土木與建築防水,傻傻也要分清楚

這幾年來,樂土團隊除了將水庫淤泥做成各式各樣的產品,讓民眾使用解決問題外;最大的貢獻是將目前工程上困擾已久的謎團以科學探討的方式解開; 並且收集民眾的問題數據, 將其歸納分類整理,並提出SOP的處理方式。

本文要將大家覺得複雜的防水策略, 簡潔的整理並明確有依循方向。其實很簡單,當面對您想要處理的物件, 先搞清楚您要處理的是土木防水還是建築防水?  

<土木防水範疇>
物件承受常態水壓, 水壓力大, 規範以3kg/cm^2, 也就是30m水壓來考量, 例如: 地下室,水箱或是水下的構造物。 

<建築防水範疇>

物件承受暫態水壓, 水壓力小, 規範以0.1kg/cm^2, 也就是1m水壓來考量, 例如: 地表上的建築構造。 

有基本的分類邏輯後, 就可以很容易選擇以下處理的策略。

<土木防水策略> 封堵為上策
因為承受常態大水壓, 所以材料設計與選用必須以緻密抵擋水壓為前提, 常見除了混凝土澆灌品質外, 還會採用矽酸質材料來加強。

特徵:
1. 正水壓持續作用不會卸除, 因此水分只會往負水壓側滲透,
依牆體的抗滲能力不同, 正水壓側牆體被水滲透吸水飽和,
然後, 水分再慢慢往負水壓側擴散。 

2. 未吸水飽和的區域, 受到負水壓側內部環境溫度的影響,
溫度比牆體高許多時, 牆體表面有水分蒸發行為;
而牆體內部形成向內的孔隙蒸氣壓力, 與水壓做對抗,
不過此現象通常出現在屋頂上的水箱,
一般地下室牆體內外的溫差不會太大,
因此, 內部壁體真正承受高負水壓狀態。

正壓側處理策略:

因為處於地震帶,剛性材料有開裂風險,因此採取全面彈性防水或是在結構體表面塗佈矽酸質材料為基本原則,輔以剛性防水材料做為彈性防水的保護層, 在水池中可避免塗料泡水攜出物質汙染水質, 剛柔並濟相輔相成的方式處理。

負壓側處理策略:
對付高負水壓使用複層的消耗戰, 意即
1.先在負水壓側結構體上施作能抗高負水壓的材料,

滲透結晶型矽酸質材料能抵抗並消耗掉大部分的水壓。

2. 滲透結晶矽酸質材料外側再施作防水透氣緩衝型材料,
一方面能抵抗剩餘的水壓, 一方面可以消散孔隙裡的蒸氣壓。

3. 然而, 常見牆體施作時有缺陷或是裂縫,
水分沿缺陷與裂縫通道流出時,
要先用灌注方式或是速凝水泥先止水,
再來施作以上的兩個步驟, 才有效率。

<建築防水策略> 疏導為上策

因為承受暫態水壓且水壓不大, 因此材料的設計與選用以足夠抵擋暫態水壓但是耐候性高為考量, 更重要的是構造物的排水, 並且因為台灣處於地震帶, 需要依不同部位妥善利用彈性防水材料, 來達到剛柔並濟的防護措施。

常見歸納成兩種型式 :

第一種型式, 
牆體迎水面短暫承受水壓, 例如: 建築外牆體, 或是浴室的牆體。


特徵:
1. 正水壓只有在下雨或是浴室用水的狀態才會發生,
水壓作用時, 水分
部分被牆體表面材料阻擋反彈,
部分沿牆體垂流而下,
部分才依牆體的抗滲能力往負水壓側滲透。

2. 雨停了或是浴室停止使用, 水壓消失後, 殘留在壁體裡的水分,
吸附在水泥材質或是磚等多孔性材料內部, 很難脫除,
水分在孔隙間連結的腔體內,
隨著牆體內外的溫差, 在孔隙間跑動, 形成牆體病症的根源!
因此地表以上,
建築物的問題主要是牆體裡孔隙的蒸氣壓力造成,
並非真正的負水壓狀態。


