裝配式建筑外墻板防水技術(shù)優(yōu)化研究

趙繼連

(中鐵十八局集團北京工程有限公司,北京 100076 )

裝配式建筑拼接縫的防水處理工藝復(fù)雜,施工要求高,后期補救難度大[1]。本文以北京門頭溝區(qū)龍泉鎮(zhèn)大峪化工廠棚改裝配式建筑項目為例,在預(yù)制構(gòu)件自防水結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上,對預(yù)制梁下外墻板節(jié)點、外墻板豎向拼縫、水平拼縫進行優(yōu)化,結(jié)合使用綜合性能最好的改性硅烷聚氨酯密封膠(SPU),實驗和實踐證明達到較好防水效果。

1 外墻板防水應(yīng)用案例及優(yōu)化

1.1 工程概況

北京門頭溝區(qū)龍泉鎮(zhèn)大峪化工廠棚改項目地處門頭溝區(qū)新城中部10號街區(qū)的東南區(qū)域,總建筑面積約236 900 m2,共有13棟棚改住宅樓,住宅樓最高層為18層,采用裝配式構(gòu)件的主要部位如下：預(yù)制PC外墻板、預(yù)制樓梯(梯段)、預(yù)制衛(wèi)生間沉箱、疊合梁板和預(yù)制內(nèi)墻板(新型輕質(zhì)墻體材料)等。

1.2 技術(shù)重難點分析

本項目有一部分裝配式預(yù)制外墻板由于受到層高限制,選擇梁下外墻板施工方式。梁下外墻板施工難度頗大：外墻板企口處理防水的質(zhì)量要求和精準(zhǔn)度要求較嚴(yán)格;門窗、疊合梁、沉箱、現(xiàn)澆梁等與外墻板連接節(jié)點之間的縫隙較多,容易出現(xiàn)滲水。

2 裝配式建筑外墻板防水技術(shù)

裝配式建筑外墻板拼接縫防水原則是“導(dǎo)、堵、排、防”相結(jié)合,“導(dǎo)水、排水優(yōu)先,堵水、防水配合”?，F(xiàn)階段,裝配式建筑外墻板防水將結(jié)構(gòu)防水、材料防水和構(gòu)造防水進行有機結(jié)合。

2.1 材料防水

裝配式建筑預(yù)制外墻板接縫首道防水屏障是密封膠,密封膠根據(jù)組成材料可以分為單組分和雙組分兩類。由于裝配式建筑預(yù)制外墻板不可避免受到暴雨、地震、狂風(fēng)等外界環(huán)境影響,構(gòu)件接縫防水挑戰(zhàn)更大,實踐經(jīng)驗證明固化時間比較短的雙組分密封膠更利于裝配式建筑接縫防水。當(dāng)下流行的建筑密封膠主要包括聚氨酯密封膠(PU)、硅酮密封膠(SR)以及改性硅烷聚氨酯密封膠(SPU)和改性硅烷聚醚密封膠(MS)[2]。

按照裝配式建筑預(yù)制外墻板應(yīng)用部位的具體特點,要求接縫位的密封建材務(wù)必具有耐污性、抗位移性、混凝土黏接性、可涂飾性、耐候性等性能,通過對密封膠性能進行綜合對比,發(fā)現(xiàn)改性硅烷聚氨酯密封膠(SPU)在上述的耐污性等五點關(guān)鍵性能指標(biāo)上,與其他傳統(tǒng)建筑密封防水建材進行對比,優(yōu)勢更為明顯,本文后面章節(jié)列舉的案例,采用改性硅烷聚氨酯密封膠(SPU)作為預(yù)制裝配式建筑外墻板接縫密封材料。

2.2 構(gòu)造防水

2.2.1 水平拼接縫防水

為確保防水的密封性,提高防水性效果,打造切實有效的防水構(gòu)造非常重要。裝配式建筑外掛墻板水平拼接縫防水目前普遍采用封閉式防水(圖1a)、開放式防水(圖1b)和壓縮式防水構(gòu)造(圖1c)這三種構(gòu)造[3]。

圖1 外掛墻板水平縫三種防水構(gòu)造示意

圖1(a)所示的封閉式防水構(gòu)造是將密封膠作為首個防水屏障,密封膠與外界環(huán)境直接接觸,防止水分滲到拼接縫中。圖1(b)所示的開放式防水構(gòu)造將擋水板當(dāng)作首個防水屏障,這兩種防水構(gòu)造均配備空腔當(dāng)作第二個防水屏障。圖1(c)所示的壓縮式防水構(gòu)造把一側(cè)墻板設(shè)計成“凸”字形,另一側(cè)設(shè)計成“凹”字形,借助兩側(cè)墻板結(jié)合時產(chǎn)生的擠壓力,確保密封膠能夠?qū)⑵唇涌p徹底密封,從而實現(xiàn)防水密封的目的,壓縮式防水構(gòu)造施工最為便捷,但不容易維修。

