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摘要：随着社会发展的加快，在城市化的大趋势下，越来越多的人群涌入城市，基于此，给城市的交通增加了巨大的压力，而地铁的产生及发展是目前的解决城市交通问题的最好方式。另一方面，地铁交通主要是向城市地下要空间，地铁质量的好坏，直接决定于防水材料及技术的应用，关系交通安全和城市人口的生命财产安全。本文主要对目前城市地铁施工过程中防水材料的应用和发展趋势做一个简要介绍和分析。
关键词：城市交通；防水材料；地铁施工；地铁防水；研究现状
引言
城市地铁交通主要都为地下轨道交通，少部分为的地上及高架桥部位，其主要目的是缓解城市地面交通压力，从而造成了地铁造价昂贵，施工困难等特点，而地铁防水则绝对是建造施工中的一个重点难点之一，而防水材料的选择及质量好坏，则直接影响最后的地铁质量及后期运行期间乘客的出行体验，选择合适合理的防水材料以及发展新型防水材料是一项任重而道远的艰巨任务。
1、地铁防水分析
地铁隧道防水由于处于地表以下，普遍二十米以下，而地下水充沛，水压力大，给防水工程带来了不小的挑战。而地铁隧道防水则应综合使用“隔、排、堵”的方式。“隔”就是通过使用抗渗混凝土、砂浆、防水卷材、防水钢板等形成隔水层，阻止隧道之外地下水进入隧道内；“排”就是通过引流或机械排水方式，将已经深入隧道内的积水引入排水沟、截水坑等将水排出，避免积水对施工及材料造成影响；“堵”则主要是通过注浆或者使用嵌体等方式切断地下水流入隧道内的路径，以达到防水目的。
2、防水材料分类
防水材料根据其设计方案，使用部位和所用材料不同，可分为柔性和刚性两大防水结构体系。
2.1刚性防水材料
刚性防水材料主要是指在掺入混凝土和水泥砂浆，或将其配成浆料涂刷（抹）或渗透于混凝土或水泥砂浆表面后，能与其共同组成刚性自防水结构体系的材料。刚性防水体系原理通过封闭或者减少混凝土和砂浆内部的孔隙和缺陷，从而达到防水目的。优点是在达到防水目的的同时和混凝土砂浆合为一体，也为工程主体提供围护及承载压力，后期产生裂缝引起渗漏时，后期处理也比较简单，而且费用较低，只需要对其进行注浆堵漏等方法即可以达到防水目的。而缺点呢，也比较突出，因为其性能的坚固性，导致其抵抗应力变形能力比较差，容易在应力作用下产生裂缝。
刚性防水材料在地铁应用中比较常见的主要有以下几类：
2.1.1CCCW新材料
CCCW也称为水泥基渗透结晶型防水材料，基材包括硅酸盐水泥或者普通水泥和石英砂等，在加入特殊的活性化学物质以及各种添加剂后得到该种材料。它的作用机理是：溶于水后向混凝土内部渗透，在混凝土中产生不溶性凝胶或结晶，提高混凝土的密实性，从而达到防水抗渗的目的。渗透结晶型防水材料在发达国家得到应用与发展，到目前为止，这种材料已经发展了50多年。
2.1.2外加剂防水混凝土
外加剂防水混凝土的防水原理则主要是通过调整混凝土配合比以及控制施工工艺，达到减少或者阻断混凝土内部孔隙和缺陷，从而达到防水目的。地铁车站的围护机构使用的就是这种混凝土，以达到防水目的。而根据外加剂的不同又可以分为：
减水剂防水混凝土，其作用原理是减水剂对水泥具有强烈的分散作用,它借助于极性吸附作用,大大降低了水泥颗粒间的吸引力,有效地阻碍和破坏了颗粒间的凝絮作用,并释放出凝絮体中的水,从而提高了混凝土的和易性,在满足施工和易性的条件下,可大大降低拌合用水量,使硬化后孔结构的分布情况得以改变,孔径及总孔隙率均显著减小,毛细孔更加细小、分散和均匀,从而提高混凝土的密实性和抗渗性，在大体积防水混凝土中,减水剂可推迟水泥水化热峰值出现,这就减少或避免了在混凝土取得一定强度前因温度应力而开裂,从而提高了混凝土的防水效果。此外,在混凝土中掺入减水剂后,能降低水灰比,增加混凝土密实性,有利提高抗渗性能。
引气剂防水混凝土，是在混凝土拌合物中掺入微量引气剂配制而成的防水混凝土。引气剂是一种具有憎水作用的表面活性物质,它能显著降低混凝土拌合水的表面张力,经搅拌可在拌合物中产生大量密闭、稳定和均匀的微小气泡,从而使毛细管变得细小、曲折、分散,减少了渗水通道.引气剂还可增加黏滞性,改善和易性,减少沉降泌水和分层离析,弥补混凝土结构的缺陷,从而提高了混凝土的密实性和抗渗性。
