外墙防渗漏施工方案(总结出这些外墙防渗漏经验)
外墙防渗漏施工方案(总结出这些外墙防渗漏经验)影响外墙防水性能的环境因素比较多,如温湿度差、墙体变形、紫外线辐射、风荷载、冻融循环等。但造成外墙渗水的主要因素还是来自于降水。导致外墙发生渗漏的原因【图片来源:群聊截图】这份纠结的症结所在,就是工程上“牛皮癣”般存在的建筑物外墙渗漏问题。它短期内通常不会影响建筑物使用寿命和安全,但因渗漏造成的壁纸变色、涂料起皮、墙面发霉、粉刷层脱落等问题,却给居住者生活造成极大的困扰。限于篇幅,本文只谈及外墙整体防水内容,不涉及外墙的具体细节部位——如穿墙螺杆洞、脚手架洞口、填充墙接缝、门窗等节点。
前段时间,在地产同行微信群里,一位群友提出一个关于建筑外墙防水方面的问题:全现浇混凝土外墙是否可以取消外墙防水的设计?
【图片来源:群聊截图】
笔者明白这位同行的困惑所在:按照图纸过审要求,应该设置外墙防水层;但工程实践中,又无成熟有效的设计构造和施工工艺可遵循。
于是就有其他群友给出建议,实在无法规避,就用成本最低的办法做。
【图片来源:群聊截图】
这份纠结的症结所在,就是工程上“牛皮癣”般存在的建筑物外墙渗漏问题。它短期内通常不会影响建筑物使用寿命和安全,但因渗漏造成的壁纸变色、涂料起皮、墙面发霉、粉刷层脱落等问题,却给居住者生活造成极大的困扰。
限于篇幅,本文只谈及外墙整体防水内容,不涉及外墙的具体细节部位——如穿墙螺杆洞、脚手架洞口、填充墙接缝、门窗等节点。
导致外墙发生渗漏的原因
影响外墙防水性能的环境因素比较多,如温湿度差、墙体变形、紫外线辐射、风荷载、冻融循环等。但造成外墙渗水的主要因素还是来自于降水。
外墙发生渗漏的三要素包括:水源、渗漏通道和作用力。前两个要素比较好理解,第三要素“作用力”构成稍显复杂,还可以具体细分为:重力作用、毛细吸水、水分子表面张力、渗漏通道两侧气压差和风压作用。
1. 重力作用
有研究表明,0.3㎜以上的接缝或缝隙中,重力作用下水分可以透过。所以对于重力作用下导致的渗漏水,首先应考虑通过一定的坡度并仍利用重力作用排出。对于那些墙体上的斜面或水平面,适当的坡度设计是防水的关键。
2. 毛细吸水现象
产生毛细渗透的缝隙或空隙尺寸,一般为0.02~0.5mm。这个缝隙尺寸,在建筑外墙材料中是广泛存在的。
这些毛细管遇水后只要彼此有附着力(即可以润湿毛细管壁),水就会沿着毛细管上升,直至水的质量超过它的表面张力时才停止上升。毛细管越细,上升水的质量越不易超过表面张力,因而水位升的越高,物体就越容易透水。
3. 室内外气压差
笔者曾在网络上看到一个实验,有人用2万个大气压的强大压力压缩钢筒中的油,最后发现油可以透过钢筒壁渗出,这说明钢的分子间有可以让油分子通过的孔隙。
同样的道理,在围护结构气密性较好的建筑中,施工过程中形成孔隙是难以避免的。大多数的时间内,室内外的气压是不一致的。压差达到一定数值,就会导致水蒸气从气压高的一侧向气压低的一侧移动。
表现的程度轻一些的,会形成结露;程度严重一些的,就会形成渗漏水渍。
4. 风荷载作用
一般来说,风荷载与降水协同才会产生渗漏,这跟重力作用的情况类似。在0.3mm以上的接缝或缝隙中,风荷载会成为造成渗漏的主要因素。
重力作用为主导因素造成的外墙渗漏,水流动的方向是比较明确的;如果风荷载成为主要驱动力时,水的运动方向就没有明显的迹象可循了。
我们都知道,随着建筑高度的增加,承受的风荷载也加大了降水对墙体的渗透力。根据有关实验资料显示,当八级风时,墙面降水量是地面降水量的三倍(实验墙体的高度10m)。
【风荷载流经建筑物立面是的风压分布系数/图源:见注1.】
这也很好解释了为何高层建筑普遍存在外墙渗漏水的问题,尤其高层部位的东面和南面山墙。
常见防水材料为何不太防水?
