溫下呈膏狀或塊狀。當熱熔施工橡膠瀝青類(lèi)防水涂料與防水卷材配套使用作為一道防水層時(shí),防水涂料的厚度可以比單獨作為一道防水層時(shí)薄,但因其仍然需要具有防水功能而不僅僅是作為黏結劑,故厚度不應小于1.5 mm。
03
防水混凝土及水泥基防水材料
防水通用規范規定:防水混凝土的施工配合比應通過(guò)試驗確定,其強度等級不應低于C25,試配混凝土的抗滲等級應比設計要求提高0.2 MPa;防水混凝土應采取減少開(kāi)裂的技術(shù)措施;防水混凝土除應滿(mǎn)足抗壓、抗滲和抗裂要求外,尚應滿(mǎn)足工程所處環(huán)境和工作條件的耐久性要求。防水混凝土是地下工程外部結構的必要功能,其性能容易受施工過(guò)程中現場(chǎng)環(huán)境影響,這些性能都需要按照工程所用原料及現場(chǎng)環(huán)境條件進(jìn)行配合比設計。強制性工程建設規范GB 55008—2021《混凝土結構通用規范》規定,鋼筋混凝土結構構件的混凝土強度等級不應低于C25,因混凝土抗滲等級是試驗室的試配數值,而混凝土生產(chǎn)和施工過(guò)程中的不確定因素會(huì )影響其抗滲性能,因此防水通用規范規定試配防水混凝土的抗滲等級比設計要求提高0.2 MPa。防水混凝土除滿(mǎn)足抗滲要求外,避免滲漏的主要手段是應采用抗開(kāi)裂的技術(shù)措施,抗開(kāi)裂的技術(shù)措施包括但不限于采用優(yōu)化級配和高品質(zhì)的骨料,調整水泥及其他膠凝材料種類(lèi)、細度及用量,使用外加劑,控制水膠比(用水量)等配合比設計,合理配筋,結構厚度控制,優(yōu)化澆筑振搗工藝和降低入模溫度,采用冷卻管等減少結構內外溫差措施,加強養護等,這些都是提高防水混凝土性能的可選措施,不屬于增設防水構造。防水混凝土作為具有防水功能的結構材料,除滿(mǎn)足強度、密實(shí)性和抗裂性要求外,當處于凍融環(huán)境、氯化物環(huán)境和化學(xué)腐蝕環(huán)境等應用場(chǎng)合時(shí),還應滿(mǎn)足相應的耐久性設計要求。強制性工程建設規范GB 55008—2021對保障混凝土耐久性提出了明確的技術(shù)要求,國家現行相關(guān)標準GB 50010—2010(2015年版)《混凝土結構設計規范》、GB 50666—2011《混凝土結構工程施工規范》和GB/T 50476—2019《混凝土結構耐久性設計標準》也規定了相應的技術(shù)措施。
水泥基防水材料包括外涂型水泥基滲透結晶型防水材料、防水砂漿、防水漿料,其防水功能是通過(guò)作用于混凝土或砂漿主體產(chǎn)生的,將水泥基滲透結晶型防水材料施工于底板墊層、保護層、卷材、涂料面上都無(wú)法起到防水作用。針對水泥混凝土基層的粗糙度和特性,外涂型水泥基滲透結晶型防水材料使用時(shí)必須進(jìn)行用量和厚度雙控制。防水通用規范規定了聚合物防水砂漿、通用型防水漿料的關(guān)鍵技術(shù)指標,包括抗滲性、粘結強度、抗凍性和吸水率。摻入外加劑、防水劑的預拌防水砂漿的抗滲性能和粘結強度試驗方法可按照聚合物水泥防水砂漿執行。防水砂漿防水層的防水功能主要源于抗滲能力,要達到相應的抗滲能力,應具有一定的厚度。防水通用規范對地下工程使用的水泥基防水材料的最小厚度作出了規定,用于外墻和衛生間墻面時(shí)則應根據工程應用情況選擇合適的厚度。
04
其他材料
大量工程應用經(jīng)驗表明,密封膠開(kāi)裂失效主要是其中填充的低聚物揮發(fā)遷移所致,防水通用規范根據密封材料的特性規定了質(zhì)量損失率要求,以控制低聚物的加入量、延長(cháng)密封膠使用壽命。防水通用規范規定:非結構粘結用建筑密封膠質(zhì)量損失率,硅酮不應大于8%,改性硅酮不應大于5%,聚氨酯不應大于7%,聚硫不應大于5%。橡膠止水帶、橡膠密封墊和遇水膨脹橡膠制品的性能應符合現行國家標準的規定。橡膠止水帶、橡膠密封墊和遇水膨脹橡膠制品主要應用于施工縫、后澆帶及管片環(huán)、縱縫等接縫部位的密封,對工程細部構造的耐久性有重大影響,需要保證其性能。
