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浅谈抛丸技术在建筑防水施工中的应用

时间:2016-01-06 19:06

□中建八局西南分企业 张军 刘育宝 李海涛

【摘要】奥体学问商务园地下空间工程屋面防水面积近8万平方米,屋面成“八”字缓坡向东西两侧延伸,结构屋面上覆盖0.31.5厚种植土,且设置行车、载人甬道。传统防水施工工艺不能保证施工质量,通过抛丸技术的应用,为同类施工提供了参考。

 

一、项目概述

1、该工程位于北京市朝阳区奥体中路南侧,为地下空间配套服务用房、地下车库、设备机房、商业用房,属奥体中心配套工程,战时用途为物资库,平时用途为汽车库。地下三层,地上局部一层。建筑面积30万㎡。框架剪力墙结构。建成后为亚洲最大的地下商务空间。

2、在屋面300厚种植土处、1500厚种植土处、景观路面、天窗部位,使用4mm+3mmSBS聚酯胎改性沥青防水卷材,Ⅱ型复合 4mmARC-701 SBS改性沥青耐根穿刺防水卷材Ⅱ型组合体系,热熔法施工,防水等级I级。

二、工程特点和难点

1、该地下空间工程的使用功能要求,防水和保温质量必须得到充分保障,因此大面积的防水施工安全是工程的管理重点。

2、斜屋面且上方有种植覆土、行车、载人,使得传统防水施工的基层处理(结构面铺设一道砂浆找平层)变为质量隐患,通过模拟荷载试验,大家肯定了这一结论:在覆土后的屋面上施加垂直荷载,该荷载相对于斜屋面则变为侧向受力,在不均匀受力的情况下使得砂浆找平层断裂,在砂浆断裂的同时,附着在砂浆上的防水材料随之开裂。因此,传统工艺不能用于该项工程,即不能设置找平层(砂浆或细石混凝土),这就要求结构混凝土表面必须满足直接进行防水施工的条件。

3、季节及气候影响较大,防水施工对作业环境要求苛刻。

热粘法铺贴卷材时,卷材加热温度不得高于200,使用温度不得低于180

结构主体混凝土本身为可吸水材料,冬季雨雪过后,水分难以消散,加上屋面顶板较厚,烘烤仅使得结构面水分蒸发,底部依然有水分缓慢蒸发,如烘烤过快,结构面含有的冰冻水分经烘烤产生温差,使得水汽出现,卷材基层处理涂刷后会出现气泡现象,卷材铺设后会出现不同程度的起鼓现象。因此,冬季施工至少需保证温度>15

秋季风沙较大。北京是多风沙、多雾霾气候,而风沙恰好是防水施工的一大劲敌,风所携带的沙尘停留在胶着的基层处理剂上,使得卷材不能完全与结构面粘接,存在大量缝隙。防水卷材本身属于易燃材料,如在大风天气施工,一旦烘烤卷材工具掌握不好火候,极易出现着火现象。

夏季高温,防水施工时采用高温火焰烘烤卷材,加上黑色卷材本身容易吸热,露天施工工人易发生中暑。

开春至5月,北京地区气温基本低于20,仅上午有日照时才能满足施工要求,但此期间有不定时倒春寒,且偶有雨雪天气,积雪积水不易消散。5月初东南风频繁,至7月初雨季来临。

经过上述分析,防水施工的最佳时间为4月中旬-6月初,时间短暂。

三、传统工艺加入抛丸工艺后流程对比

传统工艺流程:基层清扫(卫生清洁)—扫浆—细石混凝土(或砂浆找平)—抛丸专用界面剂—敷设防水卷材—闭水试验。

加入抛丸工艺后流程:基层清扫(卫生清洁)—抛丸工艺—抛丸专用界面剂—敷设防水卷材—闭水试验。

 

 

 

图3-1 加入抛丸工艺后防水施工做法

由于结构主体混凝土收面为光面,且长期暴露在外,混凝土浮浆及尘土堆积已久,形成无强度的薄薄一层“找平层”,该层必须处理,否则卷材与结构面的粘接得不到保障,必然形成空鼓,漏水时形成窜通道。

四、抛丸工艺

抛丸是一种机械方面的表面处理工艺(除锈工艺),类似的工艺还有喷砂喷丸。抛丸是一个冷处理过程,分为抛丸清理和抛丸强化。抛丸清理就是利用高速运动的钢丸(60-110m/s)流连续冲击物体表层,除去表面氧化皮等杂质,提高外观质量,起到清洁、清理作用;抛丸强化就是利用高速运动的钢丸(60-110m/s)流连续冲击工件表面,迫使靶材表面和表层(0.10-0.85mm)在循环性变形过程中发生以下变化:1.显微组织结构发生改性;2.非均匀的塑变外表层引入残余压应力,内表层生产残余拉应力;3.外表面粗糙度发生变化(Ra Rz)

