製程水箱防水施作工法的選定與品質驗證

前言

不論是傳統產業或高科技產業如半導體產業，製程水箱(Industrial City Water System, ICW)在工廠中扮演非常重要的角色；由淨水廠輸送來的自來水儲存在製程水箱，再提供整個工廠所需的製程用水，其用水量約莫5000-10000 CMD；因此，我們需要一個大型水箱來儲存這些自來水，而此大型水箱因裝載大量自來水導致荷重十分可觀，若將此水箱設置於建築頂層則有影響結構之疑慮，又地震來時其內部水造成之搖動伴隨效應更令建築穩固性堪憂，反觀將之設置於建築最底部，便能克服上述問題；當然，為了能裝載如此大量製程用水，並於短期緊急停水時不影響產線，我們需要一個大型的容器來達成上述要求，其空間需求可能大至四萬立方公尺；其中，最經濟快速的方法為使用鋼筋混凝土建造，雖水泥本身即有防水效果，但還是需要再作防水，為何？其實水泥製品若在相當好的製造條件下，是有一定的防水效果，但是實際在建築物上，因施工程序及各種條件的不同，水泥的防水效果，並不被期待。

目前公司各廠之製程水箱所使用之防水工法皆為水箱壁面塗佈彈性水泥，其防水效果有限，水常由水箱最脆弱的二次施工接縫滲出，維修十分困難，嚴重時甚至須將好幾萬噸的水排出再進行檢修，極為浪費又耗時耗工，應該要採取何種防水工法，才能有效杜絕這種狀況，這就是後續本文要探討的重點。

製程水箱防水工法種類

市面上常見之水箱防水工法有很多，如使用彈性水泥、水泥砂漿加防水劑、磁磚加強防水、玻璃纖維強化塑膠(FRP)防水層、PU防水層、瀝青防水層與鋼板防水等，由於考慮使用之防水材會有析出有害物質（鉛、砷、鎘、銀、汞、VOCs、TOC等）之風險，毒害自來水質進而影響後續純水系統甚至用水端(P.O.U)水質，大型水箱選用之防水工法多為彈性水泥、磁磚加強防水、FRP防水層，本文將一一介紹此三種工法。

彈性水泥

公司目前多採用彈性水泥防水工法，彈性水泥由高分子彈性乳膠及水泥系無機礦素骨材為主要成分之防水材，二者混合形成強韌高彈性防水膜，與鋼筋混凝土(RC)面有良好相容性且滲透至RC面內填充孔隙，能附著任何形狀之RC面，方便後續水泥粉刷或貼磁磚，並達到良好防水效果；經過實驗測試，彈性水泥應符合環保標章規格標準（85環署管字第31070號函），必須不得含有甲醛及鹵素溶劑，其芳香族碳氫化合物含量亦不得超過1%，不得含有汞、鉛、鎘、六價鉻、砷及銻等重金屬，閃火點需不低於61℃；彈性水泥富有柔韌性，能適應建築結構輕微的震動以及一定程度的位移，施作工序如 圖一所示，茲說明如下。

• 進廠前工程相關之施工材料皆須審查其品質、來源及規格是否符合規定。
• 審查完成後送進廠內。
• 材料進廠時需做數量清點及取樣做強度測試。
• 素地細部整理，如遇0.2mm以下裂縫需防水補強處理，以防水材1 kg/m²塗於裂縫上，而工作縫及螺桿洞都必需先作防水補強處理。
• 將防水材依原廠建議比例充份均勻拌合，成可施工之濃稠塗料，並塗佈0.2 kg/m²以上之高分子樹脂，以利後續彈性水泥附著於牆面。
• 2 kg/m²用量，分成兩道先後施作，以垂直方向塗佈，採用滾筒或噴嘴施作。
• 施作完畢，檢查膜厚及塗佈狀態。

