RC結構背水壓面防水修補技術與施工案例之介紹

□洪明瑞/明志科技大學環境與安全工程系
□林登峰/義守大學土木與生態工程學系
□陳銘鴻/中央大學橋樑工程研究中心

摘要
         防水材料與施工方法之種類雖然眾多,但不論下部結構或上部空間各單元的防水,絕大多數均須事先施作於正水壓面(positive side waterproofing),並分別利用軀體防水(body waterproof)、面防水(outside waterproof)或線防水(filament waterproof)的機制達成結構防水的目的。然一旦施工不良或因紫外線照射與後天地震等外力作用,致使結構體產生龜裂或防水材劣化時,往往容易造成室內牆壁、天花板或地板等部位產生析晶(efflorescence,俗稱白華或壁癌)、發霉(moulds)以及氾潮等惱人的漏水症狀,進而須耗資費時地進行室內翻修、補強或室外防水層之翻新,影響居家品質甚鉅。有鑑於此,本文介紹一種可直接施作於背(負)水壓面(negative side waterproofing)之防水材料與其施工技術,同時剖析其防水機制、工法特性、施作類型以及施工案例;由於負水壓面防水施工極為簡便快速、經久耐用,且無須重新翻修防水層,同時可以克服地下空間無法於正水壓面修補滲漏水的缺失等優勢,已逐漸成為未來新建物之防水施工與老舊建物滲、漏水補救的新趨勢,值得國內工程界進一步地加以研發、應用與推廣。

一、前言

         台灣地處亞熱帶氣候區,春、夏期間雨量豐沛,加以環太平洋地震帶上頻仍之振動對結構體之損傷,無可避免的導致防水層之破損、鬆脫或變形,因而造成居家建物普遍的漏水現象。根據中華民國營建防水技術協進會(Waterproof Technical Association,簡稱WTA)[1]等機構之調查發現,長期以來台灣地區的住宅漏水比例高達90%以上,大多數房屋均存有大漏、小漏或輕微的漏水問題,無怪乎人們常戲稱為「漏仔厝」。此外,其他針對公共建物主要瑕疵之調查結果亦發現,漏水現象的發生次數與重要性亦居排行首位[2],顯見國內各種建築物漏水問題之普遍與嚴重性。而滲、漏水後續所引發之壁癌(wall cancel)、鋼筋腐蝕、混凝土中性化(carbonation)以及發霉等種種病變,不但可能危及結構使用之安全,更須經常地進行室內翻修、抓漏或補強,嚴重降低居住之品質、空間效能與舒適性。因此,在防水材料與施工技術日新月異的今天,該如何地尋求一施工簡便、經濟有效且經久耐用的防水工法與修補技術,實為台灣地區在現代化建築工程進展中亟待解決之課題。
         近年來,防水材料與施工技術雖不斷的推陳出新,但不論軀體防水材(防水材於混凝土拌合過程加入或壁體形成後再塗抹於表面)、面防水材(結構體成形後方施作於表面)或線防水材(施作於結構體間縫隙)的施工方式,主要均係於正水壓面施作防水材料,藉以將水分子阻絕於結構體外以達到不透水的目的。然此施工方式,對於平屋頂長期受紫外線照射,或因排水不良所形成的坑窪(ponding)效應以及地下空間高地下水位所蓄積之靜水壓力(hydrostatic pressure)作用之場合,加以施工不良以及防水材本身的老化(deterioration)與結構體的裂縫等問題,其防水效能與耐久性等能力往往不可預期。此外,正水壓面防水施工的方式一旦產生滲漏途徑,事後之補漏措施(俗稱抓漏)更是棘手,往往須花費大量金錢重新翻修屋頂防水層,或以發泡材料灌注並填塞壁體之裂縫(俗稱打針)以達到止水的目的,無怪乎俗諺常曰:「醫生怕治咳、土水師怕抓漏」。
         一般防水材料與混凝土結構體為截然不同的材質,故常有施工不良(搭接不足、膠結不良、施工污損)與材質劣化(紫外線照射、熱脹冷縮、雨水浸潤)後造成結合面鬆脫、鼓脹、破損、突穿等諸多缺失;因此,防水材施作後能否與混凝土反應並膠結成為結構體之一部分,同時可直接從背水壓面直接施作或修補,儼然已成為現代化建築物或土木工程構造物滲、漏水補救的新趨勢。由於能與混凝土結為一體且可直接從背水壓面進行防水施工的方式極為簡便、快速且無防水層老化以及後續翻修等問題,同時可克服地下空間無法於正水壓面修補滲、漏水的缺失等優勢,尤其對於台灣地區嚴苛的防水環境(地震頻仍、颱風不斷、暴雨連連、高溫照射)而言,其迫切性與高效益實值得國內工程人員加以引用、研發與推廣。有鑑於此,本文介紹並進一步探討在歐美以及日本等地區已廣泛應用並有諸多實蹟驗證之「結晶滲透防水(waterproofing by crystallization)材料」,詳細剖析其防水機制、材料組成、施工型式、防水效能以及施工案例,藉此拋磚引玉以期提供工程人員在防水設計與施工上之參考。

