烏魯木齊幸福堡被動房建筑屋面防水改造技術(shù)

吳季嶺，楊 申 ，陳淑娟，祁 飛

（1.新疆建設(shè)職業(yè)技術(shù)學院，新疆 烏魯木齊 830054；2.烏魯木齊金雨傘防水材料有限公司，新疆 烏魯木齊 830014）

1 工程概況

幸福堡位于新疆烏魯木齊市天山區(qū)幸福路，建于2014年，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑面積為7 667.9m2，地下2層，地上6層，按照德國標準對該建筑定義的被動式建筑面積為4 316.6m2，總建筑高度23.40m，建筑體形系數(shù)為0.23，建筑耐火等級為二級，建筑工程等級為二級，地下室耐火等級為一級，抗震設(shè)防烈度8度，屋面防水等級為Ⅱ級。

該建筑是在德國海德堡能源與環(huán)境研究所提供的技術(shù)支持下，中德兩國進行技術(shù)合作，由烏魯木齊高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)大成實業(yè)有限責任公司投資建設(shè)的建筑節(jié)能示范性工程，且為中亞地區(qū)嚴寒干熱氣候條件下首棟接近零能耗的標志性建筑，獲得德國被動式建筑認證證書，也是我國第4棟獲得此證書的工程。

起源于德國的被動式建筑是通過保溫和密封技術(shù)，營造與外部相對隔絕的空間，將陽光、地熱、家用電器甚至人體產(chǎn)生的熱量，通過能量交換設(shè)備回收和再利用的節(jié)能建筑。因此，該建筑不需要主動供熱制冷，幾乎不需要外界能源，以非機械電氣設(shè)備干預(yù)手段降低建筑能耗，如幸福堡就采用了建筑朝向合理布置、遮陽設(shè)置、建筑結(jié)構(gòu)保溫隔熱及集中太陽能生活熱水系統(tǒng)等節(jié)能技術(shù)。幸福堡自運營以來，達到預(yù)期建筑節(jié)能效果。

但該建筑屋面防水工程僅使用2年發(fā)生嚴重滲漏，朝南向多間房屋天花板由此損壞，影響頂層正常使用。因此，2017年業(yè)主決定對幸福堡屋面防水進行修繕改造。

2 屋面漏水原因分析

2.1 氣候因素

烏魯木齊氣候分區(qū)屬于嚴寒地區(qū)，由于天山屏障，冷空氣常年滯留在盆地內(nèi)，每年約有5個月的積雪時間。尤其在冬春交替時節(jié)，屋面冰雪不斷融化，晝夜溫差大，白天雪水部分消融，夜間又凍成薄冰，屋面常為冰雪水疊加，致使排水系統(tǒng)無法實現(xiàn)暢通。長期堵塞和積淤造成屋面嚴重浸泡，當防水卷材施工黏結(jié)的膠粘劑遇到融雪的潮濕環(huán)境，會出現(xiàn)剝離脫落現(xiàn)象，與層面形成竄水層，導(dǎo)致屋頂嚴重滲漏，天花板起皮或脫落。

2.2 原屋面防水工程缺陷

1）防水材料 據(jù)現(xiàn)場考察，該建筑原屋面防水材料選用SBS改性瀝青耐根穿刺防水卷材，其自身材質(zhì)較硬，陰陽角部位翻邊難以施工，無法實現(xiàn)滿粘效果；其次，對搭接邊處也無法實現(xiàn)完全密封黏結(jié)；加之長期受干燥寒冷空氣影響，溫差變化大，卷材更易發(fā)硬變脆而產(chǎn)生裂縫，同時，極易產(chǎn)生黏結(jié)層空鼓現(xiàn)象，導(dǎo)致雨、雪水由裂縫流至天花板而產(chǎn)生漏水現(xiàn)象。