2.2.2 豎向拼接縫防水構(gòu)造

豎縫通常選取雙直槽式形式,在室外的外墻板接縫處布置防水膠和背襯防水材料,另外,在同層2塊裝配式外墻板的連接部分設(shè)計為空腔構(gòu)造形式,其構(gòu)筑內(nèi)外壓差比較平均的空腔結(jié)構(gòu),確保豎縫構(gòu)筑封閉區(qū)域的時候,流水不會由于壓力差而出現(xiàn)滲透現(xiàn)象,豎縫防水構(gòu)造如圖2所示。

圖2 外墻板豎縫防水構(gòu)造示意

3 外墻板關(guān)鍵連接節(jié)點連接方式改進

由于框架柱、剪力墻是承擔(dān)垂直承重的重要構(gòu)件,一般裝配式構(gòu)件之間以及與承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間選取現(xiàn)澆方式連接.另外結(jié)合漿錨搭接、焊接、機械連接、綁扎搭接,其目的是不僅避免出現(xiàn)大量縫隙,而且防止出現(xiàn)滲水以及隔音不佳的情況,可以確保結(jié)構(gòu)的荷載承受力,防止構(gòu)件安裝出現(xiàn)誤差,有效提升結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性。

本項目在進場前期,與設(shè)計等單位聯(lián)合,使裝配式結(jié)構(gòu)具備與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相同的防水性、耐久性、穩(wěn)定性和整體性,以加強接縫防止?jié)B水為前提,積極對外墻板連接節(jié)點進行優(yōu)化,對節(jié)點設(shè)計方案進行反復(fù)論證比選,最終得出最佳設(shè)計和施工方案。因本文的研究側(cè)重點和篇幅所限,本章節(jié)闡述的主要內(nèi)容是外墻板和現(xiàn)澆梁、疊合梁和沉箱等連接節(jié)點優(yōu)化方案。

3.1 外墻板下部連接優(yōu)化

外墻板下部連接優(yōu)化采取兩種方法：一種方法是外墻板下部與防水混凝土預(yù)制沉箱反坎進行連接,把2Φ16 mm套筒在外墻板底部提前預(yù)埋,防水混凝土預(yù)制沉箱反坎借助加長版“一”字形連接件[3],“一”字形連接件規(guī)格大小設(shè)計成5 mm×100 mm×300 mm,外墻板下部現(xiàn)澆的企口設(shè)置高低口,內(nèi)外口高差是80 mm,節(jié)點處采用塑料墊板控制縫寬,縫內(nèi)注漿,接縫外側(cè)采用膠棒填堵,并用耐候膠封閉,圖3所示。

圖3 外墻板與沉箱反坎連接節(jié)點

另外一種方法是將2Φ16 mm套筒預(yù)埋在外墻板底部,采用圖4(a)的“L”字形連接件與樓板有效連接,“L”字形連接件為角鋼,規(guī)格大小設(shè)計成200 mm×10 mm×110 mm,現(xiàn)澆樓板通過自攻釘固定連接件進行連接[4]。

為確保裝配式結(jié)構(gòu)整體拼裝美觀性以及二次結(jié)構(gòu)裝修施工質(zhì)量,把預(yù)制外墻板外側(cè)“一”字形和內(nèi)側(cè)“L”字形連接部位施工工藝進行優(yōu)化,安裝部位配備20 mm凹槽,安裝連接件以后,通過抹灰形式對連接件進行有效覆蓋,如圖4(b)所示。

圖4 現(xiàn)澆梁和墻板關(guān)鍵連接節(jié)點示意

3.2 疊合梁和預(yù)制外墻板上部的連接優(yōu)化

疊合梁和預(yù)制外墻板上部的連接由直徑16 mm螺栓和“一”字形連接件共同完成。疊合梁套筒和外墻板通過插筋連接,并采用細石混凝土進行細致填塞[5],如圖5所示。

圖5 疊合梁與裝配式預(yù)制外墻板連接節(jié)點示意

3.3 預(yù)制外墻板兩邊連接優(yōu)化

預(yù)制外墻板兩邊連接如果與現(xiàn)澆窗臺和現(xiàn)澆柱相連接,將4Φ12 mm套分別預(yù)埋在筒外墻板兩側(cè),借助插筋和現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)連接,如圖6所示。

