作者：阿里熱扎?比帕爾瓦
理學學士、理學碩士、LEED 綠色建筑認證專家
技術總監 | 凱頓國際公司
為地下結構選擇合適的防水系統，是確保其長期耐久性和使用性能的關鍵。核心考量因素包括結構預期使用壽命、靜水壓力等級和排水系統配置。此外，還必須評估其他因素，如地下水位波動、土壤滲透性以及是否存在腐蝕性化學物質或污染物等。這些因素共同構成了選擇防水解決方案的基礎，確保所選方案能適配項目面臨的特定挑戰。鑒于這些因素的復雜性和多變性，遵循既定指南和標準至關重要——它們提供了一個統一的框架，確保所選產品符合嚴格的性能標準，最終最大限度地降低防水失效風險，保障結構免受水分滲透的侵害，維持其完整性并延長使用壽命。
為有效落實這些考量因素，在規劃和設計階段盡早融入防水策略至關重要。根據英國標準BS 8102第3部分規定，無論采用何種類型的防水系統，都必須在規劃和設計的最初階段就考慮防水相關策略，以有效降低水分侵入風險，確保地下結構的長期使用性能。
BS 8102標準中強調的另一個關鍵方面是可修復性，該標準設計流程圖對此進行了重點說明。該流程圖中的一個核心決策點是系統可修復性是否得到充分保障；若滿足要求，則必須進行相應的修改設計。對于地下防水系統而言，這一點尤為重要，因為這些系統一旦安裝完成就難以觸及，其維護和修復將極為困難。確保在初始設計階段就將可修復性納入考量因素，不僅有助于提升結構長期耐久性，還能最大程度減少未來維護難題和潛在失效風險。
BS 8102標準還包含一份詳細表格，對不同類型（A型、B型和C型）的防水系統進行了分類，并根據不同地下水位對應的風險因素，闡明了適用的防水方法。該表格總結了每種風險等級下最適配的防水方案，為選擇能有效抵御潛在水分侵入的系統提供了寶貴指南，確保所選系統根據現場具體條件提供有效保護。
然而，盡管該表格表明三種類型的防水系統均可用于不同水位和風險場景，但不應將其視為最終解決方案。該表格主要強調了每種系統的潛在適用性，但并未涵蓋設計可靠防水策略所需的詳細因素。要做出有效選擇，必須充分考慮每種類型的優缺點，認識到同一類別中不同產品之間的性能差異，并根據項目的獨特條件和限制定制最終解決方案。因此，在這一階段，有必要深入探究每種防水方法的具體細節，以做出全面知情的決策。可靠的規范指南和標準仍是指導這一過程并確保所選解決方案達到預期性能要求的最寶貴資源。
為地下結構選擇防水系統時，必須關注 A 型和 B 型系統的施工應用層面——這兩類系統對項目進度和最終性能有著顯著影響。A 型防水系統是直接涂刷或鋪設在現有混凝土表面的屏障式防護層，其施工通常需要額外時間，并且需要由熟練掌握產品正確使用方法的專業團隊和施工人員進行操作。施工團隊的專業水平至關重要，因為安裝工藝及施工過程中可能出現的操作不一致，是影響產品性能的主要因素之一。值得注意的是，如美國材料與試驗協會標準ASTM D7832所強調，由于安裝條件存在差異，防水膜的實驗室測試結果與其實際應用性能之間難以建立精確關聯。
由于土壤中的化學物質、設計方案、材料特性及施工工藝存在差異，因此無法建立防水膜的實驗室測試結果與安裝后的性能指標之間的精確關聯。
—— 美國材料與試驗協會標準 ASTM D7832
當審視導致建筑工程缺陷的主要因素時，規范施工的重要性更加凸顯。BS 8102 標準指出，理想的防水系統應無缺陷；但在實際應用中，多種因素可能導致缺陷產生，其中施工工藝不佳和產品使用不當被該標準列為主要誘因。相比之下，B 型防水系統通常直接融入混凝土配合比中，對施工工藝的依賴性更低，能減少人為失誤的可能性。這種方式簡化了施工流程，有望縮短項目工期并提升整體性能，無需額外進行表面處理工序。
圖1說明
圖1列出了為地下結構制定可靠防水解決方案時需考量的核心因素與關鍵階段。
