上枧安置房内嵌式节点连接及防水施工技术研究

潘祖光 PAN Zu-guang；刘成钢 LIU Cheng-gang；董云 DONG Yun

（①贵阳市城市建设投资集团有限公司，贵阳 550000；②贵州省绿筑科建住宅产业化发展有限公司，贵阳 550000；③贵阳市建筑设计院有限公司，贵阳 550000）

0 引言

上枧安置房位于贵阳市观山湖区金清线北侧上枧村，共12 栋安置住宅楼采用装配式建造。本工程预制外墙存在水平的拼接缝，采用硅酮密封胶及发泡聚乙烯棒是预制外墙板缝外侧防水的第一道防线，预制剪力墙外侧预留高低企口形成第二道构造防水。结构混凝土自防水形成第三道防水。形成三重防水措施。第二道构造防水采用封闭式“内高外底”空腔缝和“大、小”企口结构造型，使凹凸状大企口与现浇部分形成结构错缝，小企口形成蜂窝面与现浇部分连接，提高了粘结力和整体连接性能。并使用新型防水工艺和防水材料，外墙表面采用超高性能水泥基材料（UHPC）涂刷防渗，企口面采用轻质无机疏水材料涂刷防渗，共同构成了预制外墙多道防水渗漏策略解决了内嵌装配式建筑内外墙失密渗水的技术难题，提高了预制构件与现浇部分连接和拼接缝施工的一次合格率。

1 预制（梁墙一体）外墙板与现浇梁连接处钢筋优化技术

在PC 构件厂加工生产时将预制外墙板与预制叠合梁生产为一个整体混凝土构件，形成预制（梁墙一体）外墙板，预制内墙参照同样方法形成预制（梁墙一体）内墙板，预制（梁墙一体）内墙及外墙与现浇混凝土构件部位采用湿式连接方式。在垂直方向，预制叠合梁上部预留箍筋内侧插入纵筋，并与箍筋和楼板钢筋进行连接；在水平方向，预制叠合梁横向受力钢筋伸入剪力墙纵筋内侧与现浇梁的纵筋进行连接，预制（梁墙一体）外墙板两侧预留的拉结筋与剪力墙的纵筋进行连接；以铝合金模板为支撑体系，将预制（梁墙一体）内外墙板与主体结构现浇为一个整体。其中，预制（梁墙一体）外墙板的顶部和两侧均为刚性连接，底部钢筋不贯通。

施工现场问题一：预制内外墙板的预留钢筋与现浇剪力墙钢筋的重叠及碰撞问题，在施工现场严重影响吊装效率及施工质量。因此，在图纸深化设计及构件加工厂生产时，将预制混凝土构件的预留钢筋先在预制构件内按1∶6放坡弯折一段距离后再平直伸出，从而避免钢筋重叠及碰撞，偏离距离可适当调整。其钢筋弯折示意如图1 所示。

图1 钢筋弯折示意图

施工现场问题二：部分预制叠合梁顶部预留箍筋加工成135°弯钩后形成了闭口箍。在施工现场预制构件吊装完成后，对框架梁顶部纵向受力主筋绑扎，受力主筋只能从框架梁侧面插入进去，由于受力主筋本身长度较长，或受附近框架梁交叉处的影响，受力钢筋插入极其不便。在图纸深化设计时，将受力箍筋一端做成135°角，另一端保留135°弯钩形状，形成开口箍形状，保证框架梁上部受力纵筋可以顺利插入，如图2 所示。

图2 闭口箍及开口箍示意图

2 预制外墙水平接缝节点连接及防水技术

预制外墙板底部与现浇混凝土楼板接缝处采用“内高外低”连接缝，将材料防水和构造防水进行结合。现浇混凝土顶部做成泄水坡和具有一定高度的挡水面，预制墙板下部外沿做成凸起的挡缝边坎，上下相互错开，缝内形成互相咬合形状；缝内形成的水平空腔，破坏了毛细管的作用，使预制外墙板面的积雨水不能侵入连接缝内部；当有少量雨水渗入缝内，雨水也不能突破有泄水坡面的挡缝边坎。材料防水是在预制外墙板内侧设置遇水膨胀止水条，并用聚合物砂浆封堵，在外墙外侧铺设发泡聚乙烯棒，并用硅酮密封胶封堵。预制外墙防水见图3 所示。

图3 预制外墙防水大样图

3 预制外墙板竖向接缝内嵌式企口连接及防水技术

预制外墙板与现浇混凝土的竖向连接缝主要存在于预制外墙板与现浇剪力墙柱之间。为使预制混凝土构件与现浇混凝土能更可靠连接，提高预制混凝土构件与现浇混凝土的整体性，采用了两种类型的企口连接方式。企口1是在预制混凝土构件拆分设计时将其整个结合面做成高差为5 公分带坡度的凹凸形状；企口2 则是在混凝土构件初凝前，采用高压水冲洗结合面，混凝土构件在高水压的冲刷下，两侧形成深至4mm 的凹凸水洗面，从而形成“蜂窝状”水洗面企口。现浇混凝土连接面通过定型模板形成与企口1、2 相对应的形式，预制混凝土构件与现浇混凝土因此连接质量紧密可靠。现场施工时应注意，在浇筑混凝土之前，应将预制混凝土构件结合面冲洗清理干净，并浇水湿润，以提高预制混凝土构件与现浇混凝土结合面的粘结力。

