[提要]本文通過對(duì)目前常見的屋面工程外防水作法的認(rèn)識(shí)和探討，提出了結(jié)構(gòu)自防水是屋面防水設(shè)防的關(guān)鍵因素，并給出屋面結(jié)構(gòu)防水的若干原理和相關(guān)要素，以及在實(shí)際工程中應(yīng)用的例子。 

　　[關(guān)鍵詞]屋面外防水  結(jié)構(gòu)自防水  原理  運(yùn)用 

  　1 屋面防水體系的歷史與現(xiàn)狀

　　住宅是人居住的場所，它除了具有能夠供人居住的功能外，還有防風(fēng)、防曬、保溫、防雨、抗?jié)B等最原始，最基本的功能，并且隨著人類文明進(jìn)步和科學(xué)的進(jìn)程人們對(duì)居住的房子——生存及工作場所的建筑基本功能也提出了越來越高的要求，其中抗?jié)B防水功能是人們一直在努力苛求的功能之一。其中砼結(jié)構(gòu)防水從最初的簡單的結(jié)構(gòu)自防水逐步過渡到以砼結(jié)構(gòu)外防水材料設(shè)防的變化，九十年代以前的傳統(tǒng)的砼結(jié)構(gòu)外防水作法是以我國傳統(tǒng)的石油瀝青紙?zhí)ビ蜌譃橹鞯?a href='http://onlinefundstransfer.com' target='_blank' title='屋面防水'>屋面防水設(shè)防，九十年代后出現(xiàn)高聚物改性瀝青防水材料和合成高分子防水材料，近年來更是開發(fā)出了各種品種繁多的其他高科技術(shù)防水材料。并且在使用過程中視屋面的防水重要性出現(xiàn)了復(fù)合防水設(shè)防體系的作法，如防水涂料與胎布、防水涂料與卷材以與剛性防水屋及壓型鋼板等復(fù)合防水作法，使屋面防水作法不斷更新和提高。由于過份重視屋面結(jié)構(gòu)外防水，目前衡量屋面防水等級(jí)主要依據(jù)外防水的耐用年限，以此劃分屋面防水等級(jí)，這種劃分不涉及屋面結(jié)構(gòu)自防水本身，因此容易使人產(chǎn)生結(jié)構(gòu)自防水并沒有具體的強(qiáng)制性規(guī)定的錯(cuò)覺。而實(shí)際上結(jié)構(gòu)自防水是最關(guān)鍵的一道防水線，設(shè)計(jì)與施工方面應(yīng)就工程結(jié)構(gòu)及施工的具體情況進(jìn)行深入的設(shè)計(jì)與施工考量，才能有針對(duì)性地處理好砼結(jié)構(gòu)自防水問題，只有將結(jié)構(gòu)自防水的放在第一要素的位置，整個(gè)屋面防水體系才能作到剛?cè)岵��?jì)，多道設(shè)防，防排結(jié)合，綜合治理的效果，達(dá)到設(shè)計(jì)和使用的初衷。

　　2 屋面防水等級(jí)的劃分及實(shí)踐情況

　　目前新頒布的《屋面工程技術(shù)規(guī)范GB50345-2004》根據(jù)建筑物的性質(zhì)，重要程度，使用功能的要求以及防水層耐用年限將屋面防水劃分為四個(gè)等級(jí)。對(duì)于一般的工業(yè)與民用建筑，屋面防水等級(jí)為Ⅲ級(jí)，防水層的耐用年限為10年，以此作為屋面防水設(shè)計(jì)、施工和使用要求的標(biāo)準(zhǔn)。姑且卷材防水層能保證10年內(nèi)不發(fā)生屋面滲漏現(xiàn)象，而10年后屋面的防水就只能靠結(jié)構(gòu)自身了，而一幢建筑的使用壽命均在50年以上，這就顯示出結(jié)構(gòu)自防水作為屋面防水體系中的第一要素的地位了。