2.1.3膨胀防水混凝土
膨胀防水混凝土，是以膨胀剂或者膨胀水泥为胶结材料，利用水泥的水化反应和结晶膨胀的特性，在混凝土胶结过程中会产生体积的膨胀，从而减小混凝土内部裂缝和堵塞毛细水通道，以达到防水抗渗的作用，而因为其膨胀性，也增加了混凝土本身的抗应力变形能力，减少裂缝的产生，也从另一方面提高抗渗防水能力。
2.1.4自密实混凝土
自密实混凝土（SCC）是指能够通过自身重力流动并且能够压实，在钢筋较密以及其他不方便振捣的情况下也能得到性能稳定均质的混凝土，具有良好的抗渗、抗裂能力以及良好的稳定性、流变性和钢筋通过性等性能。SCC解决了钢筋过密、断面过深等施工问题，故被称为近几十年混凝土施工技术最具革命性的发展。在相同的水胶比和相同强度下，SCC具有和普通混凝土相同的抗压强度和抗拉强度。
2.2柔性防水材料
混凝土随温湿度变化、胀缩变形、不均匀荷载甚至于化学反应等都会导致开裂。砂浆、砌块墙体也会因温湿度的变化、应力集中而产生裂缝，从而破坏防水体系，产生渗漏。而此时的柔性防水材料由于其本身的柔韧性能，在混凝土实体、砂浆产生裂缝时，依然能依靠其自身的柔韧性及延展性，保持完好，阻断水通道，保持的防水性能。
柔性防水材料，多为沥青，油毡等有机材料，它是由油毡、玻璃布等纤维织物做胎层的卷材，用各类胶结材料沥青等，将卷材粘结墙体、底板、顶板及隧道内侧形成的防水层。柔性防水材料具有拉伸强度高、延展性好、质量轻、施工方便等优点，为地铁建设过程中不可缺少的使用材料。但操作难度较大，施工过程的控制直接影响最终的防水效果，而且耐穿刺性和耐老化性能不如刚性材料,易老化，寿命短。目前地铁建设中比较常用的柔性防水材料主要有：
2.2.1防水卷材类
防水卷材类防水材料在地铁建设中主要是用于车站主体的防水，包括四周墙体、车站底板及顶板防水。主要包括聚合物改性沥青防水卷材和高分子聚合物防水卷材。沥青类防水卷材则主要以APP和SBS作为改性材料的防水卷材，以聚酯胎和玻璃纤维胎为主。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆SBS改性沥青防水卷材和APP改性沥青防水卷材在材性方面的差异主要体现于：SBS改性沥青防水卷材的低温性能（低温柔度）较好，更适宜用于寒冷地区；APP改性沥青防水卷材的高温性能（耐热度）较好，更适宜用于炎热地区。粘聚合物改性沥青防水卷材、耐根穿刺聚氯乙烯防水卷材、HDPE高分子自粘防水卷材等。
2.2.2防水涂料类
防水涂料在地铁建设中主要用于车站顶板在铺设防水卷材前的基面处理，在提高防水能力的同时，增加防水卷材铺设的牢固性。防水涂料因具有可以在形状复杂、节点繁多、中小面积上施工作业，防水效果可靠，可形成无接缝的连续防水膜层，使用时通常无需加热，且操作简单、易行，工程一旦渗漏，易于对渗漏点做出判断及维修等特点，广泛应用于地铁建设中。防水涂料根据其组成成分又主要可以分为以下几种：
沥青基防水涂料，因为沥青具有很好的防水性和耐久性，对沥青采用不同的改性材料或不同的改性方法可以配制成多种防水涂料，主要包括非固化橡胶沥青防水涂料，热熔型橡胶沥青防水涂料，喷涂速凝型橡胶沥青防水涂料等，由于其掺入材料的不同，性能及使用特点十分丰富。
高分子类防水涂料，主要以聚氨酯类防水涂料为主，这类材料一般是由聚氨脂与沥青作为原材料制成。但在使用这种涂料时，一般采用含有甲苯、二甲苯等有机溶剂来稀释，因而也含有毒性。使用较多的未单组份聚氨酯防水涂料。
聚合物水泥基防水涂料，它由多种水性聚合物合成的乳液与掺有各种添加剂的优质水泥组成，聚合物（树脂）的柔性与水泥的刚性结为一体，使得它在抗渗性与稳定性方面表现优异。它具有施工方便、工期短、价格较低，且无毒环保等特点，也因此正在慢慢变成防水涂料市场的主要涂料。
聚合物乳液防水涂料。聚合物乳液防水涂料属于新型的装饰性防水材料, 具有粘接性能好、耐老化和耐低温效果明显等特性。该涂料主要以乙烯-醋酸乙烯 (VAE) 乳液和丙烯酸酯均聚乳液为主要原料, 生产配方与制备原理与合成树脂乳液涂料比较相近, 各类溶助剂都是水性环保、安全原料, 最终以水为分散介质研制而成的厚质防水涂料。无毒无害、生态安全是聚合物乳液防水涂料的最大特性, 施工工艺简单, 对保护基层表面处理要求不严, 同时具备环境与经济方面的效益。聚合物乳液防水涂料主要缺点在于耐水性能差, 厨房、卫生间等长期受水浸泡的场所, 这类场所还包含屋面, 内外墙面等结构。
