防水的工法理論

一水的來源 
  (1)
外來水 
 A、降水:
       一般以雨水為主,但在寒冷地帶仍包含雪水或冰刨等,其狀態包含水滴、飛沫及流動水等。
B、地下水:
       指因降水後滲透入地下水,其狀態有滯留水流動水等。於防水設計時,須考量當地之地質狀況及水的化學成份,可能對防水層之影響等問題。 
(2) 使用水
 A、設備水:
       含空調水、消防用水及水槽、水管等
B、產業用水:
       一般生產事業使用後之水如洗淨用水、冷卻、加工及廢水等,此種水依其使用特性,於防水設計時須考量其化學成份及可能對防水層之影響。
C、生活用水:
       含浴、廁、廚房等一般生活用水
D、汙水:
       使用水集中後之待處理水,此種水一般均較呈酸性,故於防水層設計時,須考量防水或其保護層之特性等問題。 
(3) 結露水 
 A、結構體之外表結露水:
       由於結構體表面溫度差之影響,常在混凝土或結構體表面而形成,點、珠狀水滴、此類之水滴常發生於新建工程尚未完工時,或高濕、低溫上通風設備不良之地方,此類之結露水常誤判為漏水,一般為了解其是否為結露水或漏水,可從水滴之ph值判定之,因一般之結露水之ph值應7左右,而經結構體產生之漏水,其ph值則呈現鹼值。
B、結構體之內部結露水:
       結構體由於與外面之高濕度空氣接觸,且空氣中的濕度經多孔隙結構漸漸吸入結構體內,再因結構體內部溫度之下降,而於壁體內凝結成水滴,該水滴再往下流後再漸漸流出,而於壁面形成析晶現象,一般俗稱之為壁癌。此種現象常發生於磚砌牆等吸濕性多孔隙結構物。 
 

 壁癌的形成:(特別說明) 
       在我國由於大量使用砌磚來當間牆,同時,也常在磚砌牆之內側發生壁癌之現象。而更有趣的是一般壁癌之產生,均是在離地板約1~1.5之高度範圍內,對於這種現象,若追究其原因,當然很多,但是因壁體內結露,造成水滴下流,致使牆面體之下半部濕度較高,而從使壁癌之好發部位會集中在牆體之下半部,也是其中之重要原因。因此,從此觀點觀之,一般浴廁之防水措施,就必須作到牆體與上層樓板交接部位。

 

 

二水的侵入原理  (1)水壓:
 由於水壓的力量,而將水壓滲入室內。
(2)重力(水的流動):
 由於段差之關系,而使水由高處流向低處。
(3)毛細管作用:
 由於毛細管作用,使水自然形成一滲入之力量,而侵入室內。
(4)風壓與對流:
 由於風壓的關系,常在風的對流中,將水一併帶入。
(5)水的附著力與表面張力:
 常在屋簷下,見水滴之附著與向內延伸之現象。
(6)重力與風壓之加速力(雨滴的衝擊力):
 在下雨時,雨滴滴下時會因有重力加速度及風壓的推進力,而
 加大水的侵入水。

 
三防水的方法 
  (1) 完全隔絕的方法 
       完全的隔絕是防水方法中最有效的方法,然而有時因設計上的需要,或施工上的困難,而無法作到完全隔絕時,或可籍其他物理方法而達到阻斷之作用時,將水之侵入力拉遠之方法。 
(2) 避免水的接近 
       如屋簷等之設計,將水之侵入力拉遠之方法。 
(3) 水的排洩 
       在水容易滯留的地方,將水排洩掉,可避免水壓加大,而增大其侵入力。 
(4) 水侵入力的截斷 
       此方法雖是常被運用在各種防水設計,但在帷幕牆防水之接縫中,則常利用填縫膠、襯墊條及減壓空間等之設計,將水的侵入力截斷充份地運用。 
(5) 多重防水 
       當單一防水之方法有失敗,或長期間有損壞且修復不易之顧慮時,常採用多重防水之設計來保障防水安全性。其實如上圖所示填縫膠即為第一次防水,減壓空間的設計即為第二次防水,而襯墊修即為第三次防水之設計。 
(6) 輔助防水 
       侵入水的排除:當防水設計上之需要,或因施工上之困難,而無法達到完全防水或因材料壽命之考量,而需有長久使用之設計時,常對萬一侵入之水作一事先保障措施,故有將侵入之水以疏導方式導掉(如地下室雙重壁之設計)等方法,一般而言一方法是為防水之輔助措施,並不可被視為防水方法的一種,但在我國常常一豆採用導水措施時,則常被誤以為既已有排水措施,則防水設計即可省略,而將防水之觀念導入錯誤之方自,如地下室之隻重壁之外牆,常見省略了防水之設計,而放任地下水的流入,再以導水之方式導入集水槽內之錯誤作法。因此,我們必須在此強調,此一方法只是防水設計的輔助措施,而不可作為主防水工法。