　　從福州市使用情況看， 有相當(dāng)多的屋面防水層未到設(shè)防年限就已發(fā)生了滲漏現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為兩種情況：其一為防水層空鼓、脫層、破損，只要防水層發(fā)生局部破損，就可以發(fā)生全面滲入現(xiàn)象，這在那些柔性防水層采用空鋪、點(diǎn)鋪的施工方法中也很常見，此時(shí)的柔性防水體系尤如“萬里長城”一樣，只要一點(diǎn)被突破，就全線失效了，如果屋面砼結(jié)構(gòu)已發(fā)生裂縫現(xiàn)象，則滲漏視砼結(jié)構(gòu)的裂縫開展情況不可避免地產(chǎn)生了；其二是在大部分防水層與結(jié)構(gòu)層粘結(jié)良好，容易發(fā)生因砼屋面結(jié)構(gòu)層動(dòng)態(tài)的伸縮和彈（塑）性的開裂造成柔性防水層破損現(xiàn)象，這就是“零變位現(xiàn)象”，使得防水層發(fā)生瞬間的開裂現(xiàn)象，尤其在柔性防水層與屋面結(jié)構(gòu)層緊密結(jié)合的情況下。當(dāng)反復(fù)進(jìn)行這種變化時(shí)，防水層就容易出現(xiàn)破損，其主要的預(yù)防措施 也是在提高結(jié)構(gòu)自防水性能、減少引發(fā)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象的諸因素的作用。

　　由于砼結(jié)構(gòu)是彈塑性體，在溫差的作用下必然會(huì)發(fā)生自然的伸縮作用，但是我們必須限制結(jié)構(gòu)體產(chǎn)生集中的過大的拉伸作用的出現(xiàn)，即過大的裂縫現(xiàn)象，這就必須在提高設(shè)計(jì)和施工水平時(shí)，另外尋找更好的辦法克服屋面結(jié)構(gòu)的先天性的自身的薄弱環(huán)節(jié)，提高結(jié)構(gòu)自防水功能。

　　3 屋面結(jié)構(gòu)自防水的原理分析與控制措施　

　　從歷年的工程實(shí)踐看，影響結(jié)構(gòu)自防水主要的因素有結(jié)構(gòu)體的密實(shí)性和結(jié)構(gòu)的裂縫，近年來工程實(shí)踐表明屋面砼結(jié)構(gòu)的裂縫是影響到結(jié)構(gòu)自防水的關(guān)鍵因素。這種裂縫是隨著外界環(huán)境的變化而變化，并且與結(jié)構(gòu)本身的剛度與物理性能有關(guān)系，只要分析清楚結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)生的機(jī)制，有效地控制住微裂縫的發(fā)生，就能有效地保證了結(jié)構(gòu)體的密實(shí)性，從根本上堵住了結(jié)構(gòu)的滲漏通道。使砼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的諸因素均能在屋面結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)，但有別于其他結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)生的情形，屋面裂縫有它自己持殊的作用條件和機(jī)理，主要表現(xiàn)在以下五個(gè)方面。