外墙表面采用超高性能水泥基材料（UHPC）涂刷防渗，企口面采用轻质无机疏水材料涂刷防渗，共同构成了预制外墙多道防水渗漏策略。经过试验测试对比，选择的UHPC 具有致密的微观结构，经过试验测试，渗水等级达P10，满足作为防渗材料的要求；选择的轻质无机疏水材料进行企口面涂刷，该材料具有化学和物理疏水功能，采用了低能耗煅烧黏土基水泥材料，微观结构致密且材料微观表面经过表面处理生成类似于荷叶表面的“激凸”形貌，能够主动实现疏水防渗功能，阻断了由于外墙封堵防水失效后自由水渗透传输至内墙的通道。经过试验测试对比，接触角＞90°。

4 主要施工工艺

4.1 UHPC 作为外墙防水材料工艺

①外墙表面预处理。用钢丝网刷子将墙面基层的杂质清除干净，将松散及破损的混凝土剔掉，同时剔除鼓包。对需涂刷墙体表面拉毛并作粗糙面处理。②采用预先拌制好的UHPC 进行涂刷，为保证涂层具有较好的刚度和普通混凝土具有良好的界面粘结，涂刷厚度不宜小于5mm，一方面达到修补功能，另一方面使外墙表面形成致密的防水层。③抹好后应当进行压实、压光和湿条件养护，从而使之与基层之间紧密结合。

4.2 企口表面处理

企口表面杂质清除干净后，采用预先拌制好的轻质无机疏水材料进行涂刷，一方面达到修补功能，另一方面使企口表面形成致密的疏水层，实现主动防水，抹好后应当进行压实、压光，从而使之与基层之间紧密结合。

5 内嵌式企口连接性能数值模拟分析

考虑风荷载作用，本工程对预制外墙在风荷载下的工作性能进行了有限元数值模拟分析。计算分析软件采用有限元软件ABAQUS，建立了两层典型的外挂墙板模型。

5.1 模型连接

采用分离式建模，混凝土与钢筋分别采用实体单元和桁架单元。钢筋与混凝土相互关系采用Embeded 处理，墙挂板、构造柱及楼板、墙挂板与混凝土坐浆垫条之间采用Tie 连接；上下墙挂板之间采用通用接触Contact。图4 给出了有限元模型。

图4 墙板模型和细部构造

5.2 材料选用

按设计的要求，预制墙挂板采用C40 混凝土，构造柱、楼板采用C30 混凝土。纵筋、部分箍筋采用HRB400，拉筋、部分箍筋采用HPB300 进行足尺建模。

5.3 材料本构模型

钢筋本构模型采用简化三线段模型，C30、C40 混凝土受压本构模型采用混凝土塑性损伤模型。

5.4 风荷载计算

根据工程概况，楼层总高度H 近似取100m，楼宽近似取32m。C 类地面，95m 风压高度变化系数 μz=1.465。墙挂板正面迎风为最不利工况，风荷载体型系数 μs=0.8。贵阳市10 年一遇基本风压 ω0=0.20kN/mm2；深圳市50 年一遇基本风压 ω0=0.30kN/mm2。10 年基准期脉动增大系数ξ=1.35；50 年基准期脉动增大系数ξ=1.41。

①10 年基准期风振系数：

βz=1+1.35×0.49×0.95/1.465=1.43

②50 年基准期风振系数：

βz=1+1.41×0.49×0.95/1.465=1.45

因此对应的10 年基准期对应风压：

ωk=βzμsμzω0=1.43×0.8×1.465×0.2=0.335kN/m2

50 年基准期对应风压：

ωk=βzμsμzω0=1.45×0.8×1.465×0.3=0.510kN/m2

5.5 结果分析

图5 和图6 分别给出了墙板在不同风荷载工况（50 年一遇和10 年一遇）作用下的应力云图结果，可以发现在对应风压作用下，墙面最大应力很小，仅为0.2MPa，处于弹性阶段，钢筋应力仅为1.2MPa，远远小于屈服强度。图7和图8 分别给出了墙体企口位置的位移云图。最不利不发生在企口位置，而是在墙板跨中位置，仅约为0.1mm。水平企口结合面协同工作，变形更小，仅为0.013mm。可以说明墙挂板在10 年、50 年一遇的风荷载下变形非常小，挂板具有足够的刚度保证墙板在设计年限中正常工作。在雨水冲刷下很难进入企口结构内部，配合UHPC 外墙防水和企口部位材料疏水功能，在南方沿海地区风荷载和雨水冲刷下，所提出的结合企口结构和高性能材料综合使用方案，节点处连接质量和防渗性能良好。

图5 50 年一遇风压下墙板应力云图

图6 10 年一遇风压下墙板应力云图

图7 50 年一遇风压下墙板竖向企口变形

图8 50 年一遇风压下墙板水平企口变形

6 总结

内嵌式节点连接及防水施工技术的应用和发展为建筑外墙防水提供了技术支撑及保障，通过这些新技术的应用提高了建筑的防水防渗性能，有效延长建筑物的使用寿命和确保质量。在对现有预制外墙节点连接及防水施工技术进行分析的基础上，结合实际工程经验，对预制外墙防水的相关知识和实际操作进行了总结和归纳，有望为预制外墙防水的设计及施工提供参考。