二、建築物防水之基本結構與防水系統

         建物之防水係利用結構體本身或防水材料之疏導,以阻斷水分或濕氣藉由裂隙(fissure)等途徑進入室內,避免產生結露(condensation)、發霉或壁癌等現象而影響各項設備之使用機能以及居家之舒適性。因此,建物防水系統之形成,主要係藉由結構體本身與防水材料間之共同作用,如圖一所示;換言之,單靠結構體進行防水,其品質與耐久性可能無法確保,然若無結構體之支承與保護,防水材本身亦無法行使防水之任務。至於,防水材料與結構體之結合方式,視其位於滲漏途徑之上游(防水層緊鄰靜水壓面)或下游(防水層遠離靜水壓面)之不同而有正水壓面防水與背水壓面防水上的差異,如圖二所示。
         結構防水視使用材料與防水場合之差異,雖有軀體防水、面防水以及線防水等不同的施工方式,如表一所示,然就結構物防水之能力或等級而言,依ACI 515.1R-79[3]有關混凝土防水材系統之定義,一般則可區分為防水性防水系統(waterproofing barrier systems)、防濕性防水系統(dampproofing barrier systems)、保護性防水系統(protective barrier systems)以及裝修性防水系統(decorative paint barrier systems)等四類,各有其防水功效與適用場合。以台灣地區經常有暴雨或雷陣雨的天候情況,短時間即常因排水不良而蓄積壓力水頭(water head),建物之防水系統應該具備waterproofing的能力而非只是dampproofing,才能達到完全阻水的效果;然嚴格而言,國內諸多建物之防水設計與施工,充其量僅能達到「防濕」的程度而非真正「防水」。茲就此兩類防水上之主要差異說明如下:
(一) 防水性防水系統
         係指結構體及表面經防水材處理後,在有靜水壓力作用的情況下,可完全地阻斷水分通過結構體中之孔隙。如屋頂、陽台、廣場平台、儲水槽、污水處理廠以及工業儲油槽等場合,因其經常面臨一定的水頭(或液體)壓力,故在該部位之防水設計與施作上,即必須滿足此要求,方能真正具備防水之能力。
(二) 防濕性防水系統
         係指結構體及表面經防水材處理後,只能在沒有靜水壓力下,才可阻止水分通過結構體中之孔隙。因此,如地下室之場合,若僅採用此能力之防水系統,則常見壁體充滿濕氣(俗稱氾潮),此因壁體背面之土壤中充滿靜水壓力,將壓迫水分進入結構體之孔隙,透過毛細或裂隙通路而滲透進入室內之故。