　　（1）屋蓋的剛度對(duì)抵抗溫度應(yīng)變所產(chǎn)生的裂縫的作用

　　屋面結(jié)構(gòu)直接承受著日曬雨淋，是天氣乍冷乍熱最直接的感受者，對(duì)溫度的變化十分敏感。其一，屋面砼結(jié)構(gòu)層受烈日曝曬時(shí)，表面產(chǎn)生張力，并表現(xiàn)出了向日一面起拱現(xiàn)象，表面容易出現(xiàn)超出常態(tài)的裂縫，溫度越高，裂縫寬度越大：結(jié)構(gòu)剛度越小，起拱越大，裂縫越寬。其二，當(dāng)溫度過低時(shí)，結(jié)構(gòu)體則出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，通常裂縫容易沿著平行于屋面現(xiàn)澆板短方向開展，并且隨著溫度的變化而變化，此時(shí)如果結(jié)構(gòu)體內(nèi)配筋率不夠，斷面或剛度不足，就容易出現(xiàn)過寬的裂縫。當(dāng)屋面結(jié)構(gòu)由于自身剛度和抗力不足，在溫差反復(fù)無常的作用下其裂縫的寬度變化會(huì)越來越敏感，則造成的“零變位現(xiàn)象”就越顯著。為了有效地提高屋面的剛度，通過提高屋面板的厚度和配筋率的方式不經(jīng)濟(jì)，實(shí)際運(yùn)用中通常都將建筑找坡層與結(jié)構(gòu)層一起整體澆搗，并且將鋼筋直接地提高到上層，從而能顯著地提高屋蓋的剛度，減輕了屋蓋的變形。并且降低了屋面的設(shè)計(jì)荷載。

　�。�2）溫度收縮應(yīng)力對(duì)砼屋面板裂縫開展的影響

　　由于屋面板有一面與外界環(huán)境接觸，通常砼樓板的比較薄，其體表比λ=S/V很大，因而在風(fēng)力或溫差的作用下，其表面積因素遠(yuǎn)比其體積因素對(duì)裂縫的產(chǎn)生影響大，也就是說砼板表面積在外界風(fēng)力和溫差作用下對(duì)砼結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的應(yīng)變，遠(yuǎn)比砼體積本身因水泥化合作用和溫差應(yīng)力、自身的干縮應(yīng)力的影響來的大。在砼硬化的早期，由于風(fēng)力的作用，新澆砼板表面將迅速蒸發(fā)，因干縮而開裂，其在砼板表面的分布不規(guī)則，在砼硬化的后期，常出現(xiàn)為板大角方向的45°斜裂縫，少數(shù)表現(xiàn)為平行于板邊的跨中水平裂縫，呈中間大，兩端逐步縮小的橄欖狀。因此屋面砼板應(yīng)盡量采用早期覆蓋養(yǎng)護(hù)的方式，避免早期受風(fēng)導(dǎo)致的面層失水過速，控制砼板的干縮裂縫。后期則依靠屋面的保溫隔熱或防水層的屏蔽作用來減少外界環(huán)境對(duì)屋面的不良作用。

　　另一方面，砼肋梁對(duì)屋面板的約束程度可用公式Y(jié)= LS/ S,表示，LS為約束砼板的周邊肋梁的周長，S為砼板表面積，研究表明，Y值越大，砼樓板在溫度及收縮應(yīng)力作用下越容易出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。

　　因此對(duì)于跨度和面積較大的砼屋面板，沒法在跨中設(shè)置暗梁以阻斷溫度和收縮應(yīng)變?cè)诎逯械膫鬟f，顯著降低約束系數(shù)Y，有效地阻止溫度和收縮應(yīng)變裂縫的發(fā)生。

　�。�3）風(fēng)振頻率導(dǎo)致的共振現(xiàn)象所產(chǎn)生的屋面板裂縫

　　福州地處沿海地區(qū)，屬亞熱帶雨林氣候，風(fēng)壓大、風(fēng)振頻繁常年基本風(fēng)壓可達(dá)0.7KN/m2以上，風(fēng)壓隨著建筑的高度上升不變?cè)龃�。根�?jù)對(duì)幾幢高層住宅樓盤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)層數(shù)超過9層高度超過25m時(shí)，風(fēng)荷載對(duì)建筑樓板已產(chǎn)生了相當(dāng)?shù)奈：�，如不采取某些特殊的措施，極易引起砼板的裂縫現(xiàn)象，這里主要表現(xiàn)在風(fēng)荷載的振動(dòng)頻率對(duì)薄板產(chǎn)生的共振動(dòng)影響，當(dāng)風(fēng)振能量較大時(shí)不可忽略，按日本的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于四邊簡支的砼板，在第一自振頻率f0小于15HZ（赫芝）的情況下，受風(fēng)振動(dòng)時(shí)容易出現(xiàn)振裂效應(yīng)，要使f0值增大，需要增加板厚或小梁，f0值可按下列公式計(jì)算：f0=（1/LX2+1/Ly2）×1.35×105×δ，LX、Ly、δ分別為板的長短邊及板厚，當(dāng)風(fēng)振頻率接近砼樓板的自振頻率時(shí)，砼板就極易形成共振破壞，因此砼樓板在達(dá)到齡期后，應(yīng)及時(shí)砌筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，可以部分屏蔽風(fēng)振的影響，使砼板成品得到及時(shí)的保護(hù)。