2）施工工藝 從施工角度來看，由于SBS改性瀝青防水卷材熱熔工藝既不符合綠色環(huán)保要求，又易引發(fā)火災(zāi)等安全事故，而且漏水部位無法根除，不能徹底解決屋面漏水問題，重者對建筑本身造成嚴重危害，后期維修也會因找不到漏水源頭而造成維護成本巨大。同時，2021年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《房屋建筑和市政基礎(chǔ)設(shè)施工程淘汰危及生產(chǎn)安全施工工藝、設(shè)備和材料目錄（第一批）（征求意見稿）》中，已將瀝青類防水卷材熱熔工藝列入其中。

2.3 設(shè)備基礎(chǔ)陰陽角開裂

由于幸福堡節(jié)能設(shè)計采用集中太陽能生活熱水系統(tǒng)，所以須在屋頂安裝24組熱管真空管太陽能集熱器，每組16根集熱管，面積為4.31m2，以滿足生活熱水供應(yīng)。因此，屋頂固定太陽能集熱器等設(shè)備基礎(chǔ)的陰陽角、管根部位成為防水薄弱環(huán)節(jié)，成為防水改造工程不容忽視的關(guān)鍵節(jié)點。

3 屋面防水改造工程技術(shù)方案

3.1 防水材料

3.1.1 材料選擇原則

1）屋面防水屬于外露型使用的防水層，應(yīng)選用耐紫外線、耐老化、耐候性好的防水材料。

2）針對上人屋面，應(yīng)選用耐霉變、抗拉伸強度高的防水材料。

3）由于長期處于潮濕環(huán)境，應(yīng)選用耐腐蝕、耐霉變、耐穿刺、耐長期水浸等性能的防水材料。

3.1.2 材質(zhì)比選

根據(jù)以上原則，本工程選用CPS反應(yīng)粘結(jié)型高分子濕鋪防水卷材（以下統(tǒng)稱反應(yīng)粘高分子濕鋪防水卷材）和CPS防水密封膏（以下統(tǒng)稱防水密封膏），該材料具有以下優(yōu)勢。

1）黏結(jié)力強 該材料不僅具有物理吸附和卯榫作用，而且在深入基層的卯榫部位產(chǎn)生化學鍵合作用，使卯榫和化學交聯(lián)2種作用協(xié)同進行，黏結(jié)更牢固，即使卷材表層發(fā)生破壞，黏結(jié)基面的界面也不會因受損而產(chǎn)生竄水、漏水現(xiàn)象。

2）黏結(jié)持久 由于是通過相應(yīng)專利技術(shù)產(chǎn)生的黏結(jié)，在卯榫部位存在化學交聯(lián)協(xié)同黏結(jié)作用，不會受濕熱循環(huán)、水汽溶脹、基層運動的影響，粘附效果持久，可使卷材的防水壽命與主體層相同。

3）特有的蠕變功能 反應(yīng)粘高分子濕鋪防水卷材具有無疲勞的蠕變功能。當施工后的卷材與基面黏合的改性瀝青隨基面任意運動，而基面以上的改性瀝青、胎體、隔離膜等幾乎靜止，從而避免因基面運動、開裂而導(dǎo)致對卷材的破壞。

4）無缺陷接邊 當采用濕鋪時可直接采用水泥漿料濕鋪接邊，卷材與水泥融為一體，實現(xiàn)無缺陷接邊，保證防滲漏預(yù)期效果。

5）黏結(jié)剛?cè)嵯酀?該材料與基層是通過物理吸附和卯榫作用形成柔性黏結(jié)，以消除由于基層變化產(chǎn)生的應(yīng)力，而通過化學鍵產(chǎn)生的剛性黏結(jié)使界面層具有足夠的黏結(jié)強度，可有效抵抗外界的溫度應(yīng)力、應(yīng)力集中等產(chǎn)生的破壞。

3.2 改造技術(shù)

1）如果采用將原屋面防水層鏟除，將涉及重新施工保溫層的問題。這不僅提高修繕成本，而且無法確保改造后的保溫層可實現(xiàn)原有屋頂節(jié)能效果。經(jīng)方案比較，針對實際情況，選擇直接在原有屋面上經(jīng)清理找平做“防水層+保護層”的方案，以實現(xiàn)防水和保溫雙重效果。