影响:可提高材料/零件疲劳断裂抗力,防止疲劳失效、塑性变形与脆断,提高疲劳寿命。

根据工程需要,大家采用抛丸工艺中的抛丸强化冷处理技术来处理混凝土表层,从而达到混凝土结构面的浮浆和尘土剥离,使混凝土结构表面形成凹凸不平的粗糙面,增加抛丸专用界面剂与结构面的粘结面积。这对于防水卷材与结构面的粘接非常有利

五、抛丸工艺在建筑中的应用原理

大面积的屋面在短时间内需用抛丸处理,这对抛丸机的工作效率提出了要求。

经过对比和考察,最终选用路面抛丸机(BLASTRAC 2-20DT型抛丸机)。其工作原理是利用电机驱动的抛丸轮在高速旋转过程中产生离心力和风力,一定颗粒度的丸料(钢丸)流入进丸管时(可以控制钢丸的流量)便被加速带入高速回转的分丸轮中,在离心力的作用下,钢丸由分丸轮窗口抛出进入定向套,再经由定向套窗口(控制钢丸的抛打方向)抛出,由高速回转的叶片拾起,并沿叶片之长度方向不断加速运动直至抛出;抛出的钢丸形成一定的扇型流束,冲击工作平面起着清理强化的作用;然后钢丸和灰尘、杂质一起经过反弹室来到储料斗的上方。大功率的除尘器通过储料斗上方的分离装置将钢丸和灰尘分离,钢丸进入储料斗继续循环使用,灰尘则通过连接管进入除尘器。当灰尘进入除尘器后,通过滤芯的分离,停留在储灰斗中和滤芯的表面。自动反吹除尘器可以通过压缩机提供的反吹空气自动间隔清理每一个滤芯。最后在机器内部通过配套吸尘器的气流清洗,将钢丸和清理下来的杂质分别回收,并且使钢丸可以再次利用。抛丸机配有除尘器,可做到无尘无污染施工,既提高了效率,又保护环境。

 

 

 

 

  

 

 

图5-1 抛丸机

钢丸在循环撞击混凝土结构面时会存在损伤(变形、破碎)或在结构坑洼处溢出,收集清扫难度较大。为解决这一问题,可设置带磁滚筒,滚筒一边设置刮板,刮板连接收集箱,刮板与滚筒缝隙不大于2mm,工人在推动滚筒至钢丸散落区域时,利用滚筒磁力吸附钢丸,钢丸在刮板位置脱离滚筒,进入收集箱,从而收集钢丸。

 

 

 

 

 

图5-2 钢丸收集器

六、基层处理后续施工

 

 

 

 

 

图6-1 抛丸前后结构面对比

经过抛丸处理过的混凝土表层,浮浆、尘土剥离,钢丸撞击的表层形成粗糙面,直接增加了混凝土结构面与抛丸专用界面剂的接触面积,抛丸专用界面剂在粗糙的混凝土界面中有渗透性好、粘结附着力大的特点。

抛丸专用界面剂涂层分两遍涂布成活:

第一遍:灌涂或辊涂。沾满涂料的涂料辊在混凝土基层上反复滚压,使涂料充分渗入混凝土表层凹槽、缝隙、孔隙内,干燥后再进行第二遍涂布。

第二遍:辊涂,均涂闭孔。沾满涂料的涂料辊在混凝土基层上均匀涂布,并消除前一道涂布所形成的针孔、气孔等。干燥后再进行卷材的热熔铺贴。

 

图6-2 基层处理剂涂刷

卷材热熔满粘施工:

1、清理干净相邻需要衔接部位的卷材,然后热熔满粘SBS卷材。

2、卷材的搭接拼接均采用热熔满粘,卷材长边搭接宽度为100mm,短边搭接宽度为100mm

3、操作要点及技术要求:

3.1 基层处理:将基层清扫干净,基层应平整、清洁。

3.2 涂刷抛丸专用界面剂:将专用基层处理剂涂刷在已处理好的基层表面,要求涂刷均匀,不得漏刷或露底。基层处理剂涂刷完毕,达到干燥程度(一般以不粘手为准)方可施行附加卷材的热熔施工。

3.3 一般细部附加层处理:附加层卷材结合现场实际的结构转角、三面阴阳角等部位进行附加层裁制,平立面平均展开。方法是先按细部形状将卷材剪好,在细部贴一下,视尺寸、形状合适后,再将卷材的底面用火焰加热器烘烤,待其底面呈熔融状态,即可马上粘贴在已涂刷一道抛丸专用界面剂的基层上。附加层要求无空鼓,并压实铺牢。