　�。�4）砼結(jié)構(gòu)自應(yīng)力松馳產(chǎn)生的后期裂縫現(xiàn)象

　　眾所周知，砼結(jié)構(gòu)自防水的設(shè)防年限與屋面砼結(jié)構(gòu)的耐久性有直接的關(guān)系。由于屋面砼結(jié)構(gòu)長期暴露在惡劣的環(huán)境中經(jīng)受反復(fù)的溫差變化、日曬雨淋，因此易導(dǎo)致砼結(jié)構(gòu)耐久性和受力性能下降，從而使其內(nèi)部自應(yīng)力產(chǎn)生松馳現(xiàn)象，致使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，針對(duì)這種現(xiàn)象，除了在屋面結(jié)構(gòu)中進(jìn)一步采用高性能混凝土外，還可采用預(yù)加應(yīng)力結(jié)構(gòu)，可有效地防止砼結(jié)構(gòu)內(nèi)部自應(yīng)力松馳的產(chǎn)生，若采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)雖也能達(dá)到目的，但造價(jià)較高，且對(duì)提高砼的耐久性作用不大。而采用高性能膨脹混凝土對(duì)砼結(jié)構(gòu)施加預(yù)加應(yīng)力則是提高結(jié)構(gòu)自防水功能極為有效的途徑。常見的高性能膨脹混凝土通常同時(shí)摻入外加劑有膨脹劑、減水劑和早強(qiáng)劑，他們對(duì)提高結(jié)構(gòu)的密實(shí)性、預(yù)防裂縫以及增強(qiáng)砼施工質(zhì)量從而提高自防水功能方面的功用各不相同。

　膨脹劑的作用是使砼結(jié)構(gòu)在有配筋和鄰位約束的情況下，可以抵消和補(bǔ)償因各種收縮和溫差作用造成的結(jié)構(gòu)體酥松和裂縫現(xiàn)象，膨脹劑有效地利用了砼抗壓性能高的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了砼抗拉性能低的弱點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生0.2—0.7MPα左右的自應(yīng)力，這一預(yù)壓力可大體補(bǔ)償砼硬化過程中產(chǎn)生的溫差和干縮的拉應(yīng)力，同時(shí)提高砼密實(shí)性，有效地增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的粘結(jié)性和密實(shí)性，有利于預(yù)防結(jié)構(gòu)開裂。常見的膨脹劑有 UEA、AEA、CEA、HEA等，在實(shí)際工程使用過程中通常與減水劑或早強(qiáng)劑一起多摻使用，起到更好的抗?jié)B防裂效果，近年來在超長屋面結(jié)構(gòu)無縫施工中越來越得到業(yè)主設(shè)計(jì)方施工方的親睞。

