1、水的来源

1.1 雨水

图1 雨水
 

降水是间隙性的，可通过降水总量、降水空间分布、降水季节变化等描述降水的特征。我们国家的降水特点是冬季雨水少，夏季雨水多，年降水量时间分布是降水多集中在夏秋季节，降水量从东南沿海向西北内陆地区递减。这些特征对防水设防具有一定的影响。

雨水从天而降，屋面和外墙必须防止雨水的侵入。雨水是间歇性的，防水层也是间歇性起作用。降雨期间，雨水排水流经的表面存在任何的裂缝、孔、洞都会造成渗漏水的出现。外墙防水有时由于风压作用，水随风对墙体产生压力，水的渗透加剧。瓦屋面、金属屋面等在风压的作用下，雨水会从瓦和金属板的缝隙渗透，产生渗漏现象。

1.2 地下水
地下水，是指赋存于地面以下岩石空隙中的水，狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水。在国家标准《水文地质术语》（GB/T 14157-93）中，地下水是指埋藏在地表以下各种形式的重力水。

地下水位是指地下水的水面相对于基准面的高程。通常以绝对标高计算。地下水位又分为潜水位和承压水位，潜水位是指潜水面的高程，承压水位是指承压水面的高程。根据钻探观测时间可分为初见水位、稳定水位、丰水期水位、枯水期水位等。一般在地质勘测报告中都会表明丰水期水位和枯水期水位。

当钻孔揭穿承压含水层的隔水顶板时，就见到地下水，此时井孔中的水面高程称为初见水位。此后井中水位不断上升，到一定高度后便稳定下来，不再上升，此时水面的高程称为稳定水位，即承压含水层的承压水位，如图2所示。

图2 潜水和承压水

一年中，雨季或融雪补给时期，地下水水位升高至最高点，称为丰水期水位。无雨或少雨季节，地下水得不到补充，水位降低至最低点，称为枯水期水位。

地下水会对地下工程产生渗漏的可能，地下工程必须进行防水设防。地下水位是在变化的，因此地下工程与地下水的位置关系存在三种情况：一是地下工程埋深在枯水期水位以下，地下工程长期处于地下水的浸泡下，地下水随时可能侵入地下工程内；二是地下工程埋深在枯水期水位和丰水期水位之间，地下工程在多雨时期浸泡在地下水中；三是地下工程埋深在枯水期水位以上，地下工程不受地下水的浸泡。但是即使是第三种情况，仍有灌溉等生活用水的存在，防水设防还是必要的。

1.3 生活用水

生活用水包括淋浴用水，流经或可能溢出的自来水，地面楼面冲洗用水，灌溉用水等。生活用水还应包括长期处于水雾潮湿状态的的汽化水，如公共浴室、混凝土养护室等室内水汽。

图3 浇灌

 

生活用水主要对建筑室内和地下工程产生渗漏的可能。因此有生活用水的建筑室内均应进行防水设防。在地下水位以上的地下工程也应进行防水设防。

2、水的作用方式

除了重力作用下的流动之外，水还有多种作用方式，这些作用方式对建筑工程的防水产生不同的影响和危害。

2.1吸湿作用

任何物质在与气态的水蒸气和液态的水接触时，都能将其吸附在自己的表面，这种现象称为吸湿，见图4。砖石、混凝土等建筑材料均是非均质的多孔材料，在空气和水中都具有很强的吸湿作用。吸湿作用的强弱与材料的孔隙率、周围介质的温湿度有关，孔隙率越大、湿度越大、温度越低，吸湿作用就进行得越强烈。

图4 水的吸湿现象

2.2 毛细作用

大部分物质的结构中有许多肉眼不易看见的缝隙，称其为毛细管。这些毛细管遇水后，只要彼此有附着水，水就会润湿管壁沿着这些毛细管上升，直至水的重量超过其表面张力时才会停止上升，如图5。毛细管越细，上升水的重量越不易超过表面张力，因此水位也升得越高，物质也就越容易透水。毛细管吸水现象在许多建筑材料中都可以看到，有些甚至可上升数米之高。地下水能被有孔的建筑材料吸收产生毛细上升现象，毛细作用不仅可使地下工程受到损害，而且还能传到地面建筑。在建筑墙体中设置防潮层是阻断水的毛细作用的典型。

图5 水的毛细作用

2.3 渗透作用

图6 水的渗透
 

 

2.4 侵蚀作用

水对建筑物的侵蚀主要表现在酸、盐及有害气体对建筑结构和构件的损害，侵蚀程度决定于水的侵蚀性、建筑材料特性、结构构件的强度和密实性等，不致密的混凝土、不坚固的石材或多孔砌块等衬砌的地下构筑物及房屋基础最易受到侵蚀的影响。水对混凝上的侵蚀主要表现在碳酸侵蚀、溶出性侵蚀、碳酸盐侵蚀等几个方面。同时，水中含有的一些腐蚀性介质，会使钢筋出现锈蚀，钢筋锈蚀后体积膨胀，进一步加剧混凝土裂缝的扩大，对结构的稳定性造成严重危害。

图7 被水侵蚀的混凝土
 

 

2.5 冻融作用

建筑物一般是由多孔性无机材料组成，这些材料内部存在孔洞、缝隙、毛细管等，极易吸水。严寒地区的建筑围护结构材料，如砖砌体、吸水率较大的保温材料、不致密的混凝土等，吸水后产生冰胀，使材料的孔隙加大吸水量增加。周而复始，在水的反复冻融作用下，大大加速建筑材料的损坏速度，对建筑物产生巨大的破坏作用。 