三、背水壓面防水施工

         背水壓面防水與一般正水壓面防水施工上之最大差異,在於其防水材與結構間並非僅是單純的摩擦接觸,而是能藉由一連串的化學反應與物理滲透(infiltration)、填塞(crowding)等作用而形成防水膜(waterproof membrane),最後並成為結構體的一部分(如圖三所示),因而無防水材鬆脫、鼓脹、老化或污損等缺失以及後續維護與翻修等問題。在日本地區,具有此類防水功效與能力的防水材,常稱之為「矽酸質系塗佈防水材」,且為目前唯一可使用於背水壓面施工之防水材,並以其作為地下室結構體防水之主要工法,同時明訂於JASS 8(1993)[4]之規範中。至於,在美國地區則稱之為「水泥結晶防水材(cementitious crystalline waterproofing)」,該材料已獲美國營建規範協會(Construction Specification Institute簡稱CSI),於第07160章將其列為正規主流之工法。茲將具有結晶滲透防水能力之背水壓面防水施工之機制、材料成分、產品型態、工法類型以及防水效能等內容,分別說明如下。
(一) 結晶滲透防水材之防水機制
         結晶滲透防水機制係以特有的活性(activeness)化學物質,利用混凝土本身的多孔性(如圖四[5]所示),以水為媒介進行滲透、擴散(diffusion)、傳輸(transmission)及充盈於混凝土之微細孔洞,並與混凝土內之氫氧化鈣(Ca(OH)2)等晶體微粒產生化學作用。此過程將產生一無法溶解的枝蔓狀(刺球狀、尖狀或珊瑚狀等)水合物(hydrate)結晶體充塞於混凝土孔隙,進而膠結成為混凝土之一部分(如圖五所示),使得從任何方向之水分或液體均無法滲透,達到永久性防水、保護鋼筋以及增強混凝土強度之目的。
         圖六為目前某一較常見的水泥系結晶滲透防水材之反應機制,當含活性催化劑(catalytic compound)之防水材料塗抹於混凝土表面時,其中之鈣螯化物(chelate ligand combined with calcium, 簡稱為L:Ca)將自然地於混凝土的孔隙溶液中快速的擴散成為Ca2+及L2-,由於不論新拌或硬固之混凝土中均有矽離子(SiO32-)存在,故Ca2+將與SiO32-反應成為不溶於水之水泥結晶物CaSiO3(nH2O),填塞於孔隙中並與混凝土結為一體。分解出Ca2+後之鈣螯化物,剩下之L2-離子將繼續於混凝土孔隙溶液中游走,此時若與原混凝土水化反應後所遺留之Ca(OH)2進一步遭遇時,在高濃度的Ca2+離子環境中,L2-將與Ca2+結合反應生成鈣螯化物並持續於孔隙溶液中游走、擴散;如此不斷的循環反應以致能產生更多的水泥結晶物CaSiO3(nH2O),有效填滿混凝土之孔隙及微裂縫,達到防水之目的。
(二) 材料之主要成分與產品型態
         結晶滲透防水材主要係由波特蘭水泥和多種活性化學物質所組成之結晶粉狀物,以世界各地普遍採用之加拿大Xypex化學公司(1969)及日本東京Xypex公司(1981)等所生產之結晶滲透防水材為例,其組成包括主要成份與輔助(或稱次要)成份等兩種產品。其中,主要成份稱之為濃縮劑(concentrate,簡稱XC),係由波特蘭水泥、細顆粒矽砂(silica sand)、觸媒化合物(catalytic chemical compound)等所組成之無機淺灰色粉狀物,與水混合後直接地塗抹於混凝土表面,或用以填塞結構物接縫、裂縫、瑕玼接頭以及蜂巢孔狀物等。輔助成份則稱之為珈瑪養護劑(gamma cure,簡稱XG),利用其特有的保濕作用以延緩水氣之蒸發,保存塗層內的濕度,使其在充分濕潤的條件下進行化學反應。
         基於裂縫特性、大小以及防水部位的不同,一般之結晶滲透防水材均有相關產品以因應不同的需求,諸如(1)增效劑(簡稱XM):用於第二層之塗抹以強化濃縮劑(可產生一較硬的表面以加速混凝土硬化),亦可單獨塗抹以作為地版表面防潮之用;(2)地坪濃縮劑:係一乾燥攪拌的形式,主要用於水平之混凝土面,以人工或機械方式塗抹於未經處理之新拌混凝土面上,有助於提高混凝土結構之抗摩損能力;(3)預拌混凝土混合劑:於混凝土攪拌過程同時加入以達到防水、保護與增進水密性的效果;(4)快速堵漏劑(patchy plug,簡稱XP):係一種高拘束力的水泥混合液,作為混凝土快速修補、填塞裂縫、孔洞以及結構上有瑕疵時之用,可在幾秒內阻止水流通過;(5)快速地坪修復劑(restora-top):係特別為修補與重建水平的混凝土表面而設計,例如地板、橋面、路面與人行道及其邊緣,必須在修補後短時間內恢復正常使用;以及(6)嘉克力混合劑(xycrylic-admix),係一種聚合體懸浮物,特別為增強波特蘭水泥而設計,其液體呈乳白色並含百分之四十的固體,可與其他修補劑一齊使用以增強接合效果[5]。
(三) 工法類型與施工步驟
         水泥質矽酸質系或結晶滲透防水材料係由德國化學家Lauritz Jensen於1942年所研發之混凝土表面塗佈(層、封)材料,1960年代於歐美地區開始量產使用,1980年代左右引入日本後,經不斷的試驗、研發與改進,依裂縫特性、大小以及防水部位的不同,目前在日本工程界有四種主要之施工類型,包括:塗佈工法、充填工法、灌注工法、不織布噴塗工法等,分別簡要說明如下。
