住建部《住宅產業》首次刊發科洛屋面結構自防水技術。

  摘要：防水性能在建筑工程中具有重要作用，其優劣直接關系到房屋的使用，潮濕、發霉、滲漏水等現象嚴重影響居住者的健康和居住的舒適度。屋面是建筑物容易產生裂縫和滲漏的部位，據中國建筑防水協會和零點市場調查公司聯合調查的數據顯示，屋面滲漏率高達95.33%。國內普遍認為屋面不適合采用剛性防水，事實上恰恰相反，采用剛性防水才能有效解決混凝土的開裂和密實度問題，徹底從源頭解決滲漏痛點。本文對混凝土屋面結構自防水關鍵技術控制進行探討，為相關工程提供參考借鑒。

關鍵詞：屋面結構自防水技術；混凝土和易性；抗開裂；密實度

Abstract:Waterproof performance plays an important role in construction engineering, and its advantages and disadvantages are directly related to the use of the house. Damp, mildew, water leakage and other phenomena seriously affect the health and comfort of residents. The roof is the part of the building prone to crack and leakage, according to the data of the joint investigation of China Building Waterproof Association and horizon market research company, the leakage rate of the roof is as high as 97.33%. It is generally believed that the roof is not suitable for rigid waterproofing, in fact, on the contrary, using rigid waterproofing to effectively solve the problem of cracking and compactness of concrete, thoroughly solve the leakage pain point from the source. This paper discusses the key technology control of self-waterproofing of concrete roof structure, and provides reference for related project

        眾所周知，混凝土本身就具有防水功能，但是如果不能有效控制混凝土裂縫和提高密實度，還是會導致滲漏問題。傳統方案主要是以柔性卷材等材料覆蓋為主。通過30年的實踐經驗證明：柔性卷材很容易老化及與基層脫離、無法從根本上解決滲漏問題。用混凝土結構自防水方案只需要解決裂縫問題及提高密實度，就可以省去卷材，節省成本且減少環境的污染。關鍵問題是解決好對裂縫的控制和采取措施提高混凝土密實度。 

一、導致屋面開裂滲漏的原因

1.水泥水化過程中水化熱過高引起的混凝土開裂滲漏

水泥在水化過程中會產生熱量，然而由于混凝土的散熱性能并不好，再者由于大家盲目追求高強度，導致水泥用量增大，這就使得水化熱急劇升高，當內外溫差超過25度時，溫度應力就會超過混凝土的抗拉強度，從而產生溫度裂縫。調查發現，90%的屋面產生不同程度的裂縫均屬于溫度產生的裂縫，房屋結構之間的相互約束、溫度的變化及兩種材料膨脹系數的差異，使屋面與墻體產生溫度內應力。

2.塑性開裂引起的滲漏

混凝土澆筑后，表面沒有及時覆蓋，受風吹日曬，表面游離水分蒸發過快，產生急劇的體積收縮，而此時混凝土早期強度低，不能抵抗這種變形應力而導致開裂。

混凝土自身具有一定的抗滲能力，在基礎和屋面部分使用現澆混凝土能有效的抵抗滲漏的發生。但是由于材料質量、混凝土品種的選擇、配合比配制及現場施工等因素導致混凝土凝結硬化后出現大量的開口孔隙，貫通孔隙引起的密實度降低，導致混凝土的抗滲能力差。

3.施工技術粗糙，后期維護不到位

施工現場的管理也很重要。現場施工技術工人的水平參差不齊，施工單位的培訓不到位，質量責任落實不到人，都會導致質量事故頻出。混凝土在澆筑過程中，施工人員振搗不充分，使得大量的氣泡殘留在混凝土當中，引起密實度降低。模板安裝出現縫隙，產生漏漿，后期混凝土會出現蜂窩麻面露筋等現象。混凝土凝結硬化后，持續澆水養護不到位，也會影響到混凝土中水泥的水化，導致毛細孔隙的密實進程阻斷，影響混凝土的強度和抗滲性。

4.和易性不好，導致的難以振搗及砂石骨料分離

混凝土的流動性能好，就容易填充模板，密實鋼筋，對工人振搗要求降低。黏聚性好，就不容易出現砂石下沉水泥漿上浮及泌水現象，從而避免澆筑出來的混凝土表面出現蜂窩、孔洞、麻面問題。

5.混凝土密實度不夠引起的滲漏

 混凝土本身就是多孔的材料，在水化的過程中多余的水分會蒸發，從而留下空隙，如果混凝土和易性不好及振搗不到位，這些毛細孔都可能是滲漏的通道。

二、案例概況

西安理工大學一地下車庫頂板上需局部加建一層車庫，車庫屋面面積為4200平方米，屋面設計為操場使用，原計劃采用卷材防水，工期至少20天。考慮到盡量減少新增部分的荷載和不到兩個月的工期，后經過充分評估論證后改為結構自防水系統。

1.設計方案

屋面采用C30、P8混凝土,結構厚度30公分，內摻科洛無機納米抗裂防滲劑+外噴DPS，找坡層采用C15混凝土內摻3%科洛無機納米抗裂防滲劑，省去傳統卷材需要的找平層、保護層，減少恒荷載。

2.具體實施

2021年8月20日晚上澆筑結構層（混凝土內摻科洛抗裂防滲劑，摻量是膠凝材料的2%），第二天早晨開始噴涂DPS，DPS噴涂兩遍（中間間隔3小時）完成后，使用C15混凝土進行找坡（摻3%科洛抗裂防滲劑），充分灑水養護3天。

3.效果呈現

施工過程中，加了內摻抗裂防滲劑的混凝土和易性、流動性、保水性，粘度都明顯提高。施工后，4200平米的屋面，在西安30多度的高溫下施工，沒有絲毫的裂縫產生。不但節省防水工期近100%，且經測算，造價降低50%。