該流程圖表明，部分事項相互關聯，且因需兼顧施工可行性與可維修性，可能需要進行一定程度的反復調整。各核心事項（方框內容）不一定需要按圖示順序推進，但均需逐一理解與評估。
美國材料與試驗協會標準ASTM D7832指出，另一個關鍵考慮因素是地下防水系統需在結構的整個使用壽命內保持完整性。然而，傳統防水膜系統存在固有局限性——隨著時間推移，其性能會因老化而發生變化，因此往往難以完全滿足這一要求，尤其是在設計使用壽命較長的現代建筑中更為凸顯。因此，市場對更先進、更具韌性的防水解決方案的需求日益增長，這類方案要能滿足長期耐久性和使用性能的要求。
防水膜應在建筑使用壽命內，在持續或間歇性潮濕環境中保持防水完整性，且需能承受持續或間歇性靜水壓力。同時，防水膜應具備抵御有害化學物質侵蝕及植物根系穿刺的能力。
鑒于 A 型系統存在老化、長期使用后效果可能下降等局限性，以及復雜設計中對防水方案的靈活性和可靠性要求不斷提高，B 型防水系統已成為一種可靠的替代方案。盡管 B 型系統已問世半個多世紀，但在部分市場的應用仍相對較新。如前所述，這類整體式防水系統能改善混凝土自身性能，使其轉變為防水屏障。當設計師評估項目需求并決定采用B型整體防水解決方案時，需特別考慮以下具體因素。
美國混凝土學會標準ACI 212第15章指出，選擇合適的減滲外加劑（PRA）時，關鍵之一在于要認識到減滲外加劑涵蓋范圍廣泛，不同產品的性能和效果存在顯著差異。因此，并非所有減滲外加劑都能達到相同的防水效果。必須仔細評估每款產品，選擇符合結構獨特需求和使用環境的減滲外加劑，而非假設同一類別下所有產品性能都一致。具體而言，ACI 212標準第15.2節將減滲外加劑分為五大類。
其中，結晶型產品被認為是適用于承受靜水壓力結構的最有效選擇之一，屬于靜水條件用減滲外加劑（PRAH）類別。然而，值得注意的是，并非所有標注 “結晶型” 的產品都必然符合有效PRAH的標準。ACI 212標準第15章為 PRAH 設定了明確標準，包括需證明能將混凝土滲透性降低50%以上，且具備自修復能力。因此，必須進行全面評估，確保所選產品符合這些性能基準，能有效承受靜水壓力，最重要的是，要有在承受靜水壓力的項目中成功應用的可靠記錄。
選擇合適的防水外加劑時，另一個關鍵因素在于：提升混凝土的抗滲性固然必要，但僅靠這一點不足以確保結構具備長期耐久性且獲得可靠防護。原因在于，混凝土即便質地致密，在使用壽命內也天然地容易產生裂縫。即便在高質量、低滲透性的混凝土中，裂縫也會成為水分和腐蝕性化學物質侵入的直接通道，從而嚴重影響結構的使用功能和耐久性。因此，要實現可靠的防水效果，需要構建三層核心防護體系，如同三角凳的三條腿共同提供穩固支撐：第一層防護是降低混凝土的滲透性，防止水初步滲入；第二層是盡量減少混凝土開裂傾向，進一步防范滲透通道形成；最后，第三層防線是確保混凝土在裂縫產生后具備自修復能力，自動封堵這些潛在滲入點。
這正是凱頓（Kryton）結晶型技術的突出優勢所在。凱頓的結晶型技術不僅屬于結晶類產品，更完全符合美國混凝土學會（ACI）212標準第15章對靜水條件用減滲外加劑（PRAH）的性能要求。
減滲外加劑（PRAs）通常包括但不限于以下類別：
a) 疏水性憎水劑
b) 聚合物類產品
c) 超細固體材料
d) 疏水性孔隙封堵劑
e) 結晶型產品
這些材料可單獨使用，也可組合使用，以實現不同范圍的性能效果。
可靠的減滲外加劑（PRA）
1.抗滲性 2. 抗裂性 3. 自修復性
其核心原理是通過親水性催化作用，與水分和未水化的水泥顆粒發生化學反應，生成不溶性針狀晶體。這些晶體能深入滲透并填充混凝土基體內部的毛細孔隙和微裂縫，封堵滲透通道，有效阻止水分及水溶性污染物侵入，提供長久且可靠的防水防護。