1. 塗佈工法
         當壁體因自生性裂縫或微裂縫而產生局部(或較輕微)之滲水或白華時,可採塗佈工法加以修補即可,主要步驟如下(如圖七所示),包括:(1)確認裂縫位置並將壁體表面之油漆或裝飾材料加以清除;(2)裂縫位置左右各20cm範圍內之壁體表面以高壓水清理並濕潤;(3)主劑(濃縮劑)與水分依規定配比調勻後進行第一層塗刷;(4)俟第一層主劑初凝後且在凝固前(48hr內)噴水濕潤並進行主劑第二層塗刷,兩層主劑之用量和不得低於1.5kg/m2;(5)俟第二層主劑初凝後且在凝固前(48hr內)噴水濕潤並進行附劑(增效劑)塗刷;(6)俟附劑初凝後,以水霧連續養護三天以上。
2. 充填工法
         當壁體之水平或垂直施工縫產生滲水、湧水或接縫材剝落之滲、漏水時,則須採充填工法加以修補,主要步驟如下(如圖八所示),包括:(1)確認滲漏水位置並將裂縫左右各20cm範圍內壁體表面之油漆或裝飾材料加以清除;(2)以裂縫為中心切割出3-5cm寬及深之凹槽;(3)凹槽內部之泥屑以清水沖洗後再以泥漿進行濕潤;(4)以快速堵漏劑隨即緊密充填凹槽;(5)俟快速堵漏劑初凝後且在凝固前(48hr內)再以主劑塗佈修飾表面;(6)俟主劑初凝後,以水霧連續養護三天以上。
3. 灌注工法
         當壁體之滲漏問題較為嚴重或其裂縫寬度、深度及長度均較顯著時,則應以灌注工法加以修補,主要步驟如下(如圖九所示),包括:(1)確認滲漏水位置並將裂縫左右各20cm範圍內之壁體表面清理乾淨;(2)以裂縫為中心線左右各10cm處錯開鑽設間距25-30cm左右之灌注孔,孔深約為壁體厚度之2/3左右;(3)以水注清除孔內泥屑後設置灌注頭並加以鎖緊固定;(4)試水灌注以清理殘留之泥屑並濕潤灌注孔;(5)依規定配比均勻拌合後逐孔進行灌注;(6)表面再以主劑塗佈修飾並進行養護。
4. 不織布噴塗工法
         地下開挖擋土壁體(連續壁、預壘排樁、場鑄排樁)之防水施工,由於壁面較為凹凸不同,此時則可採用不織布噴塗工法作為背水壓面的防水處理,主要步驟如下(如圖十所示),包括:(1)擋土壁體表面泥土及尖銳突出物(鋼筋、鐵線、漏漿等)之清理;(2)壁體全面鋪設不織布並以鐵釘固定,搭接處至少須有15cm以上之重疊寬度;(3)將主劑與水分依規定配比調勻後均勻噴塗於不織布上;(4)俟主劑初凝後且在凝固前(48hr內)噴水濕潤並進行附劑之噴塗;(5)俟附劑初凝後,以水霧進行養護。
(四) 結晶滲透防水材之效能
         由於水泥系結晶滲透防水材係一化學反應之機制且反覆地進行,故具有裂縫及孔隙自我修補(self-repair)癒合的能力,從耐久性及維護性的觀點,其功效優於同類型之矽酸質系和凝固型塗佈防水材;且其與混凝土膨脹性相當,相容性高,不論施作於正、背水壓面,均可達成同等的結晶滲透防水效果。至於,從結晶滲透防水材本身之物性(如表二所示)以及歐美、日等地區多年來之實蹟驗證,該工法之主要效能則包括:(1)能長期承受高壓水之作用;(2)具滲透混凝土內部並與混凝土結為一體的能力;(3)為一永久性防水材,並具裂縫自我修復能力;(4)不會阻礙混凝土之氣體交換作用,確保結構體之乾爽;(5)具抵抗化學侵蝕能力;(6)耐溫、耐濕、耐紫外線、耐幅射以及耐氧化等作用;(7)耐久性佳且能提高混凝土抗壓強度;(8)為一無毒、無公害的防水材;(9)完工表面可配合其他塗刷工程;以及(10)施工簡便、品管容易、施工成本較低廉等[5,6]。
         結晶滲透防水材料之所以在歐美及日本等先進國家廣被採用,除上述各種優異的性能外,其中更以自生性裂縫自我修復的能力最為工程人員所稱奇。此因在足量的水分與Ca2+環境中,Ca2+將與SiO32-持續反應成為水泥結晶物CaSiO3(nH2O),不斷地填塞於混凝土之孔隙與裂縫中;換言之,結晶滲透防水材特有的造膜作用,具有將混凝土結構後天性所產生的裂縫加以填補(fill)與膠結(cementation)的功效,尤如裂縫之縫合或傷口之自癒能力(self-heal),圖十一[7]所示即為日本23號國道之Hokutoh高架橋橋面版微裂縫以結晶滲透防水材修補後裂縫癒合之情形。圖十二[5]所示則為水泥系結晶滲透防水材塗佈於混凝土表面之實驗,經化學反應後由鑽心試體中切取2公分之薄片,於電子顯微鏡下觀察其結晶滲透深度,顯示其造膜厚度高達12英吋。此外,根據新加坡SETSCO公司對某一結晶防水材塗抹於混凝土之岩相(petrography)PFM(polarising and fluorescent microscope)檢測報告顯示,塗抹後3天、10天、14天以及20天後,結晶防水材貫入混凝土裂縫之深度約達20∼25mm,已有效地降低原先之裂縫寬度,亦顯示其修補髮絲裂縫(crack width <0.4mm)之能力[8,9]。
         於混凝土內所形成之結晶防水膜,除可有效地填塞混凝土中之微細孔洞,增加混凝土之水密性,進而達到防水之目的外,由於其能與混凝土膠結成為一體,更有助於提高混凝土抗壓強度的額外效益(如圖十三[10])。此外,由於其能有效地阻斷水分子之滲透路徑,對於降低混凝土內部鋼筋之腐蝕以及混凝土之中性化等問題(如圖十四[10]),亦具有實質之助益,同時兼具防水、補強以及防腐之三重功效[11]。

