地下防水系统基础 | 提升耐久性与可持续性 凯顿国际（三）

 

为地下结构选择合适的防水系统，是确保其长期耐久性和使用性能的关键。核心考量因素包括结构预期使用寿命、静水压力等级和排水系统配置。此外，还必须评估其他因素，如地下水位波动、土壤渗透性以及是否存在腐蚀性化学物质或污染物等。这些因素共同构成了选择防水解决方案的基础，确保所选方案能适配项目面临的特定挑战。鉴于这些因素的复杂性和多变性，遵循既定指南和标准至关重要——它们提供了一个统一的框架，确保所选产品符合严格的性能标准，最终最大限度地降低防水失效风险，保障结构免受水分渗透的侵害，维持其完整性并延长使用寿命。

 

为有效落实这些考量因素，在规划和设计阶段尽早融入防水策略至关重要。根据英国标准BS 8102第3部分规定，无论采用何种类型的防水系统，都必须在规划和设计的最初阶段就考虑防水相关策略，以有效降低水分侵入风险，确保地下结构的长期使用性能。

 

BS 8102标准中强调的另一个关键方面是可修复性，该标准设计流程图对此进行了重点说明。该流程图中的一个核心决策点是系统可修复性是否得到充分保障；若满足要求，则必须进行相应的修改设计。对于地下防水系统而言，这一点尤为重要，因为这些系统一旦安装完成就难以触及，其维护和修复将极为困难。确保在初始设计阶段就将可修复性纳入考量因素，不仅有助于提升结构长期耐久性，还能最大程度减少未来维护难题和潜在失效风险。

 

BS 8102标准还包含一份详细表格，对不同类型（A型、B型和C型）的防水系统进行了分类，并根据不同地下水位对应的风险因素，阐明了适用的防水方法。该表格总结了每种风险等级下最适配的防水方案，为选择能有效抵御潜在水分侵入的系统提供了宝贵指南，确保所选系统根据现场具体条件提供有效保护。

 

然而，尽管该表格表明三种类型的防水系统均可用于不同水位和风险场景，但不应将其视为最终解决方案。该表格主要强调了每种系统的潜在适用性，但并未涵盖设计可靠防水策略所需的详细因素。要做出有效选择，必须充分考虑每种类型的优缺点，认识到同一类别中不同产品之间的性能差异，并根据项目的独特条件和限制定制最终解决方案。因此，在这一阶段，有必要深入探究每种防水方法的具体细节，以做出全面知情的决策。可靠的规范指南和标准仍是指导这一过程并确保所选解决方案达到预期性能要求的最宝贵资源。

 

为地下结构选择防水系统时，必须关注 A 型和 B 型系统的施工应用层面——这两类系统对项目进度和最终性能有着显著影响。A 型防水系统是直接涂刷或铺设在现有混凝土表面的屏障式防护层，其施工通常需要额外时间，并且需要由熟练掌握产品正确使用方法的专业团队和施工人员进行操作。施工团队的专业水平至关重要，因为安装工艺及施工过程中可能出现的操作不一致，是影响产品性能的主要因素之一。值得注意的是，如美国材料与试验协会标准ASTM D7832所强调，由于安装条件存在差异，防水膜的实验室测试结果与其实际应用性能之间难以建立精确关联。

 

由于土壤中的化学物质、设计方案、材料特性及施工工艺存在差异，因此无法建立防水膜的实验室测试结果与安装后的性能指标之间的精确关联。

—— 美国材料与试验协会标准 ASTM D7832

 

当审视导致建筑工程缺陷的主要因素时，规范施工的重要性更加凸显。BS 8102 标准指出，理想的防水系统应无缺陷；但在实际应用中，多种因素可能导致缺陷产生，其中施工工艺不佳和产品使用不当被该标准列为主要诱因。相比之下，B 型防水系统通常直接融入混凝土配合比中，对施工工艺的依赖性更低，能减少人为失误的可能性。这种方式简化了施工流程，有望缩短项目工期并提升整体性能，无需额外进行表面处理工序。

 

