工法 Construction Methods
負水壓的迷思
建築物迎水面直接承受水壓,一般稱為正水壓面;反之,另一側為背水壓,也稱為負水壓面。
由於建築物的許多病症多半出現在負水壓面,而且迎水面時常無法做補救,或是不便作處理,因此,在負水壓側處理,成為很重要的解決方案!
然而,建築物所處部位不同,其承受負水壓的狀態不同,所面臨的問題是不一樣,本文將常見的問題,整理歸納成三種型式,並提出解決策略參考!
希望有緣閱讀本文的朋友,有所根據,不再無所適從。
第一種型式
牆體迎水面持續承受水壓,例如:地下室牆體,或是水箱的牆體。
特徵
- 正水壓持續作用不會卸除,因此水分只會往負水壓側滲透,依牆體的抗滲能力不同,正水壓側牆體被水滲透吸水飽和,然後,水分再慢慢往負水壓側擴散。
- 未吸水飽和的區域,受到負水壓側內部環境溫度的影響,溫度比牆體高許多時,牆體表面有水分蒸發行為;而牆體內部形成向內的孔隙蒸氣壓力,與水壓做對抗,不過此現象通常出現在屋頂上的水箱,一般地下室牆體內外的溫差不會太大,因此,內部壁體真正承受高負水壓狀態。
處理策略
對付高負水壓使用複層的消耗戰,意即:- 先在負水壓側結構體上施作能抗高負水壓的材料,滲透結晶型材料能抵抗並消耗掉大部分的水壓。
- 滲透結晶材料外側再施作防水透氣緩衝型材料,一方面能抵抗剩餘的水壓,一方面可以消散孔隙裡的蒸氣壓。
- 然而,常見牆體施作時有缺陷或是裂縫,水分沿缺陷與裂縫通道流出時,要先用灌注方式或是速凝水泥先止水,再來施作以上的兩個步驟,才有效率。
第二種型式
牆體迎水面短暫承受水壓,例如:建築外牆體,或是浴室的牆體。
特徵
- 正水壓只有在下雨或是浴室用水的狀態才會發生,水壓作用時,水分部分被牆體表面材料阻擋反彈;部分沿牆體垂流而下;部分才依牆體的抗滲能力往負水壓側滲透。
- 雨停了或是浴室停止使用,水壓消失後,殘留在壁體裡的水分,吸附在水泥材質或是磚等多孔性材料內部,很難脫除,水分在孔隙間連結的腔體內,隨著牆體內外的溫差,在孔隙間跑動,形成牆體病症的根源!
因此地表以上,建築物的問題主要是牆體裡孔隙的蒸氣壓力造成,並非真正的負水壓狀態。
處理策略
對付孔隙蒸氣壓力使用大禹治水的戰術,意即:- 採用兼具防水與透氣性能的材料,一方面能夠阻擋趁隙而入的水壓力;一方面又能消散氣候溫差所造的孔隙蒸氣壓力,水分子變成水蒸氣時,體積變大 1000 倍。
因此孔隙蒸氣壓非常大,常造成封閉負水壓側的材料被頂開,利用疏導的方式,是解決這類問題最好的方法! - 然而,常見牆體因窗戶開口裂縫或是其他因地震產生的裂縫,水分於下雨或用水時沿缺陷與裂縫通道流出時,能於正水壓面做防水處理是最有效的方式,但通常事與願違,必須從負水壓側施作,此時,只要將裂縫修補就可以解決,但牆體內裂縫的形式走向無法預測,一般為了不破壞牆體,會用灌注方式來填補未知的裂縫,這是有效率的方式。
但不是每個病例都能夠成功,當內部孔隙或是裂縫太大,很難用灌注方式做填補時,不得已才考慮將牆體表面砂漿剃除見結構體,將內部的問題重新修補完整,從根本解決問題。
第三種型式
其實是介於第一種與第二種形式之間的型態,底版短暫承受水壓,水滲入累積於版內下層,例如:頂樓底版,浴室底版,陽台露台底版。
特徵
- 正水壓只有在下雨或是浴室用水的狀態才會發生,水壓作用時,水分部分被底版表面材料阻擋反彈;部分沿底版表面流動;部分才依底版的抗滲能力往負水壓側滲透,然而往下滲透的水會重力累積於負水壓側。
- 雨停了或是浴室停止使用,水壓消失後,殘留在底版裡的水分,吸附在水泥材質多孔性材料內部,很難脫除,上層孔隙未飽和的水分在孔隙間連結的腔體內,隨著底版內外的溫差,形成孔隙蒸氣壓在孔隙間跑動;下層孔隙因水分累積飽和,使得下層承受累積水深所造成的水壓力。
處理策略
對付同時有低水壓以及孔隙蒸氣壓混合作用的戰術,意即:採用大禹治水疏導戰術為主,複層消耗戰術為輔。
利用科學儀器混凝土水分計輔助,了解混凝土表層 4cm 內的含水率,可以了解累積於下方孔隙吸水飽和的區域範圍。
- 若含水率低於 10%,表示底版沒有孔隙含水飽和的區域,整個底版都是受孔隙蒸氣壓力影響,必須採取兼具防水透氣的緩衝材料來做,且依產生問題的部位局部處理可以有成效。
- 若含水率高於 10%,表示接近表層已經有局部區域含水飽和,實際上,這樣的水壓都非常低,防水透氣的材料來做都足夠,但能以滲透結晶材料來輔助,效果更好。
然而請特別注意,當含水率高於 10% 有含水飽和區域時,負水壓側的施作要全面施作才有效,不然水分因重力的影響,往沒有施作的弱面滲透,後續會在其他弱面產生問題。