四、國內施工實例介紹

         本防水工法早於第二次世界大戰後即已問世,至今約有三、四十年左右的歷史[5],尤其近一、二十年來更廣泛地應用於先進國家之地鐵、捷運以及污水處理廠等重大地下結構工程,因其成效卓著,迄今已證實其為一成功之防水工法[12]。就國內之應用而言,由於引進時間較短、施工規範與相關經驗之不足,目前尚未能普遍且大規模的應用於各項公共工程;然其對於一般建物及結構體事後之局部漏水處理則有逐漸受到重視與推廣之趨勢,如表三所示。茲以台北市最新施作完工之「青潭堰原水管檢修工程」為例,扼要說明結晶滲透防水工法在結構體裂縫處理與改善漏水之優越性能。
(一) 工程簡介
         青潭堰原水輸水幹管全長約8.9km( 如圖十五),主結構體為直徑3.2m之正圓形RC隧道及涵渠,於民國65年完工迄今已30年,管體因老舊、地質環境條件變化以及地震等諸多因素,已有部分損壞及明顯滲漏情形;因此,為避免其持續惡化並增加水資源之利用率,同時降低管線漏水造成路面濕滑而影響行車安全等問題,遂全面進行管體滲漏水之檢修。相關工程單位考量現地條件以及地下洞道潮濕、表面不平整、作業空間侷限等特性,同時顧及結構體防水、補強以及防腐之需求,遂決定採用加拿大Xypex化學公司(1969)所生產之Xypex結晶滲透防水材進行檢修作業。
(二) 施工方式
         由於原水輸水幹管混凝土結構之損害情形不一(微裂縫、狹長裂縫、破洞、蜂窩、混凝土剝離、鋼筋外露等),滲漏水之部位(施工縫、伸收縫、頂拱、仰拱、側牆等)以及嚴重情形(潮濕、滴水、湧水等)亦不同,故將其修補之對策分為五種施工類型,以適用於各種滲漏情形,包括:Type A、Type B、Type C、Type D以及Type E,茲分別將其適用範圍、施工步驟以及注意要點簡要說明如下。
1. Type A
         適用於混凝土結構有細微裂縫,致使壁面有局部滲水、潮濕或產生白華現象時之修補工作,如圖十六所示。主要之施工步驟與要點如下:(1)潮濕(裂縫)表面邊緣約20cm範圍內先行沖刷清淨,隨後以清水徹底加以潤濕;(2)將結晶防水材與清水依製造廠商之配比指示,均勻調拌成泥漿狀;(3)以半硬之尼龍刷、鏝刀、掃帚(用於大面積的水平表面)或特別的噴灑工具,將泥漿分兩層均勻塗抹(噴塗)於表面,二層之塗抹(噴塗)量至少1.5 kg/m2以上;(4)塗抹(噴塗)第二層時,應俟第一層初凝後且未凝固前(48hr以內),先行將第一層表面潤濕;(5)當防水塗層達到初凝後,即刻以水霧進行養護,至少保持三天的濕潤狀態,以確保結晶品質以及防水造膜之深度。
2. Type B
         適用於混凝土結構之施工縫、冷縫或伸縮縫等產生滲水或湧水時之止漏以及填縫材等之修補工作,如圖十七所示。主要之施工步驟與要點如下:(1)將裂縫表面兩側各約20cm範圍內加以清理,隨後鑿除疏鬆或裂化之混凝土使成為一凹槽;(2)於裂縫兩側各10cm處錯開鑽設間距25-30cm之灌注孔,孔深約為壁體厚度之2/3左右;(3)裝設灌漿管與緊圈,並由下往上先行灌水加以沖洗孔內之泥屑;(4)將止水樹脂由最低位置之灌注孔開始依序灌注,直至樹脂均能由下一灌注孔流出並填滿裂縫為止;(5)以高壓空氣或水清洗凹槽後,將無毒性之高強度補強填補凹槽並加以抹平;(6)濕潤施工表面後再按Type A之施工步驟塗佈結晶滲透防水材。
