建筑工程防水原理

裂缝发展区 塑性变形区 加强胎体
裂缝 结构基层
SBS改性沥青防水卷材
产品构成— 强度胎基布通过浸渍、两面再涂布改性沥 青防水涂层 加强胎基 改性沥青涂层
不均匀涂膜层 不平整的基层
结构基层
裂缝发展区 塑性变形区 不均匀涂膜层
结构基层
增加涂膜厚度是唯一有效的措施 塑性变形区 裂缝发展区
结构基层
柔性薄膜不透水隔离体系（防水层）的工程安全可靠 度R（t）受多种因素影响，其中具有显著影响的变数为基 层稳定性、基层抗渗性、防水材料的粘结附着性能、防水 材料抗外界力损伤性能、损伤发展的趋势、等等。 可用下式表示： R（t）=1－[β(t)＋ κ(t) ＋η(t) ＋λ(t) +…] ＜ 1.0
P外界水压
0.7
0.5
0.2
0.1
0.05
混凝土结构的渗流场
现代建筑防水技术原理： 在透水的建筑结构上复合一层不透水的防水 材料（防水片材、或涂膜），形成不透水的建筑 围护体系。
环境水 柔性防水层 混凝土结构
刚柔结合的防水体系
建筑防水缺陷渗漏模型分析
防水系统破损缺陷类型： 1、防水材料耐久性缺陷 2、防水系统设计、施工缺陷 3、防水系统机理性缺陷 4、防水系统的意外机械破损。 5、体系运行不协调缺陷 假定 1、破损处假设为具有一定的面 积 A 2、破损处遭受一定的外界水 压pa 3、防水层后的基层是使用达 西定律的透水体K0。
关于防水层的厚度// //或者设防层数问题
◆有机薄膜是不透水的，从不透性方面看，防水层 并不要求具有某个确切的厚度。 ◆从防水层抵御基层裂缝损伤的角度看，防水层必 须要具备足够的厚度 那么，防水层到底多厚合适？ 1、标准——材料厚度、越厚越好。 2、技术规范——主张多层叠合做法，层数越多工 程越安全。
土木建筑工程防水原理
现代建筑则完全是对建筑物“不透水的包裹”原理，利用柔 软、致密不透水的薄膜材料对建筑物进行外包裹防护。SBS改性 沥青防水卷材的暴露外包防水的平屋面橡胶卷材防水的暴露外 包防水的平屋面
我们“ 密闭包裹”的是一个庞大的建筑物，这个“包裹” 要经受自然的风霜雪雨、以及建筑物自身的运行变化的损伤。 建筑防水是一项复杂的系统防护技术。 现代建筑的建设中由于轻视“构筑”技术，建筑物室内渗 漏水现象非常普遍、严重，大量建筑的实际使用寿命只有几 十年。
防水涂料很容易获得刚柔密贴复合的结合效果
水浸润剥落后 隐含缺陷的防水体系
破损渗漏量： Q=K0.J. α. A α—防水层与基层贴紧影响系数； ◆当防水层与基层紧密不透水粘结时，其值约为1.0~1.5；
◆当防水层与基层完全无接触，α值则是小孔自由流量所能影响到 的基层面积系数，当孔口A较大时，渗漏面会急剧扩大。 通过小孔流入防水层内的水流量为Q1=0.62A√2gPa。 ◆当防水层采用非耐水粘结剂、或防水卷材的背面为透水性无纺布复合卷材 时， α值在10~103 之间。
Pa
A
Q
Q=K0.J.α. A.
“铺展 附着” 与 “水的浸润剥落”
（b-a) ∑ （s-b) ∑
Baidu Nhomakorabea
空气 α β
防水材料
∑(s-a)
防水材料在砼表面的"铺展"
涂料的涂刷“展铺”可用杜布尔方程(Dupre)表述： ∑（s-a）-∑(s-b)+∑(b-a).cosβ=0 式中∑（s-a）、∑(s-b)、∑(b-a) 分别为混凝土—空气、混凝 土—有机防水涂膜、有机防水涂膜—空气的界面张力。 对于各种防水涂料的计算分析发现，一般情况下∑（s-a）＞ ∑(s-b)，α＜90°，故干燥的混凝土表面、在一般气候条件下， 容易被防水材料（涂料、基层处理剂、粘结胶）“润湿铺展”。
∑(w-b)
防水材料 水
∑(s-b)
水对防水薄膜的"润湿剥落"
∑(s-w)
不幸的是，对于绝大部分防水材料而言，∑（s-w） ＜∑(s-b)，故cosα＞0，说明防水薄膜容易被水置换， 故粘附的防水层（涂料、基层处理剂、粘结胶）容易被水 “浸泡剥落”。
理想的柔性防水材料