 
四防水的方式 
  (1) 軀體防水 
       以增加結構體本身之不透水性,未達到防水效果之方式。如:混凝土添加劑或滲透性防水劑及水泥漿防水等工法。其優點是費用較便宜,但其缺點則是僅適合用於結構體比較安定且防水工程不甚重要之建築物。 
(2) 面防水 
       為一般防水工程之通常概念,即在結構體上,以不逶水之防水材料舖設或塗刷其上,而使結構體不侵入之方式。 
(3) 線防水 
       線防水之方式,乃是於結構體與構造體之接縫間,施作防水材料,使其達到不漏水的一種方式,而使用線防水之基本條件,則須於構造體本身即身具有一定之防水功能時,方可使用。但採用線防水工程通常只被使用於較不承受水壓或是該處之防水設計只是作為二次防水時之使用。

 
五地上結構物與地下結構物在防水設計上之差異 
      在防水工程上常常因為地上潔構物與地下結構物在基本條件的不同下,在材料之使用及防水方法與方式也有很大之差別。而地上與地下結構物影響防水工程最大的差異點有下:

(1) 工程施工過程 
       A地下工程於施工過程較為困難,如因地下工程常受到地下水、泥濘等不可預期的條件的影響,在防水層之施工上,已先天性較為困難。況且一孺地下防水層施作完了後之後續工程,亦多屬粗重工程,對防水層之破壞與不可預期之影響較高。因此,若對防水功能要求較嚴之地下工程,一孺不可依賴單一之防水層,即欲要求達到絕對的防水效果,故在地下工程中,常併用設計多重防水或疏導輔助方式來彌補先天施工的困難度。

       B相反地,對地上結構物之防水工程而言,則不僅施工條件較為單純,且後續工程,亦屬較細膩之工程。因此,在防水工程上之要求,即較為容易。故在日本,對地上結構物之防水設計,就有只在施作單一防水設計後,即要求長期之保固。 
(2) 結構體之安定性 
        A對地上結構物而言,結構體完成以後較易受到地震、濕度、溫度、風壓等影響,而使結構體產生龜裂,防水層也較易遭受破壞,同時地上結構物也較易受到紫外線、臭氧等之影響,老化速度亦較快,相反的,地下結構物之防水層則較不受到影響。因此在防水材料之選擇,地上結構物須較著重於耐候性與龜裂性之要求。而相反地,地下結構物則較無此問題。

       B結構物之下陷等,對地下結構物之防水層影響較大,但對地上結構物則影響較小。因此地下結構物之防水材料,則較著重於強度,故較剛性之材質也就可以使用。

從上述之差異性可知,地上構造物之防水材料與地下結構物有相當之差異性。因此,不是兩者之間適用之材料可以交互使用。如軀體防水之防水材料,因係利用結構體之水密性來達到防水效果者,故若結構體本身安定性不夠,一旦發生龜裂時,則其防水效果亦消失。因此,從此理論得知,軀體防水之材料最較適合使用於地下構造物、而不適用於地上構造物。

 