3. Type C
         適用於混凝土結構有較狹長型或較大的裂縫而產生滲漏水等之修補工作,如圖十八所示。主要之施工步驟與要點如下:(1)裂縫表面兩側各約20cm範圍內清理乾淨;(2)於裂縫兩側各10cm處錯開鑽設間距25-30cm之灌注孔,孔深約為壁體厚度之2/3左右;(3)裝設灌漿管與緊圈,並由下往上先行灌水加以沖洗孔內之泥屑;(4)將止水樹脂由最低位置之灌注孔開始依序灌注,直至樹脂均能由下一灌注孔流出並填滿裂縫為止;(5)濕潤施工表面後再按Type A之施工步驟噴塗結晶滲透防水材。
4. Type D
         適用於混凝土結構有破洞並產生大量的湧水或湧砂現象等之修補工作,如圖十九所示。主要之施工步驟與要點如下:(1)將破洞表面邊緣約20cm範圍內之浮渣、劣質混凝土等雜物清理乾淨,並修整破洞成一梯形凹洞;(2)於湧水處,鑽孔穿透混凝土結構並灌注無毒性之灌注材料(如快速堵漏劑)進行止水處理;(3)按Type E中高強度補強泥的施作方式填補凹洞;(4)濕潤施工表面後再按Type A之施工步驟噴塗結晶滲透防水材。
5. Type E
         適用於混凝土結構之表面產生片狀剝落、破損或蜂窩現象等之修補工作,如圖二十所示。主要之施工步驟與要點如下:(1)利用鐵鎚輕敲混凝土表面,確定受損面範圍與須修補之面積;(2)利用鑿除工具將修補範圍內之劣質混凝土加以鑿除至堅實面;(3)將破洞表面邊緣20cm範圍內之浮渣等雜物清理乾淨;(4)若修補區內鋼筋有鏽蝕情形,應先進行除鏽或防鏽處理;(5)將無毒之高強度補強泥依材料廠商之配比指示拌勻後加以填補並抹平,必要時加設植筋或鋼線網以增加附著力;(6)濕潤施工表面後再按Type A之施工步驟噴塗結晶滲透防水材。
(三) 部分施工照片
         本工程為儘量降低停止輸水與檢修期間對沿線居民及供水區域之影響,施工期限要求自94年2月15日至4月18日止,共63個日曆天;其中,除檢修主體工程外,尚包含假設工程、環安作業以及品管措施,茲將施工過程相關照片簡要說明如下。
1. 假設工程
         除作業場地之工地圍籬、臨時水電、警示燈與材料庫房外,各出入口之上層人孔四周壁體則應先行敲除,以利人員及灌注機具之進入,俟檢修作業完成後再予以復原,如圖二十一所示。
2. 機具設備與材料
         主要之施工機具除地面上之開挖機具、空壓機(提供壁面高壓水清洗、裂縫防水材噴塗及灌注等之壓力來源)以及發電機(提供臨時及備用電源等)外,尚包含輸水管內進行壁面清洗與檢修時之噴塗(Type A)以及灌注(Type B、TypeC)等機具。而主要的材料則為Xypex結晶滲透防水材(主劑、快速堵漏劑等)、樹脂灌注材等,如圖二十二所示。
3. 施作成果
         各種檢修類型(Type A∼Type E)施工前、中、後之情形,分別如圖二十三之說明。
4. 品管及環安
         品管部分主要包含防水材與灌注材等材料進場之產品證明、抽驗,人孔復原之混凝土抗壓強度試體製作與坍度檢測以及檢修成果之目視檢測等。而環安部分則包含:工地圍籬、工地告示牌、夜間警示燈、工地警示標語、人員進出管制牌、每天施工前輸水管內部送風作業、工人安全帽以及相關防護措施等,如圖二十四所示。

