裝配式建筑外墻板防水技術優化研究

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雜,施工要求高,后期補救難度大[1]。本文以北京門頭溝區龍泉鎮大峪化工廠棚改裝配式建筑項目為例,在預制構件自防水結構優化的基礎上,對預制梁下外墻板節點、外墻板豎向拼縫、水平拼縫進行優化,結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 外墻板防水應用案例及優化

1.1 工程概況

北京門頭溝區龍泉鎮大峪化工廠棚改項目地處門頭溝區新城中部10號街區的東南區域,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,采用裝配式構件的主要部位如下：預制PC外墻板、預制樓梯(梯段)、預制衛生間沉箱、疊合梁板和預制內墻板(新型輕質墻體材料)等。

1.2 技術重難點分析

本項目有一部分裝配式預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量要求和精準度要求較嚴格;門窗、疊合梁、沉箱、現澆梁等與外墻板連接節點之間的縫隙較多,容易出現滲水。

2 裝配式建筑外墻板防水技術

裝配式建筑外墻板拼接縫防水原則是“導、堵、排、防”相結合,“導水、排水優先,堵水、防水配合”?，F階段,裝配式建筑外墻板防水將結構防水、材料防水和構造防水進行有機結合。

2.1 材料防水

裝配式建筑預制外墻板接縫首道防水屏障是密封膠,密封膠根據組成材料可以分為單組分和雙組分兩類。由于裝配式建筑預制外墻板不可避免受到暴雨、地震、狂風等外界環境影響,構件接縫防水挑戰更大,實踐經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]。

按照裝配式建筑預制外墻板應用部位的具體特點,要求接縫位的密封建材務必具有耐污性、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,發現改性硅烷聚氨酯密封膠(SPU)在上述的耐污性等五點關鍵性能指標上,與其他傳統建筑密封防水建材進行對比,優勢更為明顯,本文后面章節列舉的案例,采用改性硅烷聚氨酯密封膠(SPU)作為預制裝配式建筑外墻板接縫密封材料。

2.2 構造防水

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)和壓縮式防水構造(圖1c)這三種構造[3]。

圖1 外掛墻板水平縫三種防水構造示意

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

2.2.2 豎向拼接縫防水構造

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計為空腔構造形式,其構筑內外壓差比較平均的空腔結構,確保豎縫構筑封閉區域的時候,流水不會由于壓力差而出現滲透現象,豎縫防水構造如圖2所示。

圖2 外墻板豎縫防水構造示意

3 外墻板關鍵連接節點連接方式改進

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

本項目在進場前期,與設計等單位聯合,使裝配式結構具備與現澆結構相同的防水性、耐久性、穩定性和整體性,以加強接縫防止滲水為前提,積極對外墻板連接節點進行優化,對節點設計方案進行反復論證比選,最終得出最佳設計和施工方案。因本文的研究側重點和篇幅所限,本章節闡述的主要內容是外墻板和現澆梁、疊合梁和沉箱等連接節點優化方案。

3.1 外墻板下部連接優化

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

圖3 外墻板與沉箱反坎連接節點

另外一種方法是將2Φ16 mm套筒預埋在外墻板底部,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,規格大小設計成200 mm×10 mm×110 mm,現澆樓板通過自攻釘固定連接件進行連接[4]。

為確保裝配式結構整體拼裝美觀性以及二次結構裝修施工質量,把預制外墻板外側“一”字形和內側“L”字形連接部位施工工藝進行優化,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 現澆梁和墻板關鍵連接節點示意

3.2 疊合梁和預制外墻板上部的連接優化

疊合梁和預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 疊合梁與裝配式預制外墻板連接節點示意

3.3 預制外墻板兩邊連接優化

預制外墻板兩邊連接如果與現澆窗臺和現澆柱相連接,將4Φ12 mm套分別預埋在筒外墻板兩側,借助插筋和現澆結構連接,如圖6所示。

圖6 窗臺、現澆柱與預制外墻板結合處優化示意

4 外墻板拼縫優化

4.1 水平拼接縫防水優化

水平縫設置材料防水和構造防水(企口)兩道防水。材料防水采取發泡聚乙烯棒、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。構造防水主要是在外墻板的一側設置企口,在接縫處設置常壓阻水空腔。外墻板在進行吊裝作業時,確保垂直性,另外水平擺動幅度不能超過20 mm,以免與相鄰預制墻板的企口出現碰撞,對墻板構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造防水的前提下,將輕質防水片材擋板添加在外墻板側邊,如圖7所示。抑或在水平縫外側增加防水腰線,不僅美觀,還發揮防水功能。無論是輕質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境直接接觸,規避外墻板材料防水密封膠快速發生老化,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化構造示意

4.2 豎向縫優化做法

傳統豎縫防水構造如圖2所示。本文提出“凹形空腔”的新型防水構造,即在外墻板豎向接縫增加一個凹形槽,詳細構造如圖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,如果預制外墻板防水膠的防水作用沒有良好發揮,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,常規的豎向接縫構造空腔進行緩沖、延長滲水通道的功能不強,不能有效防止滲水直接入侵,而“凹形空腔”的新型防水構造中的凹形槽結構如圖9(a)凸出的梯形構造可以對滲水起到緩沖、延長滲水通道的作用,可以有效防止滲水直接進入室內。與圖2傳統結構對比,“凹形空腔”的新型防水構造極大降低滲水量。

由于外墻外側經常接觸雨水,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,把防水膠條作為外墻板豎向縫的第三道防水,如圖8所示。構件加工生產時預留好凹槽,方便防水膠條安裝。室內還應配置防火膠(耐火填充材料),防火膠要求具有較好的柔韌性、防火性能以及黏結力,防止出現裂縫容易漏水。

5 結語

精細化的施工管理和規范化的施工操作是解決裝配式建筑防水的核心要點,本文結合北京門頭溝區龍泉鎮大峪化工廠棚改項目,在現有防水施工工藝的基礎上提出科學合理的防水設計、系統性的防水方案。同時結合實踐經驗,對梁下外墻板防水技術以及拼接縫進行優化,將結構防水、材料防水和構造防水進行有機結合,通過現場淋水試驗進行防水效果檢驗,結果沒有出現滲水現象,證明本項目采用的裝配式建筑拼接縫防水系統通過一系列優化后,提高密封防水性,保證房屋外墻板防水質量,有效消除滲水等隱患。