屋面防水材料的耐久性与性能评估

屋面防水材料的耐久性与性能评估

周万杰

中国十九冶集团有限公司  四川成都  610031

摘要：屋面防水工程对于建筑工程来说十分重要，可以控制屋面渗漏现象的出现，不断提升业主的满意度。在建筑工程中建立建筑防水材料耐久性评价方法，可以为防水材料的质量保证和质量承诺提供科学合理的依据。本文则对其进行了详尽的分析。

关键词：屋面防水；耐久性；性能

引言

我国宏观经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，这是党的十九大作出的重大判断。《中国制造2025》也把“质量为先”作为首要的指导思想。实施“质量强国”的战略是我国由制造大国向制造强国转变的必然选择。建筑防水行业也处于同样的时期，正面临同样的转型升级，市场将会越来越规范，质量和品质将成为企业和产品的生命线。建筑防水材料质量提升的突破口，正是在材料的耐久性上。

1、屋面防水材料应用意义

第一，提高住宅建筑结构性能。在住宅建筑施工阶段，应掌握外界环境因素对住宅建筑产生的各项影响，科学运用多种屋面防水材料，避免雨水或降雪渗透至住宅建筑内部，影响住宅建筑功能发挥。屋面防水材料是影响住宅建筑功能发挥的主要因素，住宅建筑功能是衡量住宅建筑综合效益的主要标准，科学应用多种屋面防水材料极为重要。

第二，延长住宅建筑使用年限。多项因素均会影响住宅建筑使用年限，控制不当就会导致住宅建筑内部结构及外部结构老化速度加快，住宅建筑质量不断降低，影响业主居住体验，甚至威胁业主生命财产安全。例如，临近河流湖泊区域住宅建筑易受水汽侵蚀而受到破坏。在水汽侵蚀影响下，防水结构与基层结构分离，防水层鼓包、开裂现象时有发生，严重影响防水层功能发挥，不断加剧住宅建筑老化速度。施工人员应科学运用多种防水材料延长住宅建筑使用年限，确保住宅建筑运行更加可靠稳定。

第三，提高建筑企业经济效益。施工方案设计、工艺技术应用、防水材料选择等均会影响建筑企业经济效益。科学应用防水材料可提高建筑企业经济效益，避免渗水漏水引起返工，造成不必要的经济损失。但也应科学选择防水材料性能，例如我国西北方地区降水量较低，光照条件较好，应优先使用防晒性能优越、耐久性能优越的防水材料。避免过于注重提高防水材料防水性能而使用价格昂贵的防水材料，导致施工成本随之增加，影响建筑企业经济效益。我国南方地区降水量较高，应选择耐腐蚀性能、防水性能优越的防水材料，以避免屋面结构出现渗水漏水现象，防止后续返工处理影响建筑企业经济效益。

2、防水材料耐久性评价提出背景

所谓耐久性，从字面上可以理解为经久耐用的性能。任何一种产品，我们在考量其质量的时候，是否“经久耐用”都是一个相当重要的评判标准。

防水材料是建筑上重要的功能材料，保护建筑主体结构和内部不受外界水的侵蚀而破坏。近年来，受益于国家不断推进的城镇化发展和城市基础建设，我国早已是全球防水材料生产和应用的第一大国。然而，我国的建筑渗漏高发，在屋面、外墙、室内、地下室等部位均有较高的渗漏率[1]，用户投诉不断，社会反响较大。一旦防水材料失效而发生渗漏，结构和内部受到水的侵蚀，很难保证建筑的使用寿命和人们的正常居住使用。而且后期质保、索赔较难，重新翻修需要业主投入很大成本，带来经济损失和资源占用。

对防水材料耐久性提出更高要求是目前行业发展的必然趋势。正在第二次征求意见的住建部全文强制性规范《建筑与市政工程防水通用规范》对工程防水设计工作年限提出了如下要求：地下工程防水设计工作年限不应低于工程结构设计工作年限；屋面不低于20年；外墙不低于25年；室内不低于15年要求，并在3.1.1条规定“防水工程材料的耐久性应与防水工程设计工作年限相适应”。这将倒逼行业研究和提高材料的耐久性。事实上，在研的强制性国家标准《建筑防水卷材安全和通用技术规范》，也将对防水卷材的耐久性提出通用的基本要求。但是，光有年限要求和通用基本规定是不够的，应尽快建立我国防水材料耐久性的评价方法，为防水工程设计工作年限与防水材料产品性能要求建立起对应的关系，为强制性规范中的设计工作年限提供支撑，并指导下一步产品标准的修订，这样才能切实提高我国防水材料的整体质量水平。

3、防水耐久性研究现状

3.1、材料预测法

防水材料或材料组合的耐久性应满足耐水性、热老化、人工气候加速老化、接缝剥离强度、搭接缝不透水性等要求。材料预测法是建立在防水材料耐久性测试、多层防水材料互补缺陷及阻隔水分通道基础上的推测方法。有学者认为，叠合设置防水层可以成倍提高防水层的耐久性，大幅度降低渗漏率[9]，但也有学者认为，安全、耐久的防水系统多种多样，多道防水只是其中一种，多道防水是否有利于提高防水系统的工作年限，需要具体情况具体分析；尽管防水系统工作年限会因多道有效防水适当延长，但也不会是各层耐久年限的简单叠加，单层防水如果施工质量有保证也能有效防止渗漏。