美国材料与试验协会标准ASTM D7832指出，另一个关键考虑因素是地下防水系统需在结构的整个使用寿命内保持完整性。然而，传统防水膜系统存在固有局限性——随着时间推移，其性能会因老化而发生变化，因此往往难以完全满足这一要求，尤其是在设计使用寿命较长的现代建筑中更为凸显。因此，市场对更先进、更具韧性的防水解决方案的需求日益增长，这类方案要能满足长期耐久性和使用性能的要求。

 

 

防水膜应在建筑使用寿命内，在持续或间歇性潮湿环境中保持防水完整性，且需能承受持续或间歇性静水压力。同时，防水膜应具备抵御有害化学物质侵蚀及植物根系穿刺的能力。

 

鉴于 A 型系统存在老化、长期使用后效果可能下降等局限性，以及复杂设计中对防水方案的灵活性和可靠性要求不断提高，B 型防水系统已成为一种可靠的替代方案。尽管 B 型系统已问世半个多世纪，但在部分市场的应用仍相对较新。如前所述，这类整体式防水系统能改善混凝土自身性能，使其转变为防水屏障。当设计师评估项目需求并决定采用B型整体防水解决方案时，需特别考虑以下具体因素。

 

美国混凝土学会标准ACI 212第15章指出，选择合适的减渗外加剂（PRA）时，关键之一在于要认识到减渗外加剂涵盖范围广泛，不同产品的性能和效果存在显著差异。因此，并非所有减渗外加剂都能达到相同的防水效果。必须仔细评估每款产品，选择符合结构独特需求和使用环境的减渗外加剂，而非假设同一类别下所有产品性能都一致。具体而言，ACI 212标准第15.2节将减渗外加剂分为五大类。

 

其中，结晶型产品被认为是适用于承受静水压力结构的最有效选择之一，属于静水条件用减渗外加剂（PRAH）类别。然而，值得注意的是，并非所有标注 “结晶型” 的产品都必然符合有效PRAH的标准。ACI 212标准第15章为 PRAH 设定了明确标准，包括需证明能将混凝土渗透性降低50%以上，且具备自修复能力。因此，必须进行全面评估，确保所选产品符合这些性能基准，能有效承受静水压力，最重要的是，要有在承受静水压力的项目中成功应用的可靠记录。

 

减渗外加剂（PRAs）通常包括但不限于以下类别：

a) 疏水性憎水剂

b) 聚合物类产品

c) 超细固体材料

d) 疏水性孔隙封堵剂

e) 结晶型产品

这些材料可单独使用，也可组合使用，以实现不同范围的性能效果。

 

可靠的减渗外加剂（PRA）

1.抗渗性                   2. 抗裂性              3. 自修复性

 

选择合适的防水外加剂时，另一个关键因素在于：提升混凝土的抗渗性固然必要，但仅靠这一点不足以确保结构具备长期耐久性且获得可靠防护。原因在于，混凝土即便质地致密，在使用寿命内也天然地容易产生裂缝。即便在高质量、低渗透性的混凝土中，裂缝也会成为水分和腐蚀性化学物质侵入的直接通道，从而严重影响结构的使用功能和耐久性。因此，要实现可靠的防水效果，需要构建三层核心防护体系，如同三角凳的三条腿共同提供稳固支撑：第一层防护是降低混凝土的渗透性，防止水初步渗入；第二层是尽量减少混凝土开裂倾向，进一步防范渗透通道形成；最后，第三层防线是确保混凝土在裂缝产生后具备自修复能力，自动封堵这些潜在渗入点。

 

这正是凯顿（Kryton）结晶型技术的突出优势所在。凯顿的结晶型技术不仅属于结晶类产品，更完全符合美国混凝土学会（ACI）212标准第15章对静水条件用减渗外加剂（PRAH）的性能要求。

 

其核心原理是通过亲水性催化作用，与水分和未水化的水泥颗粒发生化学反应，生成不溶性针状晶体。这些晶体能深入渗透并填充混凝土基体内部的毛细孔隙和微裂缝，封堵渗透通道，有效阻止水分及水溶性污染物侵入，提供长久且可靠的防水防护。

 