天然鈉基膨潤土毯的膨潤土含量及其耐久性對防水工程質(zhì)量及使用壽命有重要影響。防水通用規范規定天然鈉基膨潤土防水毯的單位面積干重不應小于5.0 kg/m2,且天然鈉基膨潤土的耐久性指標應符合表3.6.1的要求。屋面壓型金屬板的厚度除滿(mǎn)足結構設計要求外還必須滿(mǎn)足規范規定的最小厚度。壓型金屬板主要采用機械固定安裝,金屬板厚度與其力學(xué)性能、抗風(fēng)揭能力、耐腐蝕性密切相關(guān),需要滿(mǎn)足最低厚度要求。
05
產(chǎn)品標準修訂框架
2017年頒布的修訂后的《中華人民共和國標準化法》,對標準化改革從法律層面做出了規定,其中對政府標準和市場(chǎng)標準的范疇進(jìn)行了界定,強制性標準作為技術(shù)法規只有全文強制的國家標準。防水行業(yè)根據標準化改革的要求,現行有條文強制的標準GB 18243—2008《塑性體改性瀝青防水卷材》、GB 18242—2008《彈性體改性瀝青防水卷材》、GB 18967—2009《改性瀝青聚乙烯胎防水卷材》、GB 27789—2011《熱塑性聚烯烴(TPO)防水卷材》、GB 12952—2011《聚氯乙烯(PVC)防水卷材》、GB 12953—2003《氯化聚乙烯防水卷材》、GB 23441—2009《自粘聚合物改性瀝青防水卷材》、JC 1066—2008《建筑防水涂料有害物質(zhì)限量》、GB 18445—2012《水泥基滲透結晶型防水材料》將整合為全文強制的《建筑防水卷材安全和通用技術(shù)規范》和《建筑防水涂料安全技術(shù)規范》,同時(shí)這些相關(guān)標準將修訂并轉化為推薦性標準。
《建筑防水卷材安全和通用技術(shù)規范》適用范圍為防水卷材的有害物質(zhì)限量、基本必須的性能項目、安全、環(huán)境影響說(shuō)明,并響應防水通用規范的相關(guān)要求;涉及的產(chǎn)品有瀝青防水卷材、塑料防水卷材、橡膠防水卷材等;主要項目有接縫不透水性、抗滲性或抗竄水性、耐水性、熱空氣老化、吸水率、人工氣候加速老化 、接縫剝離性能、耐腐蝕性、耐根穿刺性能等。
《建筑防水涂料安全技術(shù)規范》適用范圍為防水涂料的有害物質(zhì)限量、耐久性、安全性能,并響應防水通用規范的相關(guān)要求;涉及的產(chǎn)品有反應型高分子防水涂料、聚合物乳液類(lèi)防水涂料、水性聚合物瀝青類(lèi)防水涂料、熱熔施工橡膠瀝青類(lèi)防水涂料等;主要項目包含固體含量、抗滲性或抗竄水性、耐水性、熱空氣老化、吸水率、人工氣候加速老化 、浸水后粘結性能、耐腐蝕性等。
相關(guān)推薦性產(chǎn)品標準的制修訂應當滿(mǎn)足強制性工程規范、產(chǎn)品規范的規定,如安全、有害物質(zhì)限量、耐久性等。產(chǎn)品標準應具備防水材料的基本性能,如拉伸性能、耐熱性、低溫性能、不透水性、吸水性、粘結或搭接性能、尺寸穩定性等;并滿(mǎn)足工程應用要求,如抗沖擊、抗穿刺、撕裂性能、抗竄水性、抗靜態(tài)荷載、抗風(fēng)揭、耐根穿刺、剝離強度、接縫不透水等;以及與防水設計工作年限相關(guān)的性能,如耐水性、耐化學(xué)性、耐候性等。產(chǎn)品標準不再按產(chǎn)品性能進(jìn)行區分,而是按與工程使用環(huán)境條件相適應的應用場(chǎng)合進(jìn)行區分,并要求產(chǎn)品具有適應不同應用場(chǎng)合的耐久性。
結語(yǔ)
防水通用規范從明確和提升工程防水設計工作年限入手,通過(guò)材料、設計、施工、驗收、運維全生命周期質(zhì)量控制,全面提升防水工程質(zhì)量,是防水行業(yè)轉型升級的催化器,將推動(dòng)建筑防水行業(yè)進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展新階段。
(來(lái)源:中國建筑防水雜志社)