关于防水材料耐久性的研究，主要侧重于材料耐老化性能测试及防水可靠性因素等方面。金晓西通过试验，认为防水材料的实际应用性能、厚度，施工时的基层含水率，耐老化试验方法等，是防水材料选择与应用中需要重点关注的方面；并通过对比不同防水材料实验室老化试验与室外自然老化结果，发现两者不存在有规律性的直接关系，且个别材料两者结果大相径庭，因此更倾向于通过大型曝晒场考察材料在大自然作用下耐老化性能的做法。不同厚度的同种材料，对水压的抵抗力不同，并非与厚度呈线性关系。抗渗性、耐老化性、耐穿刺性等与厚度有直接关系，拉伸强度、延伸率、高低温性能等，一般都与材料自身厚度无直接关系。防水卷材的搭接缝剥离强度、平整度、胶层厚度，均对搭接缝防水可靠性具有较大影响。

防水材料耐久性是防水系统耐久性的基础和前提，但是关于两者间的量化关系目前还没有形成统一的认识，也没有广泛适用的预测方法。因此，研究建立基于防水材料耐久性的防水系统耐久性定量预测模型，将是今后工程防水系统耐久性研究的一个重要内容。

3.2、构造分析法

我国防水材料种类繁多，防水工程构造做法灵活多样。工程防水类型大体可分为屋面防水、地下室防水、室内防水、墙面防水以及其他市政工程防水等，针对不同的建筑工程类型，防水的侧重点并不相同，地下工程侧重结构防水，屋面工程侧重构造防水，外墙则侧重排防结合等。中国建筑标准设计研究院有限公司总结了不同的防水工程做法，编制了国家建筑标准设计图集《工程做法》（23J909），旨在提出满足防水设计工作年限的基本构造做法。基于工程实践经验的构造分析法也是目前预测防水系统耐久性的重要方法。

4、评价方法初探

4.1、影响因素及其分类建议

人为因素和环境因素都会对防水材料的耐久性产生影响。

人为因素包括生产建设过程中的设计、施工等因素和使用过程中的维保等因素，这些都会影响材料的使用寿命。在建筑整体的耐久性评价中，这些都是重要的因素，但针对材料自身的耐久性评价，这些因素可先排除在外。

环境因素可分为自然环境因素和工程环境因素两类[2]。自然环境因素主要包括光照强度、降雨量、极限高低温、酸碱盐腐蚀、臭氧、灰尘、微生物等；工程环境因素主要包括产品应用部位（屋面、地下、室内等）、使用荷载、是否外露、是否长期有水、坡度、振动等。这些环境因素必须综合考虑并进行类别区分后才能根据不同的环境类别，提出不同的耐久性评价要求。

我国现行的GB 50178—1993《建筑气候区划标准》标准[3]以1月平均气温（低温）、7月平均气温（高温）等为主要指标，以年降水量、年日平均气温低于或等于5℃的日数或年日平均气温高于或等于25℃的日数为辅助指标，划分出7个一级区域。

我们在开展防水材料耐久性评价工作时，可引用上述区划标准。首先可以对影响材料耐久性的自然环境因素进行分类，建议如下：

太阳光辐照影响外露材料的耐候性能，可按年太阳总辐照度分为2个类别，见表2。

极限低温条件对材料的影响主要在材料表面低温脆性冲击上，可按1月平均气温分为3个类别。

极限高温条件可加速材料表面老化，对材料的影响体现在材料表面受热冲击和机械损伤，按7月平均气温，可分为2个类别

上述几项自然环境因素是按GB 50178—1993标准提出的区划建议，在具体评价工作中也可查询当地的实际气候条件结合当地气象部门数据确定具体类别。

4.2、耐久性试验

耐久性评价主要通过耐久性试验（或称加速老化试验）进行。明确耐久性的影响因素后，针对各因素，需要建立对应的耐久性试验方法。这里给出一些常见影响因素和对应的耐久性通用试验方法，其他还有一些特定的影响因素，如耐化学腐蚀、基层高频振动等，可在相应的应用条件下单独提出试验要求。

4.3 评估试验

仅靠耐久性试验，无法直接得出评价的结论，还需要通过进一步的评估试验来判断。防水材料种类多样，因此无法再进一步提出通用的评估试验和评判标准，应依据不同种类的防水材料，基于其产品特性，选择相应的评价项目和技术指标。

5、结语

当下的工程防水材料开发与设计施工，亟需工程防水耐久性理论支撑及定量的工作年限预测模型支持；相关学者关于防水性能影响因素、渗漏过程、材料寿命与系统耐久性关系等方面的思考与总结，对深入开展工程防水耐久性的研究具有很好的启示作用；采用科学、适宜的研究方法，综合基于防水材料耐久性的预测法、构造分析法、因素耦合法三者所长，开展工程防水耐久性研究，将成为今后行业研究的热点。

参考文献

[1]赵炜,马志鸣,赵婧.SHCC水泥基整体防水材料在荷载作用下的渗透性研究[J].新型建筑材料,2014,41(01):84-86+89.

[2]吴飞.钢筋混凝土桥梁耐久性问题研究现状及发展[J].科技资讯,2012(09):41-42.

[3]张强.铁路混凝土桥面防水材料的应用与发展[J].建材世界,2012,33(01):20-23.

[4]秦福强.试论屋面防水工程施工质量控制要点[J].科技信息,2011(27):714.

[5]周家权.桥面防水材料的耐久性试验分析探讨[J].科技信息,2011(19):340+355.