凯顿独特的外加剂技术凭借先进的化学配方，提供了一种可靠的防水解决方案，完全满足理想防水系统的三大关键要求，它不仅能提高混凝土的抗渗性，还能减少收缩及收缩引起的开裂，从而强化第二层防护；更重要的是，其自修复特性构成了第三层也是最后一道防护，确保长期使用中产生的任何细微裂缝都能被有效封堵。这一坚固的三层防护体系已通过大量实验室测试验证，并在实际工程项目中得到充分证明——例如美国波音中心，凯顿技术已为该中心提供了超过 40 年的长效防水保护。

 

除了满足ACI 212标准中对PRAH的要求，凯顿产品还符合多项其他标准，包括英国标准BS 8102规定的兼容性要求。该标准明确，使用防水外加剂时，产品应与同一制造商提供的其他防水组件配合使用，以确保兼容性和系统完整性。凯顿通过提供全系列配套解决方案来实现这一要求，这些产品可与凯顿结晶型内部防水剂KIM混凝土防水外加剂无缝协同，包括接缝密封解决方案、裂缝修复系统、表面涂层、管道贯穿处处理产品、对拉螺栓孔修复产品等。通过提供完整且兼容的防水系统，凯顿确保整个结构都能得到有效防水保护，即便在极端环境下也能提供全面、可靠的解决方案。

 

总体而言，选择合适的防水解决方案需要综合考量多个因素，包括项目具体需求以及各类系统的优缺点。美国混凝土学会（ACI）350标准提供了宝贵指导，强调应采用整体系统方案，而非单纯依赖外部防水方法。该标准指出：“通过使用优质混凝土、合理设计接缝细节和充足配筋加固来抵御液体渗透，通常比依赖不透水防护屏障或涂层更经济、更可靠。” 这一表述凸显了将优质混凝土施工、精心设计的接缝和配筋加固与防水解决方案相结合的必要性，唯有如此才能打造出坚固耐用的结构。

 

其原理与混凝土的水化反应相似。

• 未处理的混凝土

水泥 + 水 → 水化硅酸钙（CSH） + 氢氧化钙（CH）

• 经处理的混凝土

  水泥+水 −−−→凯顿产品水化硅酸钙CSH+ 氢氧化钙CH                     

+ 针状晶体

*CSH = 水化硅酸钙         *CH = 氢氧化钙

 

《环境工程混凝土结构规范要求（ACI 350-20）及注释（ACI 350R-20）》

通常而言，通过使用优质混凝土、合理设计接缝细节以及充足配筋加固措施来抵御液体或气体渗透，比依赖不透水防护屏障或涂层更经济、更可靠。

 

到目前为止，我们主要聚焦于选择地下防水解决方案的技术层面。然而，在结束本节之前，有必要考虑另一个影响选择过程的关键因素：成本。虽然项目预算肯定会影响建筑产品的选择，但必须确保成本控制措施不会损害关键结构部件的质量和安全性。牺牲这些核心因素可能导致长期问题，其带来的损失远远超过初期节省的成本。整体建筑设计指南（WBDG）也强调了这一原则：地下防水系统不仅难以触及，一旦安装完成也无法轻易更换，因此这些系统的设计和建造必须与结构的整体使用寿命相匹配。

 

 

WBDG 整体建筑设计指南

对于地下围护系统而言，设计与材料的耐久性是强制性要求。不同于建筑全生命周期内可能需要多次更换的部分构件，地下系统的设计使用寿命需与建筑整体使用寿命大致相当。地下系统一旦建成，通常难以进行维修，若需维修或改造，成本将会极为高昂。因此，地下围护系统的设计与材料选择不能仅关注初始成本，而应综合考虑各类设计方案的全生命周期成本，尤其是被掩埋地下系统的维修或更换成本。

 

在评估地下防水方案时，必须考虑全生命周期成本，而非仅关注初始投资。虽然较低的初始成本看似具有吸引力，但往往会导致结构使用寿命内更高的维护和维修费用。因此，选择优先考虑耐久性和长期性能的解决方案，最终将被证明更具成本效益和可靠性，并能确保防水系统满足建筑的预期使用寿命要求。

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