完成後的彈性水泥防水工程如 圖二所示。

由施工程序得知彈性水泥防水施作有幾項重要的檢查點：

• 素面檢查及最後的膜厚與塗佈檢查；素面牆面上有許多施工縫、落差與螺桿等，這些缺陷皆為之後滲水之主要原因，因此在素面整理階段就必須先將這些缺陷修補完成，再者，彈性水泥為一層薄膜附著在RC面上，若素面有缺陷則彈性水泥施作就無法確實。
• 彈性水泥施工完成後便要檢查其均勻度，是否完全覆蓋住牆面，並切下試片檢查其膜厚。

彈性水泥防水施作過程中有許多細小氣泡在施作面浮出，導致施作面有許多細小孔洞，如 圖三，且其防水性因抗拉強度及彈性均較差，常於施工完成後因建築物荷重及水壓逐漸增加而產生裂縫，導致水由二次施工接縫滲出。

磁磚防水加強

此工法主要為彈性水泥工法之延伸，唯因須貼覆磁磚，彈性水泥需塗佈得較一般厚(約5-8mm)，施作工序如 圖四；通常，彈性水泥可利用添加了防水劑的水泥砂漿來代替以節省成本，因此工序和彈性水泥工法相似，故不在此複述，僅針對施工重點加以說明；磁磚防水工法為每塗抹約2m²左右之彈性水泥或防水水泥砂漿，隨即以工具將磁磚輕敲壓貼埋入泥內，勾縫隆起之水泥則用鏝刀裝修；其防水效果較單一塗覆彈性水泥佳，因其使彈性水泥與水之接觸面積變小，而磁磚為不透水層，能做到有效隔離，且無有毒物質析出之疑慮；但此工法所需之施工時間過長，且施工細膩度必需足夠，於施工完畢後需逐片敲打判斷磁磚與牆面之間是否實心，否則會有整片剝落之疑慮，公司目前並無任何廠之製程水箱採用此工法防水。

圖五為磁磚披覆工程施作圖例。

• 進廠前工程相關之施工材料皆須審查其品質、來源及規格是否符合規定。
• 審查完成後送進廠內。
• 材料進廠時需做數量清點及取樣做強度測試。
• 素地細部整理，如遇0.2mm以下裂縫需防水補強處理，以防水材1 kg/m²塗於裂縫上，而工作縫及螺桿洞都必需先作防水補強處理。
• 將防水材依原廠建議比例充份均勻拌合，成可施工之濃稠塗料，並塗佈0.2 kg/m²以上之高分子樹脂，以利後續彈性水泥附著於牆面。
• 2 kg/m²用量，以垂直方向塗佈，採用滾筒或噴嘴施作。
• 隨即以工具將磁磚輕敲壓貼埋入泥內。
• 施作完畢，檢查磁磚貼覆狀態。

FRP防水層

FRP (Fiberglass Reinforced Plastics)是玻璃纖維強化塑膠的簡稱，使用的原材料為「不飽和聚脂樹脂」，為一種複合性的流動性黏液物體。加上硬化劑或適度加熱與指定的促進劑放置於室溫下，經過一定時間後會產生熱度而起化學反應而硬化，遂成為不溶且不融的具彈性的樹脂狀硬化材質。此種液體樹脂加上玻璃纖維的補強材含浸後便成為強化塑膠，其抗拉及拉壓性極高。FRP為安定的化學材質，耐水性、耐酸鹼性、耐腐蝕性、耐藥品性等都相當優越，以玻璃纖維補強而加強強度的FRP與金屬材質的比較相當優越。特別是張力對抗這一點可以看出超越硬鋁板，可以說是現代工業中容易取得的最高級的高性能輕質量構造材。FRP也經過SGS實驗測試皆符合環保標章規格標準； 圖六為FRP施工程序。