五、結語

         直接於背水壓面進行防水施工與滲漏修補作業並能與混凝土膠結為一體的防水施工方式乃為結晶滲透防水材之特點,加以具有獨特的結晶造膜與微裂縫自癒能力,為目前少數能同時擁有防水、結構補強以及抗腐蝕(鋼筋)與抗中性化(混凝土)之多功能防水材料,在歐美與日本等地區,已逐漸成為防水工程之主流工法。近年來,國內工程界雖有逐漸推廣與應用之趨勢,惟對於該材料組成成分之解析(尤其觸媒之成分與比例)、本土化之物化資料(結晶造膜深度、抗水壓效能、抗腐蝕與中性化能力等)、各工法之適用性、施工規範以及成果檢測與驗收標準等資料,目前則仍相當的欠缺,以致於無法發揮最大的效能,此實有待產官學各界進一步的加以解決與研發。

六、誌謝

         本文蒙自來水公司、中興工程顧問公司、馳發實業公司以及瑞健營造廠等提供相關技術資料及施工照片;另中興工程林益生主任與馳發實業袁榮宏經理對本文提出諸多寶貴意見,特此一併申表謝忱。

參考文獻

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4. 日本建築學會 編,建築工事標準仕樣書、同解說,日本建築學會JASS 8防水工事(1993)。
5. XYPEX Concrete Waterproofing by Crystallization,A Briefing Data from XYPEX Chemical Corporation, Vancouver, Canada, pp.1-75(2000).
6. XYPEX賽柏斯水泥基滲透結晶型防水材料,專論集(一),北京城榮防水材料有限公司,第1∼82頁(2000)。
7. Shigemichi. M., Yuzuru. K., and Morichi. H., “Repairing of Heavily Cracked Reinforced Concrete Bridge Deck Slab from Underside,” 51st Annual Meeting of the Civil Engineering Society of Japan (1996).
8. Mr. Kayano, and Mr. Thiyaea , Petrographic Examination of Concrete Core, B23880/XLP, SETSCO SERVICES PTE LTD, Singapore, pp.1-5 (1998).
9. Mr. Kayano, and Mr. Thiyaea, Petrographic Examination of Concrete Core, B23689/XLP/1-2, SETSCO SERVICES PTE LTD, Singapore, pp.1-5 (1998).
10. Yasuo, M., Masoru, F., and Yukinobu, N., “An Enhancement in the Nature of Concrete with a Multiplicative Cement Crystal Type Concrete Material,” 48th Annual Meeting of the Civil Engineering Society of Japan (1992).

























表一  防水工法與材料類型

防水類型

材料類型

軀體防水材

(水泥系防水材)

水泥砂漿防水劑

無機質系

•氯化鈣系

•矽酸鈉(水玻璃)系

•矽酸質粉末系

有機質系

•脂肪酸系

•乳化石臘系

聚合物系

•合成橡膠乳膠系

•EVA乳膠系

•亞克力乳膠系

矽酸質系塗佈防水材

•純矽酸質系防水材

•加高分子樹脂乳膠矽酸脂系防水材

水和凝固型塗膜防水材

•EVA乳膠系

•亞克力乳膠系

•合成橡膠樹脂(乳液)系

•橡膠(乳化)瀝青系

面防水材

片狀防水材

瀝青系列

油毛氈(熱工法)