3.4 施工防水卷材:在已处理好的基层表面,按基准线进行卷材热熔铺贴施工。铺贴后卷材应平整、顺直,搭接尺寸正确,不得扭曲。

3.5 接缝处理。用汽油喷灯充分烘烤搭接边上层卷材底面和下层卷材上表面的沥青涂盖层,必须保证搭接处卷材间的沥青密实熔合,且有熔融沥青从边端挤出,形成匀质沥青条,达到封闭接缝口的目的。

3.6 检查验收卷材:铺贴时边铺边检查,检查时用螺丝刀检查接口,发现熔焊不实之处及时修补,不得留任何隐患。现场施工员、质检员必须跟班检查,上下层卷材长边错开1/31/2幅宽,短边错开不少于1.5m,检查合格后方可进入下一道工序施工。

3.7 用汽油喷灯距离卷材350mm左右往返均匀加热,并保持匀速推滚(不得将火焰停留在一处直火烧烤时间过长,否则易产生胎基外露或胎体与改性沥青基料瞬间分离),应加热均匀,不得过分加热或烧穿卷材。至卷材底面胶层呈黑色光泽并拌有微泡(不得出现大量气泡),及时推滚卷材进行粘铺,后随一人施行排气压实,保证卷材搭接缝热熔密实。

3.8 分工序自检合格后,按照国标《地下防水工程质量验收规范》(GB 50208-2011)验收。

 

图6-3 热熔满粘法

混凝土结构经过抛丸处理后,一些混凝土内部裂缝(主要是温缩裂缝)缺陷会暴露出来,对于处理后暴露出的、宽度在0.8㎜以内的非贯穿裂缝,采用抛丸专用界面剂灌涂、填实,较大的裂缝采用沥青密封膏密封处理。

七、合格的抛丸处理基层检验方法

对抛丸处理后的混凝土基层随机取点——500㎜×500㎜,按施工标准要求涂刷基层处理剂,干燥后热熔铺贴SBS卷材式样300㎜×500㎜,其中长边一端留出100㎜不粘结,冷却一小时。采用壁纸刀将热熔铺贴的卷材划割成100㎜×500㎜条型试件(三条),对每个试件作90°剥离,观察试件的剥离形态,按下述标准判定基层:

1、合格的抛丸处理基面:基层混凝土面上有基层处理剂涂层、热熔沥青附着;局部可以存在小面的混凝土颗粒被粘起,但被粘起的面积不得大于总面积的20%

2、合格的抛丸处理基面不潮湿:剥离面在基层处理剂涂层和混凝土之间,混凝土颗粒被粘起的面积不得大于总面积的20%

3、不合格的抛丸处理基层:混凝土颗粒被粘起的面积大于总面积的20%。抛丸工艺仅限于处理平面混凝土结构,对于结构立墙、曲面等部位则需要采用电动机械打磨措施。电动钢丝刷、电动打磨机均是可使用的设备。

 

图7-1 未采用抛丸工艺处理的结构面层

正拉强度:1.3N/mm

图7-2 采用抛丸工艺处理的结构面层

正拉强度:2.2N/mm

对比试验是判断合格与否的有效手段。在完成的防水卷材区域内(100㎡)折起卷材四周边缘30cm,形成底部封闭的“开口盒子”,向“开口盒子”内注水10cm高,观察水面高度及屋面底部是否有渗水现象。30min内如水面下降或结构面底部有渗水现象则为不合格,反之合格

7-3 闭水试验

八、总结

随着建筑技术的发展,建筑物体积越来越庞大,越来越注重实用性和艺术性,其中不泛类似地下空间这种屋面可绿化的工程。如果因防水作业处理不好而出现渗漏水问题,修补时必须移栽渗漏区域的植被,挖开覆土,探测性寻找漏点(往往是发现A点漏水,而防水被破坏点在B处),不仅工作量大,而且修补困难。传统的注浆堵漏的方式治标不治本,今年不漏明年漏,因此防水施工必然要迎接更大的技术挑战。抛丸技术完美的实现了钢筋混凝土顶板基层无找坡,直接在混凝土结构上密实附着防水体系的工艺。由于结构基层的坑洼面和基层处理剂的渗入,使得卷材与基层可以更大限度的融合,直接规避了防水材料因与结构面粘接不牢靠、有杂物而导致的卷材破裂、起鼓等窜水隐患,即便卷材被破坏,积水亦不会大面积的形成四窜现象(A点漏水,必定是A点防水被破坏),漏点易排查,漏因易分析,为修补提供了方便。

【参考文献】

[1] 中华人民共和国行业标准《地下防水工程质量验收规范》(GB 50208-2011)

[2] 中华人民共和国行业标准《建筑工程冬期施工规程》(JGJ/T 104-2011)

[3] 中华人民共和国行业标准《屋面工程质量验收规范》(GB 50207-2012)

 

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