　�。�5）砼施工工藝問題導(dǎo)致的屋面板裂縫現(xiàn)象

     由于屋面結(jié)構(gòu)的特殊性，因此澆搗屋面砼的施工工藝自然與樓面板不同，但是大多數(shù)技術(shù)人員未能充分認(rèn)識(shí)到這點(diǎn)。屋面板不同于樓面板之處在于：其一，屋面砼結(jié)構(gòu)是密實(shí)性混凝土，施工結(jié)果必須使結(jié)構(gòu)體保證一定的密實(shí)度，這就要講究澆筑工藝，在屋面砼澆筑過程中不認(rèn)真振搗或過度振搗均容易導(dǎo)致屋面砼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，前者導(dǎo)致密實(shí)度不足，易出現(xiàn)凝縮裂縫、沉縮裂縫。而后者易導(dǎo)致粗細(xì)骨料分離以及漿體離析上浮現(xiàn)象。對(duì)于這類問題需從施工工藝上加以進(jìn)一步改進(jìn)，近年比較成熟的施工工藝主要有：二次抹壓、二次振搗、二次輾壓、早期覆蓋養(yǎng)護(hù)及二次蓄水養(yǎng)護(hù)等工藝，可有效地避免砼施工缺陷的產(chǎn)生。

　　4 超長屋面結(jié)構(gòu)自防水無縫施工技術(shù)

　　福州市鑫高新苑7#樓，東西向總長69m，按照設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求，建筑總長度超過50m就要設(shè)置變形縫及設(shè)置后澆帶，以滿足建筑溫差變化和自身收縮的需要。本工程屋面施工期適逢夏季高溫天氣，工程工期緊急，原先設(shè)計(jì)考慮設(shè)置變形縫和后澆帶，但這樣做前者將影響建筑外觀，增加造價(jià)，而后者將延長工期達(dá)1個(gè)月以上，其二隔熱層和防水層施工滯后將造成屋面結(jié)構(gòu)長時(shí)期處于烈日的反復(fù)的曝曬之下，對(duì)結(jié)構(gòu)體極為不利，因而取消設(shè)置變形縫和后澆帶，經(jīng)過設(shè)計(jì)部門和甲、乙方研究決定屋面砼結(jié)構(gòu)采用高性能混凝土施工，在砼配合比中分別內(nèi)摻入，水泥量12％的UEA膨脹劑(由福州市科研所提供)，外摻0．25％的TW--1早強(qiáng)型減水劑(由省建科院提供)制成補(bǔ)償收縮抗?jié)B防裂高性能混凝土，由于膨脹砼有效地抵消了砼體的早期自身收縮應(yīng)變，從而貯存并提高了今后抵抗溫差應(yīng)變的能力，經(jīng)過計(jì)算，大抵可補(bǔ)償砼結(jié)構(gòu)的自身收縮和溫度應(yīng)力造成的應(yīng)變及裂縫現(xiàn)象。在屋面結(jié)構(gòu)平面的變斷處，也就是屋面應(yīng)變和應(yīng)力集中處，增設(shè)2道UEA加強(qiáng)帶(內(nèi)摻20％UEA)，以代替原先的后澆帶。施工時(shí)加強(qiáng)帶與其他砼帶采取連續(xù)澆搗的辦法，不留施工縫。為了彌補(bǔ)取消變形縫可能造成的結(jié)構(gòu)體在后期溫度應(yīng)力作用下產(chǎn)生溫度裂縫，還在結(jié)構(gòu)上采取了以下技術(shù)措施：在屋面梁板下部所有的隔墻位置處增設(shè)樓層所沒有的小梁，屋面板采用雙層連續(xù)分布的鋼筋，同時(shí)改建筑找坡為結(jié)構(gòu)找坡，并將雙層鋼筋網(wǎng)的上層鋼筋提至砼表面，這樣就極大地提高了屋面結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，進(jìn)一步提高了結(jié)構(gòu)體的抗應(yīng)變能力，在施工方面，于砼澆搗4小時(shí)后及時(shí)采用二次抹壓和二次輾壓，并用濕草簾及時(shí)進(jìn)行早期覆蓋養(yǎng)護(hù)，以避免盛夏時(shí)干燥的東南季風(fēng)持續(xù)作用于屋蓋上造成的早期干縮和溫差裂縫，12小時(shí)后在屋面周圍砌磚將覆蓋養(yǎng)護(hù)轉(zhuǎn)為蓄水養(yǎng)護(hù)共14天。防水層采用高分子改性瀝青防水涂膜，上鋪擠塑型聚苯乙烯保溫隔熱板，外加40