根据上面的分析以及我们的生活常识,墙面防水最佳方法就是将水快速排走。
从建筑构造上看,外墙主断面的方向一般都与重力方向一致,所以外墙表面水分在重力作用下是可以迅速排走的。
所以虽然同样有防水方面的要求,外墙防水的建筑构造标准与地下工程或屋面工程相比就简单得多,甚至目前都没有专项设计构造标准。
这里需要强调的一点是,一旦墙体倾斜,就将极大增加外墙表面暴露在雨水中渗漏的风险。有研究表明,将角度从垂直调整到偏离5°的倾斜角度,即便在缓和风速条件下(5m/s),雨水量也将增加近4倍【2】。因此当墙体水平或倾斜时,对其防水设计的标准,最好以屋面的防水构造为参照。
外墙防水设计遵循的路径,通常可以概括为三类:导水、排水和防水。导水和排水需要一定的特定条件,所以我们通常选用的就是“防水”这一路径。
从防水技术角度讲,依照采用的材料不同,可以将防水材料分为柔性和刚性防水两大类。但对于绝大多数以涂料作为立面材料的住宅建筑外墙来说,柔性防水材料基本没有应用的空间。所以目前建筑外墙的主流用材还是刚性的防水材料。
刚性防水材料主要是普通砂浆或掺有外加剂的防水砂浆。它们通过自身的密实性以及某些构造措施,如坡度、伸缩缝等来达到建筑物的防水目的。
普通防水砂浆,通常采用五层施工法,即三层净浆两层砂浆,交替施工。原理是利用不同配合比的水泥浆和水泥砂浆,相互抹压密实,充分切断各层间的毛细孔网,以达到防水目的。
普通防水砂浆防水性能的控制要素有两个:一个是配合比,另一个是施工方法。必须严格掌握防水层各层次的配合比,必须严控施工工艺。这两个“必须”,笔者的体会是,都很难做到,所以这种普通防水砂浆的做法可操作性不大。
那么另一大类就是掺加防水剂的防水砂浆,这个应用的比较普遍。本文开头提到的群讨论时,就有网友都提到了这个做法。
防水剂主要类型,包括有机质系防水剂、无机质系防水剂和混合系防水剂。笔者在工程上接触过的,主要是掺加聚合物的防水砂浆。
聚合物防水砂浆,是由水泥、砂和一定量的橡胶乳或树脂乳液以适量的助剂(如稳定剂、消泡剂等)经搅拌混合配制而成的。它具有较好的防水性、抗冲击性和耐磨性。
掺入聚合物达到防水目的的原理是:砂浆中掺入各种乳胶,可以有效的封闭材料中的连通孔隙,从而大大改善材料的抗渗透性,有效地降低了吸水率。
聚合物防水砂浆的防水效果,很大程度上取决于聚合物本身的特性及其在砂浆中的掺入量。掺入量低,砂浆性能难以满足要求;掺入量高,则粘结性及干缩均向劣化方向发展,适得其反。【3】
聚合物防水砂浆在硬化过程中,既有水泥的水化反应,又有聚合物乳液的脱水固化过程。因此,在聚合物防水砂浆完工后初期,采用不洒水的自然养护。时间根据聚合物乳液的掺量、环境湿度确定,一般在48h左右,硬化后再采用干湿交替养护的方法。
这个过程恰好是个工程难点,在施工现场,往往做不到这样的养护标准。结果就是掺了防水剂,“好像也不怎么防水”。
在江苏省《住宅工程质量通病控制标准》和《山东省住宅工程质量通病专项治理防治手册》中,都提到了一种在粉刷层掺入聚丙烯或耐碱玻纤维的抗裂做法。
笔者在工程中曾经应用过掺入抗裂纤维的做法。但结果却难以评判。因为样本数量不足,提供不出量化比选的结论。
外保温系统让外墙渗漏雪上加霜
近十几年来,随着我国建筑节能标准日益提高,建筑围护结构的保温构造也趋于系统化、多层次化。
这又产生了一个新问题,那就是在外保温系统施工中,保温系统与墙体基层大量的固定点,都可能会成为渗水通道,给外墙防水带来渗水隐患。
例如外保温防护层开裂,大量雨水会进入到外保温系统内部。由于保温系统的包裹作用,水分很难以液态的方式通过重力自动排出,往往会通过渗水通道进入室内。
笔者在处理这类外墙渗漏水时发现,室内看到的渗漏点,对应室外部位可能是在它处,这给维修工作也带来很大的困难。
那对于外墙外保温墙体,防水层的设置就无据可循吗?
也不能这样说。我们以工程上占比较大的涂料饰面墙体为例,《建筑外墙防水工程技术规程》(JGJ/T235-2011)中建议:“防水层可采用聚合物水泥防水砂浆或普通防水砂浆。保温层的抗裂砂浆层如达到聚合物水泥防水砂浆性能指标要求,可兼作防水防护层。设在保温层和涂料饰面之间(见下图),乳液聚合物防水砂浆厚度不应小于 5mm,干粉聚合物防水砂浆厚度不应小于 3mm。”
【1-结构墙体;2-找平层;3-保温层;4-防水层;5-涂料层;6-锚栓】
这个内容似乎回答了外墙外保温墙体如何设置防水层的问题,就是让保温层中的防护层“身兼两职”,一举两得。但实际工程中,薄抹灰的外墙外保温系统,防护层的厚度一般只有5mm左右。只有在系统整体性完好时,可以兼具一定的防水功能。也就是说,外保温系统确实具备一定的防水阻隔功能,但不具备独立防水的能力。
从笔者的工程实践体会,外墙外保温系统的防水层设置,应该参照本文第(二)部分中的内容,考虑设置在墙体基层找平层上。
关于外墙外保温的防水问题,我也看了一些相关资料。比如美国的外墙外保温系统,会有内部排水功能构造设置。防水是通过外保温系统保温层与基层之间的排水措施和基层的防水层实现的。但考虑美国住宅外墙形式主要是轻钢龙骨结构,与我国的现浇混凝土或砌体墙差别较大,参考意义不大。
外墙防水保修期是3年还是5年?