喷涂聚脲弹性体。作为迅速发展的新型防护材料，在很多重要工程中发挥着重要作用，该材料在工程防腐、减震、降噪以及防水等方面，应用前景广阔。喷涂聚脲技术的优点主要有物理性能优越环境适应能力强，对温度湿度不敏感，施工方便，对环境无污染。
2.2.3其他防水材料
地铁建设中还有一部分其他防水材料，比如，堵漏止水材料，防水性主要靠添加剂实现，目前主要流行的外加剂主要包括无机铝盐防水剂、有机硅防水剂、以及复合防水剂等等。又比如施工缝部位使用的止水带，包括背贴橡胶止水带，镀锌钢板止水带以及各种止水条，密封胶等；也包括隧道施工过程中管片间的各种橡胶止水材料，比如螺栓孔密封圈，三元乙丙橡胶密封垫等，在此就不一一列举。
3发展趋势
3.1开发新型防水材料
如今, 在生产和施工中高能耗、低质量、使用寿命短、不符合环保要求的防水材料易被淘汰, 相继发展的防水材料是符合国情、能与国际接轨的新型防水材料。按国家建材行业及制品导向目录要求及市场走势, BS、APP改性沥青防水卷材仍是主导产品, 将大力发展;高分子防水卷材重点发展三元乙丙橡胶 (EP-DM) , 聚氯乙烯 (PVC) P型两种产品, 并积极开发热塑性聚烯烃 (TPO) 防水卷材。防水涂料国内大部分是溶剂型产品,含有害物质, 再生产和使用过程中会产生VOC气体，在长期吸入VOC后, 会产生恶心、呕吐、头晕等不适症状,甚至于昏迷、抽搐等后果。因此一些发达国家已经开始研发和使用水性涂料,也取得了巨大的突破, 如高性能水性聚合物改性沥青防水涂料、水性聚氨醋防水涂料等, 快速推进防水涂料“油改水”已经是行业发展的共识。防水保温一体化材料、刚性防水材料、防渗堵漏材料、金属屋面材料、沥青瓦、土木材料有一定的市场。
3.2提高防水材料的性能
开发耐老化性、防水性能更好的防水涂料，表面涂有机硅、含有机硅橡胶或有机氟聚合物的卷材, 同时还需要加大对粘合力强、耐老化性同等优良、固化快的有机高分子或含有机硅的粘接密封剂的开发力度。开发含有有机氟、有机硅的水基型高分子防水胶, 而且可以与其它类型的水泥进行混合、固化, 从而形成一种环境适应性更好的无机-有机复合防水层, 使其防水保质期更长, 甚至能够与建筑物寿命一样长, 这些才是防水材料的未来发展趋势。
3.3扩大防水材料应用范围
我国经济正在飞速发展, 新型防水材料的年增长率也在不断增大，除目前工业与民用, 特别是住宅的屋面、地下室、厕浴、厨房、地面防水外, 也将广泛用于高速公路、新建铁路、轻轨交通 (包括桥面、隧道) 、水利建设、城镇供水工程、污水处理工程、垃圾填埋工程以及物外墙防水工程等。
3.4简化防水材料的施工过程
目前工程防水工程中相对都比较繁琐，而且对施工人员的技术要求比较高，而工人的技术水平参差不齐，施工过程中操作的不规范容易造成最终的防水效果不理想，所以说随着科技的发展，简化施工过程，甚至于研发自动化的施工机械，提高施工质量，也是未来防水工程的一个必然发展方向。
结语
防水工程是地铁建设的重要组成部分.在防水工程中,防水材料的重要性不言而喻，而防水材料质量的改进和提高十分迫切,将使用便捷，成本低，无污染环保健康的高端防水材料比重不断扩大，低端材料慢慢减少，最终完全淘汰掉。到目前为止，我们国内防水材料的发展与国外的先进技术水平相比，还有不小的差距，新型高端防水材料的市场占有率还比较低。因此我国的防水材料事业任重而道远，我们也需要投入更多的研究和精力将我国的防水事业越做越好，将我们的质量提高一个档次。
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论文作者:徐军林
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/23
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