 

图8 混凝土的冻融破坏
 

 

2.6 水的汽化
水的汽化是指水从液态变为气态的相变过程。汽化有蒸发和沸腾两种形式，蒸发是温度低于沸点时发生在液体表面的汽化过程。蒸发现象在任何温度下都能发生。沸腾是在一定温度下，液体内部和表面同时进行的剧烈汽化现象。

水在受热后变成水蒸汽，其体积发生的变化，会对防水层产生危害。在一个大气压条件下，将0℃水加热到100℃成为水蒸汽，其体积将增大约1700倍。黑色屋面夏季最高温度可以达到85℃，根据理想气体方程，在一个大气压条件下，85℃的液态水完全蒸发汽化，其体积增加约1445倍，这种体积的增大会对约束它的建筑材料产生很大的破坏作用。在防水工程中，当屋面防水层下的构造层含水时，水汽化常常造成防水层与基层之间产生剥离、防水层起鼓、搭接缝开裂等缺陷，从而导致防水层下出现窜水、防水层的寿命降低等问题。

图9 水的汽化
 

 

3、水的渗透途径

从防水工程的角度看，水的渗透途径，一般有毛细孔、孔洞、裂缝、人为设置的缝等渗水通道。

3.1 毛细孔、孔洞的渗透
现代建筑的结构材料有砖、砌块、混凝土等。屋面、桥梁、地下工程、隧道涵洞、水池均以钢筋混凝土为主。砖、砌块均是多孔材料，而砌体灰缝的空隙更大。混凝土较密实，但混凝土是多集料不均匀体，在成型过程中会留下诸多的孔隙。这些孔隙包括：浇筑初期混凝土中裹入空气形成的气泡，混凝土中的多余水分蒸发后形成毛细孔，砂浆或水泥浆不能完全包裹粗骨料产生空隙，骨料沉降形成的骨料上部孔隙等。施工不规范会增加毛细孔、空洞的数量、大小、形态等。另外混凝土中多余水的蒸发，会使混凝土中初期已有孔洞产生毛细孔收缩压，使混凝土收缩，收缩率约为0.04%~0.06%，这种收缩也会改变或增加毛细孔、空洞的数量、大小、形态等，最终形成渗水通道。

连续整体的柔性防水层因为各种原因出现孔洞时，水就会穿过孔洞从一侧达到另外一侧，孔洞就成为渗水的途径了。

 

图10 毛细孔渗透造成的渗漏
 

3.2 裂缝渗透
点或孔的连接就成为线或缝，在混凝土、砂浆或柔性防水层中，裂缝贯穿整个断面时，水就会渗透。

造成混凝土结构或砂浆层开裂的原因较多，混凝土中多余水蒸发，产生的毛细孔收缩压而导致干缩裂缝，尤其是早期塑性裂缝；大体积混凝土浇筑时内外温差过大产生温度裂缝；气温变化的温差产生胀缩裂缝；抗拉强度小于承受的拉应力产生的裂缝；结构正常受力后在允许变形下条件下的裂缝等，这些裂缝都是造成渗水的通道。就目前的技术能力，要完全克服混凝土结构和砂浆层的裂缝还是不可能的。

柔性防水层也会产生开裂现象。防水层开裂是由于防水层所承受的拉应力超过了其断裂应力所致。当防水层与基层粘结非常牢固时，基层开裂产生的应力很容易传递给柔性防水层，使防水层产生拉应力；防水层在使用过程中的收缩受到基层约束时防水层也会产生拉应力；地基沉降、结构热胀冷缩、结构和找平层材料的收缩等原因造成的基层变形应力传递给防水层也会产生拉应力。柔性防水层断裂产生的裂缝也是水渗透的途径之一。

 

图11 裂缝渗漏
 

3.3 接缝渗透
任何工程的结构均不是无限连续，防水层也同样不可能无限连续，为避免各种变形或施工需要，要求建构筑物结构在一定距离内设置分缝，如变形缝、分格缝、后浇带、诱导缝等，将变形集中在一处进行统一处理，以避免或减少在分缝距离内出现裂缝。防水卷材为施工方便和适应不同部位的尺寸，每幅卷材均要进行搭接。这些分缝或搭接缝就成为防水的薄弱环节。而且分缝，是变形集中的部位，是动态的，随时间变化的，一旦处理不当，便会产生渗漏，这是防水工程设计中的一个关键部位。另外，卷材的接缝，一般采用粘结剂粘合，但它的工艺复杂，受施工环境、人为因素影响大，所以要达到100%完全可靠，难度非常大，只要接缝有针孔大的漏洞，就会成为水的渗透通道，这使防水施工的难点之一。
 

图12 搭接缝翘边

3.4 窜水
防水层与基层未全部粘结存在空隙时，防水层一旦发生渗水点，水渗到防水层下就会到处流窜而无法控制，遇到混凝土或砂浆基层的孔隙、裂缝，渗漏就发生了。机械固定的卷材防水层，空铺、条铺、点铺的卷材防水层一旦出现破损渗透，一定会出现窜水现象。因此与基层不粘接或粘结能力较弱的防水层，必须保证防水层的完好性，不会发生渗漏，同时防水层周边的收头也要保证密封严密。