凱頓獨特的外加劑技術憑借先進的化學配方，提供了一種可靠的防水解決方案，完全滿足理想防水系統的三大關鍵要求，它不僅能提高混凝土的抗滲性，還能減少收縮及收縮引起的開裂，從而強化第二層防護；更重要的是，其自修復特性構成了第三層也是最后一道防護，確保長期使用中產生的任何細微裂縫都能被有效封堵。這一堅固的三層防護體系已通過大量實驗室測試驗證，并在實際工程項目中得到充分證明——例如美國波音中心，凱頓技術已為該中心提供了超過 40 年的長效防水保護。
除了滿足ACI 212標準中對PRAH的要求，凱頓產品還符合多項其他標準，包括英國標準BS 8102規定的兼容性要求。該標準明確，使用防水外加劑時，產品應與同一制造商提供的其他防水組件配合使用，以確保兼容性和系統完整性。凱頓通過提供全系列配套解決方案來實現這一要求，這些產品可與凱頓結晶型內部防水劑KIM?混凝土防水外加劑無縫協同，包括接縫密封解決方案、裂縫修復系統、表面涂層、管道貫穿處處理產品、對拉螺栓孔修復產品等。通過提供完整且兼容的防水系統，凱頓確保整個結構都能得到有效防水保護，即便在極端環境下也能提供全面、可靠的解決方案。
總體而言，選擇合適的防水解決方案需要綜合考量多個因素，包括項目具體需求以及各類系統的優缺點。美國混凝土學會（ACI）350標準提供了寶貴指導，強調應采用整體系統方案，而非單純依賴外部防水方法。該標準指出：“通過使用優質混凝土、合理設計接縫細節和充足配筋加固來抵御液體滲透，通常比依賴不透水防護屏障或涂層更經濟、更可靠。” 這一表述凸顯了將優質混凝土施工、精心設計的接縫和配筋加固與防水解決方案相結合的必要性，唯有如此才能打造出堅固耐用的結構。
其原理與混凝土的水化反應相似。
??未處理的混凝土
水泥 + 水 → 水化硅酸鈣（CSH） + 氫氧化鈣（CH）
??經處理的混凝土
水泥+水 ???→凱頓產品水化硅酸鈣CSH+ 氫氧化鈣CH
+ 針狀晶體
*CSH = 水化硅酸鈣 *CH = 氫氧化鈣
《環境工程混凝土結構規范要求（ACI 350-20）及注釋（ACI 350R-20）》
通常而言，通過使用優質混凝土、合理設計接縫細節以及充足配筋加固措施來抵御液體或氣體滲透，比依賴不透水防護屏障或涂層更經濟、更可靠。
到目前為止，我們主要聚焦于選擇地下防水解決方案的技術層面。然而，在結束本節之前，有必要考慮另一個影響選擇過程的關鍵因素：成本。雖然項目預算肯定會影響建筑產品的選擇，但必須確保成本控制措施不會損害關鍵結構部件的質量和安全性。犧牲這些核心因素可能導致長期問題，其帶來的損失遠遠超過初期節省的成本。整體建筑設計指南（WBDG）也強調了這一原則：地下防水系統不僅難以觸及，一旦安裝完成也無法輕易更換，因此這些系統的設計和建造必須與結構的整體使用壽命相匹配。
對于地下圍護系統而言，設計與材料的耐久性是強制性要求。不同于建筑全生命周期內可能需要多次更換的部分構件，地下系統的設計使用壽命需與建筑整體使用壽命大致相當。地下系統一旦建成，通常難以進行維修，若需維修或改造，成本將會極為高昂。因此，地下圍護系統的設計與材料選擇不能僅關注初始成本，而應綜合考慮各類設計方案的全生命周期成本，尤其是被掩埋地下系統的維修或更換成本。
在評估地下防水方案時，必須考慮全生命周期成本，而非僅關注初始投資。雖然較低的初始成本看似具有吸引力，但往往會導致結構使用壽命內更高的維護和維修費用。因此，選擇優先考慮耐久性和長期性能的解決方案，最終將被證明更具成本效益和可靠性，并能確保防水系統滿足建筑的預期使用壽命要求。
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