• 廠前工程相關之施工材料皆須審查其品質、來源及規格是否符合規定。
• 審查完成後送進廠內。
• 材料進廠時需做數量清點及取樣做強度測試。
• 表面處理

  RC表面外露鋼筋部份切平，並將凸出混凝土以砂輪機磨平，凹陷坑處，再用水泥土批平。

• 清潔

  混凝土表面附著之油污、粉塵，可用丙硐、掃帚、吸塵器等工具清除乾淨，表面沾著水泥塊，利用土鏟或電動鉆，敲除乾淨粉化之水泥，可用磨石機或砂輪機研磨清除；待清潔完畢後必須量測素面之含水率，若含水率高於8%則禁止施作。

• 底塗施作

  底塗為使FRP與不同系列施工物之間緊密結合之界面，所以必須使底塗滲入混凝土表面，將表面氣孔封死強化水泥表面之強度並於牆角施作倒角使玻纖能平順地附著。為使結合面更牢固，底塗於施工硬化後，再進行玻纖層，以確保最佳界面接著效果。

• 玻璃纖維層披覆

  樹脂依比例加入硬化劑後，以攪拌器攪拌均勻，再用滾筒或毛刷塗佈於施工面上，再將玻璃纖維氈平整披覆，先以滾筒含浸樹脂平均塗佈在玻璃纖維氈上，待2-3分鐘玻璃纖維氈已完全軟化，再將表面滾平。玻纖纖維氈搭接寬度需至少5cm以上。

• 面塗施作

  實施面塗施工作業前，先用砂布或研磨機，將已經完全硬化之玻璃纖維不平整處修飾並清除乾淨，再將樹脂依比例加入硬化劑後，以攪拌器攪拌均勻，用滾筒或毛刷均勻塗佈，使表面平滑並形成一道保護層，讓盛裝的液體阻絕於FRP外。

• 完成後檢查並清理

  施工後目視檢查，表面層不得有氣泡，目視需平整。以電刷偵測是否有微小孔洞。最後進行施工現場清理動作。

圖七為製程水箱FRP披覆工程施作圖例。

由施作程序得知FRP施作有幾項重要檢查點：

• 素面整理，FRP施作之素面要求比彈性水泥更加嚴格，若素面有尖突處則會將FRP刺穿使防水失效
• 素面含水率量測需低於8%，否則FRP無法附著，有整塊剝落之疑慮
• 倒角施作確實，需確認倒角之輻度是否足夠並敲打確認是否為實心，否則也會有剝落之疑慮
• 針孔測試，以電刷對完成面進行地毯式檢查，確認無孔洞，以防日後水漸漸滲入，而不同膜厚所對應之測試電壓如 表一
  表一、FRP 防水工法針孔測試不同膜厚對應電壓之參考表

  膜厚(mm)	測試電壓(V)	膜厚(mm)	測試電壓(V)	膜厚(mm)	測試電壓(V)
  0.1	1,042	0.9	3,125	1.7	10,226
  0.2	1,473	1.0	3,294	1.8	10,522
  0.3	1,804	1.1	8,226	1.9	10,811
  0.4	2,083	1.2	8,592	2.0	11,092
  0.5	2,329	1.3	8,942	2.1	11,366
  0.6	2,552	1.4	9,280	2.2	11,633
  0.7	2,756	1.5	9,262	2.3	11,894
  0.8	2,946	1.6	9,921	2.4	12,150

• FRP切片確認膜厚以及VOCs析出測試，製程水箱為提供工廠生產所需用水，其水質不能含有有毒物質如VOCs及重金屬，因此對FRP做切片抽樣檢驗為一重要檢查點。

FRP施作所需時間介於彈性水泥與磁磚防水加強之間，其中有許多檢查項目，較為重要的為素面含水率測量，若素面含水率高於8%，則FRP無法附著，另FRP施作時因材料所發散之VOCs，在侷限空間內無法順利溢散，個人防護具如防毒面罩須配戴確實，以及儲槽等內之整體換氣系統須確實運作，並保持內部氣流流動，如此才較無工安危害之疑慮。