補充:防水之設計原則: 
  1.
施工面簡單化原則:
       防水層於設計階段,應考慮使施工面盡量簡單化。若有複雜之造型或設備,如不須與結構体結合再一起者,則儘量設計在防水層之保護層上。儘可能使防水工程之施作面儘量保持單純、簡單。以避免增加防水工程之困難度與失敗率。 
2. 直接被覆結構体原則:
       防水層除於修改工程十,為避免造成在舊防水層去除後,對室內使用造成影響,而有將防水層被覆於表層之作法外。對於一般防水層之鋪設位置,均儘量直接鋪設於結構体上,至於是否須與結構体密切接著良好,則視所使用之材料與工法而異。 
3. 施工條件與多重防水設計原則: 
       防水設計階段應考慮到施工時可能之困難與施工條件,且若對於防水功能要求嚴格且施工條件困難十,須考量多重防水設計。如地下工程之施工因困難度高,當此一建築物對防水功能有絕對嚴格地要求時,則須以多重防水之設計來達到絕對防水之要求。 
4. 使用條件與多重或多層防水設計原則: 
       當防水層施工完了後,將來一旦失敗,則可能因使用條件的因素造成維修困難,或維修成本太高時,須以多重或多層防水之設計來達到此一要求。如屋頂防水為力,在屋頂不作任何使用時,可設計較簡單之露出工法,但若屋頂有覆蓋層,且如作屋頂花園等使用時,則須設計複層防水。 
5. 防水層之保護原則: 
        防水層於設計時,須考慮到防水層施工完了之保護設計,如將來屋頂有作其他用途使用時,應設計混凝土保護層,另若屋頂不作任何用途時,雖可能考慮讓防水層直接露出,但因其會與日照、空氣直接接觸,故須考慮防止劣化之保護層如保護塗料、或抗老化層等。另對採防水層露出工法之屋頂時,應在設計階段,即考慮到人員是否容易出入,若屋頂出入無法規畫為管制出入之型態,則最好不要考慮採用露出工法,否則在長久使用中,防水層容易遭受破壞。 
6. 防水層之連續性原則:
        防水層之設計,須考慮防水層之連續性,防水層不可造成中斷級不當之續接。 
7. 順應大自然原則: 
       防水之設計,應儘量利用大自然之物理現象,來作設計,如設計屋簷、滴水線、減壓空間等,運用大自然之物理現象,來避免水的侵入。

另對於大自然所產生之龐大力量,應避免試圖以防水材料作頑強之抵抗設計,如:
(1) 伸縮縫之防水設計:
伸縮縫乃為結構体異動作頻繁之部位,因此,若於伸縮縫部位,不作特殊之吸收運動能量之設計,僅試圖以防水材料作頑強抵抗者,則最後被拉裂之後果是可想而知。
(2) 龜裂誘發縫之設計:
對於地震、颱風等造成建築物激烈位移所造成之牆板裂痕,應將之於事先設計龜裂誘發縫來控制裂痕之位置,以變作歸畫性之防水設施。

 8. 材料之適材、適地、適用之原則: 
        防水材料之於設計之初,即應依使用部位、用途等作適材、適地、適用的選擇為原則,如軀体防水材料,一般較適合用於地下構造物,因此也就部適合用於防水重要性大或大規模之地上構造物。有些材料是適合用於露出型者,就不宜用於非露出工法使用等。 
其實,究竟哪些防水材料適合用於那些部位及其耐候性、耐久性如何,在選擇上確實有其迷惑之處。然而,適當的防水材料,不但須符合使用之理論及通過實驗室嚴格的考驗,最重要的還是須要有雄厚的成功使用實績。因此,我們認為防水材料的選擇,不是新的就是好,而是成功實績越多越久越可靠。
 9. 妥善收頭原則: 
        防水層之收頭常見是防水失敗的主因,郵其在設計階段,及應對防水層收頭之細部設計等加以注意。郵其收頭部位之高程等,均會影響防水層長期使用及成敗。 
10. 長期使用與絕對保障原則:
       在防水設計上除了技術面之設計外,對於將來保固之体制亦應考慮在內。因為防水工程適應該有提供使用者長期使用之功能,且一般防水工程,即使在圖面上設計得再完美,施工若不加以注意,則再好的設計均不能達到預期效果。而施工品質之好壞,亦很難馬上於現場看出是否有瑕疵,往往問題發生時是在完工後一段時日。因此,防水工程在設計階段若無一套完整之長期保障制度,則可能無有效約束工程之品質。