希望防水层永久粘附于混凝土基层上，不窜水、不脱落。 防水层在使用过程中，老化、损伤破坏是难免的，其形态 可以表是面粉化、也可以龟裂，但是就是不允许产生成片 的块状剥落。那么局部的破坏、损伤影响就会被限制在很 少的范围内。 广谱附着粘结型液态涂料，成膜后呈弹塑性，成膜的抗拉 强度要低于材料与混凝土的粘结强度，成膜与混凝土的粘 结强度还要低于混凝土的抗拉强度（潮湿状态下）。
防水层到底多厚合适？
涉及到两个方面的问题： 1、内在因素——基层对附着性薄膜的约束能 力，决定防水层的最大合理厚度 2、外在因素——抗外力破坏，厚度优势有多 大作用？
附着的有机薄膜的变形特征
1、附着于刚性基层上的有机薄膜——随温度变化、使 用时间增长、老化过程等，呈单向卷曲变形的特性 2、卷曲变形——随材料的内聚能增大、弹性模量的增 大而增强。
现代防水、防渗材料
现代两大类防水材料： ●抗渗性（刚性）防水材料：
以水泥混凝土为基体，通过提高混凝土表面或内部密实度、消除 混凝土内部、表面裂缝，提高抗渗透性能达到防水目的。
●柔性防水材料： 卷材和涂膜，为不透水性材料，多为有机薄膜材料材料，防 水原理是将建筑结构与环境水隔离，从而达到防水目的。
防水层抗损伤原理
前提： 1、铺贴防水层的基层为刚性基层（混凝土、砂浆层） 2、防水层密实粘结在基层上
“零延伸断裂”原理：ε=△L/L= △L /0=∞
未开裂前L=0
基层开裂后,裂缝宽度为△L
△L
建筑防水层抗裂原理 匀质材料的抗裂机理
裂缝发展区 塑性变形区 粘结片材
裂缝 结构基层
●片材一旦与刚性基层紧密粘结在一起后， 片材就失去了自由延伸的能力。 ●与刚性基层紧密粘结的片材，抵抗“零延 伸断裂”的有效因素是片材的厚度及塑性 变形能力。
谢 谢
“铺展 附着” 与 “水的浸润剥落”
（b-a) ∑ （s-b) ∑
空气 α β
防水材料
∑(s-a)
防水材料在砼表面的"铺展"
∑(w-b)
防水材料 水
∑(s-b)
水对防水薄膜的"润湿剥落"
∑(s-w)
因水的浸泡而脱落，这个过程同样可用杜布尔方程(Dupre) 表述：∑（s-b）-∑(s-w)-∑(w-b).cosα=0；

以附着粘结性能评价防水材料的“优/劣”排序
一、防水涂料 1、沥青（焦油沥青、改性石油沥青、石油沥青） 2、聚氨酯防水涂料 3、JS防水涂料 4、丙烯酸酯防水涂料 5、水乳型橡胶类防水涂料 二、防水卷材 1、热熔铺贴的沥青类卷材＞自粘沥青类卷材 2、胶粘剂粘结的卷材 3、空铺、压铺的卷材
防水层的系统内在损伤原理
外在破坏因素
防水层（薄膜）抵御外力破坏的要素
●
一张悬空的纸，可以被轻易击穿；粘贴于墙 上的纸却能够经受住巨大的撞击而不破。
●
防水层（薄膜），以其自身的材料力学性能 抵御外力损伤的能力非常脆弱。 其抵御建筑环境中外力破坏能力—来自附着 于稳定、坚实的基层。
建筑防水层抗裂原理 复合型材料的抗裂机理
其中，t为防水系统运行时间 β(t)∈（0～x1）—铺贴薄膜的基层稳定性随时间衰减函数 κ(t)∈ (0～x2) —基层抗渗性随时间衰减函数 η(t)∈ (0～x3) —防水材料的粘结附着性能随时间衰减函数 λ(t)∈ (0～x4) —防水材料抗外界力损伤性能随时间衰减函数
柔性薄膜不透水隔离体系（防水层） 因防水材料的 种类不同、铺设防水层的基层条件不同、施工工法不同、 其防水安全可靠度差别很大。