圖6 窗臺、現(xiàn)澆柱與預(yù)制外墻板結(jié)合處優(yōu)化示意

4 外墻板拼縫優(yōu)化

4.1 水平拼接縫防水優(yōu)化

水平縫設(shè)置材料防水和構(gòu)造防水(企口)兩道防水。材料防水采取發(fā)泡聚乙烯棒、改性硅烷聚氨酯密封膠(SPU)和防水橡膠條組合式防水的方式。構(gòu)造防水主要是在外墻板的一側(cè)設(shè)置企口,在接縫處設(shè)置常壓阻水空腔。外墻板在進行吊裝作業(yè)時,確保垂直性,另外水平擺動幅度不能超過20 mm,以免與相鄰預(yù)制墻板的企口出現(xiàn)碰撞,對墻板構(gòu)造防水措施造成破壞,如圖7所示。

在做好水平縫材料防水和構(gòu)造防水的前提下,將輕質(zhì)防水片材擋板添加在外墻板側(cè)邊,如圖7所示。抑或在水平縫外側(cè)增加防水腰線,不僅美觀,還發(fā)揮防水功能。無論是輕質(zhì)擋板還是防水腰線都能對外墻板水平縫密封防水材料加強保護,避免密封防水材料與外界環(huán)境直接接觸,規(guī)避外墻板材料防水密封膠快速發(fā)生老化,另外強化外墻板水平縫的防水功能。

圖7 外墻板水平縫防水優(yōu)化構(gòu)造示意

4.2 豎向縫優(yōu)化做法

傳統(tǒng)豎縫防水構(gòu)造如圖2所示。本文提出“凹形空腔”的新型防水構(gòu)造,即在外墻板豎向接縫增加一個凹形槽,詳細構(gòu)造如圖8所示,其防水原理如圖9所示。

圖8 凹形空腔防水構(gòu)造剖面

圖9 凹形空腔防水原理

由圖9所示的凹形空腔防水原理圖可知,如果預(yù)制外墻板防水膠的防水作用沒有良好發(fā)揮,滲水將通過通道①和②滲進外墻板的豎縫里。其中,通道①為滲水在自身重力作用下直接滲入豎向接縫,分析圖3可知,常規(guī)的豎向接縫構(gòu)造空腔進行緩沖、延長滲水通道的功能不強,不能有效防止?jié)B水直接入侵,而“凹形空腔”的新型防水構(gòu)造中的凹形槽結(jié)構(gòu)如圖9(a)凸出的梯形構(gòu)造可以對滲水起到緩沖、延長滲水通道的作用,可以有效防止?jié)B水直接進入室內(nèi)。與圖2傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)對比,“凹形空腔”的新型防水構(gòu)造極大降低滲水量。

由于外墻外側(cè)經(jīng)常接觸雨水,外墻板豎向縫最外層采用耐污性、抗位移性、混凝土黏接性、可涂飾性較強的改性硅烷聚氨酯密封膠(SPU)作為材料防水。為有效防止雨水進入室內(nèi),把防水膠條作為外墻板豎向縫的第三道防水,如圖8所示。構(gòu)件加工生產(chǎn)時預(yù)留好凹槽,方便防水膠條安裝。室內(nèi)還應(yīng)配置防火膠(耐火填充材料),防火膠要求具有較好的柔韌性、防火性能以及黏結(jié)力,防止出現(xiàn)裂縫容易漏水。

5 結(jié)語

精細化的施工管理和規(guī)范化的施工操作是解決裝配式建筑防水的核心要點,本文結(jié)合北京門頭溝區(qū)龍泉鎮(zhèn)大峪化工廠棚改項目,在現(xiàn)有防水施工工藝的基礎(chǔ)上提出科學(xué)合理的防水設(shè)計、系統(tǒng)性的防水方案。同時結(jié)合實踐經(jīng)驗,對梁下外墻板防水技術(shù)以及拼接縫進行優(yōu)化,將結(jié)構(gòu)防水、材料防水和構(gòu)造防水進行有機結(jié)合,通過現(xiàn)場淋水試驗進行防水效果檢驗,結(jié)果沒有出現(xiàn)滲水現(xiàn)象,證明本項目采用的裝配式建筑拼接縫防水系統(tǒng)通過一系列優(yōu)化后,提高密封防水性,保證房屋外墻板防水質(zhì)量,有效消除滲水等隱患。