2）為達到屋面與防水層有效黏結(jié)，創(chuàng)新采用“防水密封膏預(yù)處理+大面積2層反應(yīng)粘高分子濕鋪防水卷材+細部節(jié)點防水密封膏增強處理”的聯(lián)合工作模式；另外，為防止紫外線照射而老化及耐久性降低，針對上人屋面專門設(shè)置“網(wǎng)格布＋抗裂砂漿抹面”的特殊保護層措施。

4 屋面防水改造工程施工

4.1 施工流程

根據(jù)技術(shù)方案，防水改造工程施工流程：清理原屋面雜物，沖洗并修補凹凸平整基層→1.2mm厚防水密封膏預(yù)處理（包括細部節(jié)點專門處理）→2層1.5mm厚反應(yīng)粘高分子濕鋪防水卷材鋪設(shè)→所有搭接邊涂抹防水密封膏黏結(jié)→細部節(jié)點防水密封膏再涂抹增強處理→網(wǎng)格布鋪設(shè)加5mm厚抗裂砂漿保護層。為滿足業(yè)主對屋面防水的要求，本工程針對屋面防水改造工程進行閉水試驗，水層深200mm，浸泡48h以上，無滲漏現(xiàn)象。

4.2 反應(yīng)粘高分子濕鋪防水卷材施工工藝

1）平面基層處理 清理并沖洗原屋面，以形成防水施工基層表面，并將突出物等異物清除干凈，修補凹凸不平處；基層應(yīng)達到堅固、平整、潔凈、無起砂、無空鼓、無開裂、無浮漿的基面；若基面須灑水充分潤濕，有明水和積水要及時掃除。

2）防水密封膏預(yù)處理 對屋面所有設(shè)備基礎(chǔ)陰陽角、女兒墻陰角、管根等細部節(jié)點用防水密封膏進行涂抹增強處理；對整個屋面大面積涂抹防水密封膏，厚度1.2mm。

3）定位、彈線、試鋪 在預(yù)處理過的表面，根據(jù)現(xiàn)場狀況，確定卷材鋪貼方向，在基層上彈出基準線，基準線之間的距離為一幅卷材寬度（即1 000mm），按照所選卷材的寬度留出不少于80mm搭接縫尺寸，依次彈出，以便按此基準線進行卷材鋪貼施工。

4）水泥素漿配制 水泥素漿一般按水泥∶水=2∶1（質(zhì)量比）配制，先按比例將水倒入原已備好的攪拌桶內(nèi)，再將水泥放入水中，浸泡15～20min并充分浸透后，采用電動攪拌器攪拌均勻成膩子狀即可使用，高溫天氣或較干燥基面可加入水泥用量1‰～4‰的建筑膠粉拌勻后使用。

5）刮涂水泥素漿 水泥素漿厚度視基層平整情況而定，一般為1.5～2.5mm，過薄達不到最優(yōu)黏結(jié)效果，過厚則水泥素漿堆積宜開裂。刮涂時應(yīng)注意壓實、抹平。刮涂水泥素漿的寬度比卷材的長、短邊各宜寬100mm，并在刮涂過程中注意保證平整度。

6）防水卷材大面積鋪貼 反應(yīng)粘高分子濕鋪防水卷材大面積鋪貼2層構(gòu)造做法，第1層鋪貼采用1.5mm厚反應(yīng)粘高分子濕鋪防水卷材（雙面粘），即濕鋪法。防水卷材大面積鋪貼應(yīng)將涂滿素漿的卷材一端抬起回翻鋪貼于基層上，并從中間向兩邊用輥壓排出空氣，以防空鼓。

