刚性防水的界定

刚性防水的定位就是确定什么是刚性防水、刚性防水包括那些内容。“刚性”从词典的解释为：“坚硬不易变化的”。刚性防水是指形成的刚性体，从物理学上指形状和大小保持不变的刚性防水物体。能够形成刚性防水物体的材料有很多，如钢铁(金属)、玻璃、塑料、水泥、树脂、阿噶(嘎)土等。之前，有关资料对刚性防水技术的界定为：是指以水泥、砂、石为原料，并掺入少量外加剂或高分子聚合物材料，起到抗裂防渗，达到防水的作用。我们现阶段拟界定为：主要作用于水泥胶结材料体，形成的刚性防水物(构造)体，即为刚性防水；包括聚合物水泥、树脂、矿物质材料等。作为藏区建筑用防水材料的阿噶土现在还在使用。其它刚性材料根据发展的程度可再考虑。

刚性防水的划分

按前面界定的材料，拟将刚性防水分为3部分：

(1)混凝土结构本体自防水：主体是防水混凝土，一般使用减水剂、膨胀剂、防水剂、密实剂等。

(2)混凝土结构(以此为主)表面涂、渗防水：主体是防水涂、渗层，一般使用树脂涂料、聚合物水泥涂料、防水砂浆、渗透结晶型材料等。

(3)注浆：主要是针对构造节点和缺陷进行灌注处理，采用特种水泥、树脂等，也包括新建工程的预处理。

刚性防水工程发展历史简述

建筑始于防水，人类因为首先有了防水的需要才开始建筑活动；刚性防水始于石灰瓦砖的产生。由于刚性防水材料的发展应用，大大延长了建筑的使用寿命。无论是占代建筑还是现代建筑，都证明了刚性防水材料的优越性。

具有代表性的刚性防水工程有：

(1)古希腊的帕提农神庙(公元前447一前432)。当时采用的是石板瓦屋面．屋顶采用了8480块石板瓦，每块重20～50吨，但由于屋面支撑的梁檩为木材，经过600～700年屋顶即损坏，后来只留下断壁残垣。

(2)古罗马输水道(公元14年)。是位于目前法国南部尼姆市的一条长50 km的输水道。这条输水道在戛合地区一段现今保存完好，共有3层桥拱，长275m，最高处49m。这条输水道在《共产党宣言》中称为人类创造的伟大奇迹之一。

(3)罗马万神庙(公元118～125年)。采用穹顶式屋面．直径44．4 m、高44．4 m，是世界现存建筑中保持最完好的。

(4)埃及吉萨金字塔(公元前2551一前2472年)，基座长230．33 m，高146．59 m(现存高度137 m)，体积260万m²。

(5)我国的洛阳石窟、天龙山石窟、乐山大佛等原都有屋面建筑覆盖．但由于屋面建筑为木结构，难以经受长期水汽的侵蚀而损坏。

(6)世界上第l条地铁——伦敦地铁(19世纪印年代)。采用了刚性防水技术。现在隧道的盾构技术．盾构的管片其实也是采用了刚性防水为主的技术。

(7)据国外有关资料介绍，屋顶种植绿化已经有200年的历史，有的资料讲130多年，按当时的技术采用的即为刚性防水。

刚性防水技术研究的目的意义

防水属于依附性技术，随着工程领域的拓展而发展，随着依附条件的变化而改变。由此，防水技术的发展将是多样化的．刚性防水的作用也将会逐步加强。所以，我们应正确理解、客观反映刚性防水技术。

刚性防水材料的发展应用

我国刚性防水材料的应用是以现代硅酸盐水泥(波特兰水泥)应用为标志的，现代水泥的应用已经有近200年(1824年)的历史。中国的现代建筑史起于20世纪20年代(被动引进和主动发展)，现代建筑主要是以新中国建立为标志。1950～1960年，采用集料连续级配防水混凝土：1960-1970年，采用富砂浆普通防水混凝土；1970—1980年，采用外加剂防水混凝土。这期间水泥砂浆的应用主要以级配与操作工艺相结合的方式。1980年开发补偿收缩混凝土至今，防水外加剂的发展渐趋多样化。在刚性防水技术方面我们与发达国家差距比较大。刚性防水技术发祥于欧洲，日本在引进欧洲技术的基础得到了发展。1877年，日本水泥砂浆防水已在隧道工程应用(日本1873年开始生产水泥)。欧洲19世纪末一20世纪初已经开始生产水泥外加剂：而日本1905年开始输入应用水泥外加剂，1910年开始生产，20世纪20年代已经在地铁工程、地下工程得到应用。近10多年来，我国刚性防水技术在引进国外技术的基础上得到了快速发展，制定了相关的标准；但是与国外的差距还较大。我国刚性防水技术的相关标准(部分)见表1。

近20多年来，掺膨胀剂的补偿收缩混凝土是我国刚性防水技术的主要形式，膨胀剂的年销售量从1990年的1．8万t，发展到2010年的185万t，增长速度很快，使用量居世界同类产品之首，销售趋势见图l。从现在的情况来看，混凝上膨胀剂尚有很大的发展空间。掺膨胀荆的补偿收缩混凝土被广泛应用于我国高层建筑和商业广场地下室、地铁和隧道、水工建筑、海工、军工、核电、水利、人防等不同工程领域。由于应用工程众多，择选有代表性的工程作简要介绍。