圖1設計圖

 圖4 屋面結構完成后及時噴涂DPS

圖5 C15內摻無機納米抗裂防滲劑找坡

圖6最終完成效果

圖7后續效果反饋

三、結構自防水技術控制因素

 1.建筑原材料的因素

（1）混凝土的質量控制。要求使用商品混凝土，商品混凝土的配置在攪拌站進行，物料的存放、使用更加專業和精確，混凝土的品質比較穩定。其中水泥要使用散裝水泥，由水泥廠直接配送，減少了存放時間和降低了受潮變質的概率。混凝土拌合物和易性改善，可以從流動性、粘聚性、保水性三個方面進行混凝土配合比優化。①調整水灰比。保證流動性的基礎上，在合理范圍內盡量降低水灰比。地下室的底板、墻體、頂板等采用防水混凝土。可以采用集料級配法，適當減少粗骨料的使用，增加水泥砂漿的成分，使砂漿充滿骨料之間。②添加外加劑。摻入減水劑可以減少水的用量，降低水膠比有效的減少孔隙的生成；加入引氣劑可以在混凝土內部形成封閉的小氣泡，阻斷貫通孔隙的形成，但是蒸汽養護的混凝土以及預應力混凝土以及強度要求較高的結構中不能加入引氣劑。③添加活性材料。加入粉煤灰、火山灰、礦渣等活性混合材料，跟混凝土中殘留的Ca(OH)2發生“二次水化”反應，其生成的水化物能夠填充混凝土中的毛細孔隙，形成密實結構，增強了混凝土的抗滲防水性能。④防止出現泌水現象。布設模板時，要嚴格檢查是否有縫隙，破損，如有發現立即整改。選用顆粒細度較小的水泥品種，水化時跟水接觸的面積大，水化充分，水泥漿的黏聚性較好。添加粉煤灰等活性物質可增強混凝土拌合物的粘聚性和保水性，粉煤灰的顆粒較小且表面光滑，故在不增加用水量的前提下對拌合物的流動性也有較好的促進作用。⑤摻加抗裂防滲劑可有效抑制鋁酸三鈣的快速水化，使混凝土內外溫度幾乎保持一致，避免溫縮開裂。

（2）細集料的質量控制。細集料有河砂、海砂、湖砂等，優先采用河砂，隨著優質天然砂的減少，現在機制砂也應用普遍。砂中有害物質通常有：泥、石粉、云母、有機物、氯鹽、硫酸鹽等，使用前要經過檢測和處理。砂需經過級配檢測合格后方能使用，根據細度模數Mx的計算，推薦使用級配符合規范要求的中砂，砂率需符合規范要求。

（3）粗集料的質量控制。粗集料指粒徑大于4.75mm的巖石或卵石顆粒，主要的有害物質跟細集料基本相同。顆粒級配宜采用連續級配品種。

（4）水泥的質量控制。現場堆放的水泥要妥善保管，防止受潮變質，根據使用的計劃，隨用隨進，縮短水泥在現場的堆放時間。

（5）水的質量控制。混凝土拌合用水宜采用潔凈的飲用水。地表水，地下水等要經過檢測合格后才能使用。主要控制水中含有的有害物質、有機物、鹽類污染物，堿性物質等。

2.施工技術的因素

（1）混凝土澆筑方法。在澆筑柱子的混凝土時，應該由外向內對稱澆筑依次向前，梁高小于1m時，梁板不可以分開澆筑。大體積混凝土采用水化熱較低的粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥等水泥品種，可防止水泥水化過程中內部熱量過高，內外溫差大，引起混凝土結構開裂。大體積混凝土的澆筑應分層澆筑。混凝土振搗應采用機械振搗，要求充分振搗，布點均勻，逐點移動，快插慢拔，不得遺漏，直至混凝土不再沉落，沒有氣泡排出，表面平坦并出現泛漿。據相關文獻介紹通過使用含有鋁鈣抑制劑的科洛抗裂防滲劑可有效解決水化熱引起的溫縮開裂，大幅度提高混凝土極限拉伸值。

（2）混凝土的養護。不同水泥品種的養護時間有所區別，通常在混凝土終凝后需澆水養護14d以上，并進行覆蓋養護。如果是夏天，氣溫較高，應在12h內澆水覆蓋，并且增加灑水次數，保持表面濕潤。

（3）二次抹壓工藝。為了使混凝土表面光滑平整，在澆筑完畢后，可以用木抹進行抹平，在初凝之前，用木抹進行第一次的抹壓，可控制混凝土表面的非結構性裂紋的產生。在終凝之前，進行第二次抹壓操作，可以有效擠壓混凝土凝結過程中形成的孔隙。

（4）對預留孔洞進行妥善處理，剪力墻的模板安裝采用止水螺桿、預埋件要設置止水片、施工縫要設置成凹縫、凸縫、階梯縫或者平直縫加止水帶的形式，使得滲水路徑變長，增加滲水難度。

（5）水平構件的施工，需要保持一定的坡度，便于排水。平屋面分為上人屋面和不上人屋面，上人屋面的坡度一般為1%-2%，不上人屋面坡度為2%-3%。大于10%的屋面稱之為坡屋面。

四、結語

本案例的成功，打破了人們長久以來對屋面防水必須使用柔性材料的錯誤觀念，創造性的提出了內摻+外噴的防水系統：內部消除混凝土裂縫，外部夯實混凝土結構。大幅度節省了工期、成本，不僅提高了效率，還使得工藝更環保節能，為實現混凝土防水100年，提供了新的解決視角，為以后的屋面防水工程做出了積極的示范。