外墙外保温系统的保护层,到底能不能算是一道具备防水功能的防水层?厘清这个概念,关涉到外墙防水保修期长短。下面是笔者在某建筑施工杂志上看到的一起案例分析,觉得很有借鉴意义。
济南某住宅小区项目,其外墙做法为华北地区常见的“聚苯板外保温 高弹性丙烯酸装饰涂料”。
项目竣工交付4年后,有个别住户外墙出现渗水现象。该小区物业主管单位给施工方发来函件,函中根据《房屋建筑工程质量保修办法》的相关条款:“屋面防水工程、有防水要求的卫生间、房间和外墙面的防渗漏,为5年”,要求施工单位对外墙渗漏情况进行保修。
而施工方也依据该《办法》,认为外墙属于装修工程,保修期为2年,超出保修期后不应再承担保修责任。双方就此展开争辩,往复函件数次却始终不能达成一致。
双方争议的焦点集中在“有防水要求的”所限定的范围。处于不同的立场,这句话可以有三种不同理解:
第1种:即“有防水要求的”这个词,只限定了后面一个名词“卫生间”,而不限定“房间”与“外墙面”。
基于这样理解,可表述为:屋面防水工程、房间、外墙面、有防水要求的卫生间的防渗漏,为5年。这样的解读方式,那“房间和外墙面”无论有无防水要求,其防渗漏保修均为5年。
第2种:即“有防水要求的”这个词,只限定了后面两个名词“卫生间”和“房间”,而不限定“外墙面”。
基于这样理解,可表述为:屋面防水工程、外墙面、有防水要求的卫生间、有防水要求的房间的防渗漏,为5年。据此理解,“外墙面”无论有无防水要求,其防渗漏保修均为5年。
第3种:即“有防水要求的”这个词限定了后面全部三个名词“卫生间”、“房间”、“外墙面”。
基于这样理解,可表述为:屋面防水工程,有防水要求的卫生间、有防水要求的房间和有防水要求的外墙面的防渗漏,为5年。据此,“外墙面”只有在有明确防水要求的情况下(比如地下室外墙这种),其防渗漏保修期才是5年。
限于文章篇幅,辨析过程不转述了,直接上答案。
住建部于2010年8月20日发布对该条款的权威解释(建办法函[2010]647号)。解释指明:《房屋建筑工程质量保修办法》第七条第一款第(二)项的规定,有防水要求的外墙面的防渗漏,最低保修期为5年。明确5年的保修期限,是指仅限于有防水要求的外墙面防渗漏,即上述分析中的第3种理解为正解。
引用这个案例,就是提醒工程同行们,外墙构造设计中,是否有明确的外墙防水设计内容,直接关系到外墙保质期是两年还是五年,关系到留置的保修金时间长短。这对于本已利润稀薄的工程承包单位来说,是有着现实意义的。
结语
防水工程的整体性原则:“设计是前提,材料是基础,施工是关键,管理保养是保证”。这对于外墙防水工程同样适用。
外墙防水施工过程,当下乃至今后相当长的一段时间内,都还是以手工操作为主。施工作业人员的技术水平、心理修养、工作责任心、工艺的难易程度都对施工质量产生影响。因此设计人员在进行防水设计时,要充分考虑防水施工中的各种因素,提高设防能力余量,降低工艺难度,这样有利于保证施工质量。
也有学者对建筑防水工程质量进行制度性改革探讨, 比如建议将当前的“质量保修期”制度,更改为“质量保证期”制度。并举例说,美国在未实行保证期之前,房屋渗漏率也达到50%左右。后来实行保证期,渗漏率降至0.3%【4】,可见保证期的作用是非常大的。
没有接触过这个“质量保证期”,所以尚不知晓它的神奇之处在哪里。但笔者知道当下工程现状是防水工程支出占比很低。如国外建筑工程中,防水单项工程的出要占到工程总造价的8%~10%,而我国只是建议防水工程造价应占工程造价的1%~3%。实际调查显示,这个标准都达不到。
虽说“一分钱一分货”这话略显绝对,但大方向上,总归是不错的。
参考文献
1. 高艳伟·风载影响高层建筑外保温板连接性能的研究【D】西安·西安工业大学·2016
2. 徐洪涛·建筑外墙防水理论研究【J】墙体革新与建筑节能·2019.12:003(09)
3. 幸振明·复合型高效防水砂浆研究【D】上海:上海交通大学·2002
4. 邵征·上海地区节能住宅屋面与外墙防水构造技术研究【D】上海:同济大学·2009
来源:工程一姐,本文已获授权,对原作者表示感谢!