(1)北京昆泰大厦

(2)天津市津滨水厂

重新认识刚性防水技术

重新认识刚性防水实际上是重新认识“刚柔结合”的问题。“刚柔结合”是以刚为主，柔结合刚，而不是“柔刚”结合，现在是本末倒置，“刚柔结合”成为了以柔为主，有的否定刚性防水(包括正在修订的《屋面工程技术规范》对于种植屋面的现浇混凝土，不作为防水层)。

关于种植屋面的刚性防水有2个误区：

第1个误区，刚性防水的混凝土不能防植物根的穿刺；第2个误区，刚性防水不能独立作为防水层。关于第1个误区，到现在未见到植物根对混凝土的穿刺试验；认为植物的根可以穿透岩石，就可以穿透混凝土，实际岩石有缝隙，通常条件下混凝土是很难产生类似岩石中的缝隙；

第2个误区，混凝土产生裂缝是不可避免的，渗漏是必然的。这只是理论上的推论，现实工程的应用并非都如此。南昌市某单位，种植屋面采用细石混凝土做防水已经推广应用10多年，防水效果良好。此外，30多年前四川已有采用细石混凝土做蓄水屋面。由于植物与基质土的覆盖，加上水的养护，改变和提高了混凝土的性状，在一定的种植条件下刚性防水完全可行。

“刚柔结合”不是一成不变的定律，主要不是大面上的结合(但现在所说的“刚柔结合”主要是大面上)，“刚柔结合”主要体现在节点部位。防水大面是可以刚刚结合的(基层刚——混凝土，面层刚——防水砂浆或其它面层)，但“刚刚结合”也需要柔性处理，柔性处理也体现在节点部位(如盾构管片的交接部位)。“刚刚结合’’在有些条件下比‘‘刚柔结合”要好。如一个宾馆的洗浴中心水池的池壁及池中的柱子(池壁、柱子采用混凝土浇筑)，某防水公司设计采用改性沥青防水卷材在池壁、柱子上做防水，面层贴瓷砖。显然采用防水砂浆比改性沥青防水卷材要好，既保证防水质量，又降低工程造价。由于对‘刚柔结合”理解的片面性，致使目前现有规范的规定限制了某些刚性防水技术的应用。

例如：深圳地铁的刘卡丁在2010年中国地下工程与隧道国际峰会发表《地下复合结构设计理念及技术措施》中“叠合结构自防水的实践及研究”讲了3点：(1)节省资源、降低成本、提高效率、简化施工工艺、提高结构的安全度和耐久性；(2)用哲学思想指导设计的理念，把“做了比不做好”变为“把最简单的事情做好”；(3)实践证明，“混凝土本身的抗裂质量是地下工程防水之本，是唯一的保障"161。其中，又讲到GB 50108--2008《地下工程防水技术规范》的不当规定与限制：“单层地下连续墙不应直接用于防水等级的地下工程墙体；限制了地下连续墙的发展”。GB 50108--2008中规定：“胶凝材料用量不应少于400kg／m3，水胶比应小于0．55，坍落度不得小于180 mm，防水混凝土采用预拌混凝土时，入泵坍落度宜控制在120—160mm。”而“深圳地铁3号线规定：坍落度不得大于100mm”。GB50108--2008中还规定：“C30S8混凝土在满足抗渗等级、强度等级和耐久性条件下，水泥用量不宜小于260 kg／m3’；“深圳地铁3号线规定：水泥用量不得大于280 kg／m3”。文章提出了相应的技术措施，提出了以“混凝土结构自防水为主”的设计理念。刚性防水适宜于覆盖和遮蔽性的工程，如地下工程、室内的厕浴间、有覆盖的屋面(种植、上人)；也适用于地铁隧道、港ISI、堤坝、桥梁、机场、道路等方面的应用。

加强刚性防水技术的引进、开发及实验研究工作

(1)系统了解国外刚性防水技术，选择引进适合我国的技术；

(2)总结应用的经验，促进开发我国的刚性防水技术；

(3)根据工程需要，结合存在的问题，加强刚性防水技术的工程试验验证工作。刚性防水技术的发展也必将促进柔性防水技术的发展，我们需要全面地推进工程防水技术的发展。

发展刚性防水技术，符合节能减排和可持续发展战略发展刚性防水技术，提高建筑防水寿命，缩短施工周期，可以大幅度降低维修成本。推广刚性防水技术，节约大量有机防水材料，有助于缓解我国石化资源紧缺的现状。

结论

刚性防水是包括混凝土结构本体自防水、混凝土结构表面涂、渗防水以及注浆技术在内的多种防水技术的总称，水泥胶结材料将是今后很长时间的主导材料，刚性防水因其自身的耐久性，与主体结构寿命的同步性，其需求广阔。在系统了解国内外刚性防水技术、总结国内外应用经验的基础上，应加强刚性防水技术的引进、开发及实验研究工作。由于有机、无机材料技术的融合，建筑防水材料的发展也不是非“柔”即“刚”，同时向韧性和弹性发展。开展刚性防水技术的研究，并不排斥柔性防水技术的研究；在积极推进刚性防水技术的同时，也要做好柔性防水技术研究发展工作，从而全面地推进我国工程防水技术的发展。