7）鋪貼下一幅卷材 所有搭接邊涂刷密封膏密封；將卷材對齊基準線，保證卷材搭接尺寸可靠。卷材長短邊搭接寬度不少于80mm，相鄰兩幅短邊搭接縫應(yīng)錯開卷材幅寬1/3以上。鋪貼方法與上一幅相同，鋪貼時應(yīng)注意：①長邊搭接時需將上下層防水卷材長邊搭接處的隔離膜撕掉，刮涂水泥素漿鋪貼接邊；②短邊搭接時需將上下層防水卷材短邊搭接處的隔離膜撕掉，刮涂水泥素漿鋪貼接邊。

8）成品養(yǎng)護 防水層鋪好后，在搭接邊處涂刷1層防水密封膏增強處理，并晾放24～48h，一般情況下，環(huán)境溫度越高所需時間越短。高溫天氣防水層暴曬時，可用遮陽布或其他物品遮蓋。

9）保護層施工 水泥固化、卷材黏結(jié)牢固后，避免卷材暴曬，盡快實施抗裂砂漿加網(wǎng)格布保護層的施工。

4.3 細部節(jié)點防水密封膏的增強處理

幸福堡的屋頂有太陽能集熱器設(shè)備的基礎(chǔ)、女兒墻、伸出屋面的管道等與屋面連接的多處細部構(gòu)造，特別是設(shè)備基礎(chǔ)的陰陽角、管根陰角、女兒墻陰角等均為防水卷材不易施工的關(guān)鍵節(jié)點部位，其中陰角部位是防水施工難點。以下以管根陰角為例，進一步闡述細部節(jié)點部位防水構(gòu)造做法。

當施工遇到管根節(jié)點時，在原屋面找平并經(jīng)防水密封膏預(yù)處理后，必須對管根細部進行專門處理。具體做法為：①首先對管根角落涂抹防水密封膏，采取封堵措施；②接著沿陰角的立面、平面各涂抹厚1.2mm，長250mm的防水密封膏；③大面積鋪貼2層1.5mm反應(yīng)粘高分子濕鋪防水卷材；④對所有帶陰角的細部節(jié)點，按照第②步要求進行防水密封膏涂抹增強處理；⑤鋪設(shè)網(wǎng)格布加5mm厚抗裂砂漿抹面保護層。具體做法如圖1所示。

圖1 管根陰角部位防水構(gòu)造

4.4 施工注意事項

1）天氣 當下雨（雪）天或5級及以上風時禁止施工；環(huán)境溫度低于5℃時不宜施工；高溫天氣或較干燥基面可加入水泥用量1‰～4‰的建筑膠粉拌勻后使用；若施工中途下雨（雪）時，應(yīng)做好已鋪反應(yīng)粘高分子濕鋪防水卷材周邊的防護工作。

2）卷材搭接 屋面反應(yīng)粘高分子濕鋪防水卷材搭接寬度不應(yīng)小于80mm，相鄰兩排卷材的短邊搭接縫應(yīng)錯開不得小于500mm，上下層卷材長邊搭接縫應(yīng)錯開不小于幅寬的1/3。

3）女兒墻 女兒墻部位的細部構(gòu)造做法，須注意將反應(yīng)粘高分子濕鋪防水卷材上翻至女兒墻面壓頂處，再垂直下翻至外墻200mm，以增強對外墻保溫層的防水保護。

5 結(jié)語

本工程采用CPS反應(yīng)粘結(jié)型高分子濕鋪防水材料進行施工，其高效、安全、綠色、環(huán)保及對施工基層要求不高，并可在潮濕潮氣不平整基面施工，不用做砂漿找平層，黏結(jié)能力強，比傳統(tǒng)施工工藝節(jié)省30%成本，可延長使用壽命，成為建設(shè)單位首選的防水材料。

幸福堡屋面防水改造工程現(xiàn)已交付使用近4年，通過質(zhì)量跟蹤與反饋，未發(fā)現(xiàn)屋面滲漏問題。該防水改造工程以其可靠優(yōu)質(zhì)的材料性能、嚴密高效的防水設(shè)計和目視化施工管理系統(tǒng)，將保障幸福堡這棟被動式建筑的長久運營。