FRP防水因其防水性及化學穩定性，於市面常應用在水箱及純廢水桶槽，具耐久、耐用、不生銹、免保養、高溫不變形、低溫不脆弱，品質均勻而強度特大等優點；公司內有部分廠區的純廢水桶槽以混凝土施作，而其中為確保不漏水，則施作多層FRP防水工法，且已營運將近二十年，皆未有漏水事件發生，可想而知FRP防水工法之完善。

防水工法比較

為進一步分析上述三種防水工法的差異，以下將針對工時、施工成本、防水性及工安危害等項目來作比較，其結果彙整如 表二。

由 表二中可看到FRP防水工法成本最高但防水性也最好，而作業時工安問題也須特別注意；彈性水泥防水工法成本最低且施工容易又快速，但防水性最差；磁磚披覆加強則十分耗時耗工但防水性又未達FRP防水工法佳，且FRP防水工法品質把關較為嚴謹，可見其防水性較有保證。

公司目前部分廠務系統之混凝土純廢水桶槽乃施作多層FRP防水，營運至今皆無漏水之問題；然而製程水箱施皆以彈性水泥防水工法，而其施作面有許多細小孔洞，且由於噴塗面積廣，其膜厚不易均勻的現象非常普遍，檢查方法只能以目視方法一一修補，常會漏補，導致細小孔洞難以避免，日後水便由這些孔洞流至牆面再由施工交接縫流出，甚至使整片彈性水泥剝落，失去防水效果；反觀FRP施作面以玻璃纖層層覆蓋，接著再塗覆樹脂，不易形成細小孔洞，但若有細小孔洞，可利用針孔測試儀檢測出再進行修補，水便無機會藉由孔洞滲入混凝土牆面。

最近，我們有機會在公司最新廠房的製程水箱實施FRP防水工程，然為降低成本上的差異，我們採取以下特別的工法，首先將水箱依不同防水度要求，分成三個區塊：

• 臨近地下室內廠務設備之牆面
• 臨近地下室外回填土之牆面
• 水箱內之地面、樓板及柱面

第一區塊因為臨近地下室內廠務設備，若防水施作不夠完善則滲出的水會有危害廠務設備之疑慮，因此，此牆面便使用多層FRP防水以確保防水效果更加完善；而第二區塊為臨近地下室外回填土，其主要在防止地下水滲入，因為我們無法確保地下水之品質，但其立即危害度又沒有第一區塊高，基於成本考量，我們便施作少層FRP防水；最後為水箱內之地面、樓板及柱面的第三區塊，其立即危害性低，但還需施作防水，防止水由地面滲出及樓板反潮，因此，我們以彈性水泥施作防水。

透過如此的區分，不僅能達到一定程度的防水效果，而且在整體成本上並無明顯差異，又能加強重點區塊之防水效果，爾後公司新建廠區之製程水箱，或者混凝土建的水箱，皆可採用此工法，以杜絕日後維修之花費及麻煩。

結語

本文主要在討大型水箱防水工法的施作，文中提出三種工法：彈性水泥防水、磁磚加強防水、FRP防水；由比較結果看出，彈性水泥施工難度低，壁面潮濕亦可施工，不像FRP防水工法施作時壁面含水率須小於8%，不然日後FRP容易自壁面剝離。但是另一方面，彈性水泥的抗拉強度及彈性均較FRP差，細小孔洞較FRP多，常於施工完成後因建築物荷重逐漸增加而產生裂縫，進而漏水，FRP在這方面遠勝於彈性水泥。

雖然FRP防水效果及耐久性優於彈性水泥，但其施工成本為彈性水泥的3.5倍，故須視工程成本考量來決定施工方式，以目前公司最新廠房的製程水箱實施分區防水工程，將錢花在刀口上，既能達到優異的防水效果，也能兼顧成本需求。