•瀝青油毛氈

•抗拉油毛氈

•穿孔油毛氈

•網狀油毛氈

改質瀝青防水氈

•烘烤式防水氈

•常溫工法(或自粘式)防水氈

•熱工法防水氈

薄片系統

合成塑膠系薄片

•PVC

•EVA

•PE

•ECB

合成橡膠系薄片

•加硫橡膠薄片

•非加硫橡膠薄片

塗膜防水材

聚胺酯系防水材

•焦油聚胺酯橡膠

•非焦油聚胺酯橡膠(碳素PU橡膠及彩色PU橡膠)

•亞克力(丙烯酸酯)橡膠系防水材

•橡膠瀝青系防水材(乳化瀝青)

•超速硬化型防水材

• FRP(不飽合PET)防水材

填縫材

二液反應硬化型

•矽膠系

•變性矽膠系

•聚硫膠系

•亞克力聚胺酯系

•聚胺酯系

一 液濕氣硬化型

矽膠系

•高應力係數

•低應力係數

•變性矽膠系

•聚硫膠系

•聚胺酯系

一 液氧硬化型

變性聚硫膠系

一 液乾燥硬化型

•乳膠型亞克力及SBR系

•溶劑型丁基橡膠系

一 液非硬化型

•矽膠灰泥

•油性填縫材

表二  結晶滲透防水材之基本物性

項目

說明

滲透性

滲透入結構與之結為一體

耐久性

具長期不變質特性(可達20年以上),不易受紫外線(UV)所影響

無毒

歐美各國和加拿大等環保單位及NSF檢驗證明可用於裝載食物和飲用水容器

抗高低溫

零下185℃1,530℃

pH值

2.0至12.0

厚度

試驗報告顯示,滲透結晶厚度1年可達30公分左右(Yasuo, M. etc.,1992)

透氣性

能將混凝土孔隙中之水分逼出,確保混凝土之乾爽透氣,同時保護鋼筋免受水分之氧化

抗壓強度

美國依ASTM C39於1981年一連串的抗壓試驗證明,經結晶滲透防水處理後的混凝土,較未處理的混凝土可增強達20%以上

抗水壓力

據美國陸軍工程署CRD C48試驗證明,經結晶滲透防水處理過的混凝土在定水頭123m(設備極限)試驗中,未出現裂痕及滲水,每平方吋可承受175磅壓力

裂縫自癒

遇水產生化學反應,非結構性裂縫自發性癒合

抗幅射

美國標準試驗N69–1967證明,經結晶滲透防水處理之樣本,暴露於5.76×104之伽瑪幅射線下,試體未出現不良影響或損壞

表三  國內結晶滲透防水施工與滲漏修補之部分實蹟

                     

地 點

完工年份

應用屬性

台北市衛工處內湖污水廠

台北

2001

儲水槽

地鐵處萬華車站南隧道

台北

2001

隧道

臺大醫院第八講堂

台北

2001

建築物內牆

中央研究院地球科學館地下室抓漏

台北南港

2002

地下室內牆

巨登公司海砂屋修補

台北天母

2003

鋼筋裸露

捷運木柵線修補

台北

2003

高架橋

空軍佳山基地洞道修補

花蓮

施作中

軍事掩體

石門水庫排水廊道試作修補

桃園

2003

地下洞道

榮華壩益興電廠引水道試作修補

桃園

2003

隧道

核四進出口引水道隧道修補

貢寮鄉

施作中

潛盾環片

竹南-談文 鐵路新建橋樑防水工程

新竹縣

待施工

高架橋

捷運570A標(忠孝-新生站)

台北

待施工

捷運站

捷運570H標(東門車站)

台北

待施工

捷運站

捷運新莊線菜寮站

台北

待施工

捷運站

成美長壽橋整修工程

台北

待施工

高架橋

青山電廠引水隧道修補

台中縣

待施工

隧道

北市武昌街2段116-3號民宅

台北

2004

建物屋頂

台塑總管理處B1停車場

台北

2004,2月

建築物地下室

北縣稅務大樓地下室箱涵頂版

板橋

2004,3月

建築物地下室

太平洋自行車<股>廠房修繕

新屋

2004,3月

廠房內外牆

清華大學游泳池頂版修繕

新竹

待施工

頂版防蝕保護處理

日南-大甲鐵路新建橋樑防水工程

台中縣

待施工

高架橋

榮華壩益興電廠引水隧道修補工程

桃園縣

設計中

隧道

青潭堰原水管修補工程

台北

2005,4月

隧道