正壓側處理策略:
1. 物理排水設計優先。
2. 可採取戶外GoreTex服飾的設計概念,大面積採取透氣剛性防水搭配容易開裂部分採用彈性防水,剛柔並濟的方式處理。


負壓側處理策略:

對付孔隙蒸氣壓力使用大禹治水的戰術, 意即
1.採用兼具防水與透氣性能的材料,
一方面能夠阻擋趁隙而入的水壓力,
一方面又能消散氣候溫差所造成的孔隙蒸氣壓力,

水分子變成水蒸氣時, 體積變大1000倍,
因此孔隙蒸氣壓非常大, 常造成封閉負水壓側的材料被頂開,
利用疏導的方式, 是解決這類問題最好的方法!

2. 然而, 常見牆體因窗戶開口裂縫或是其他因地震產生的裂縫,
水分於下雨或用水時沿缺陷與裂縫通道流出時,
能於正水壓面做防水處理是最有效的方式,
但通常事與願違, 必須從負水壓側施作,
此時, 只要將裂縫修補就可以解決,
但牆體內裂縫的形式走向無法預測,
一般為了不破壞牆體, 會用灌注方式來填補未知的裂縫,
這是有效率的方式;
但不是每個病例都能夠成功, 當內部孔隙或是裂縫太大,
很難用灌注方式做填補時,
不得已才考慮將牆體表面砂漿剃除見結構體,
將內部的問題重新修補完整,
從根本解決問題。

第二種型式,
水會在底版停留,短暫承受水壓,水滲入累積於版內下層,
例如: 頂樓底版, 浴室底版, 陽台露台底版。

特徵:
1. 正水壓只有在下雨或是浴室用水的狀態才會發生,
水壓作用時, 水分
部分被底版表面材料阻擋反彈,
部分沿底版表面流動,
部分才依底版的抗滲能力往負水壓側滲透,
然而往下滲透的水會重力累積於負水壓側。

2. 雨停了或是浴室停止使用, 水壓消失後, 殘留在底版裡的水分,
吸附在水泥材質多孔性材料內部, 很難脫除,
上層孔隙未飽和的水分在孔隙間連結的腔體內,
隨著底版內外的溫差, 形成孔隙蒸氣壓在孔隙間跑動.
下層孔隙因水分累積飽和,
使得下層承受累積水深所造成的水壓力。

正壓側處理策略:

1. 物理排水設計優先。
2. 因為處於地震帶,剛性材料有開裂風險,因此採取全面彈性防水為基本原則,輔以剛性防水材料做為彈性防水的保護層, 剛柔並濟相輔相成的方式處理。

負壓側處理策略:

對付同時有低水壓以及孔隙蒸氣壓混合作用的戰術, 意即
採用大禹治水疏導戰術為主, 複層消耗戰術為輔。

利用科學儀器混凝土水分計輔助,
了解混凝土表層4cm內的含水率,
可以了解累積於下方孔隙吸水飽和的區域範圍,

1. 若含水率低於10%, 表示底版沒有孔隙含水飽和的區域,
整個底版都是受孔隙蒸氣壓力影響,
必須採取兼具防水透氣的緩衝材料來做,
且依產生問題的部位局部處理可以有成效。 

2. 若含水率高於10%, 表示接近表層已經有局部區域含水飽和,
實際上, 這樣的水壓都非常低, 防水透氣的材料來做都足夠,
但能以滲透結晶材料來輔助, 效果更好。
然而請特別注意,
當含水率高於10%有含水飽和區域時,
負水壓側的施作要全面施作才有效,
不然水分因重力的影響, 往沒有施作的弱面滲透,
後續會在其他弱面產生問題。

基本上, 搞清楚本文整理的邏輯觀念, 並且記住以下16字防水口訣, 任督二脈自然就通了!

排防截堵, 剛柔並濟, 因地制宜, 綜合治理