预铺反粘防水卷材外防内贴法在工程中的应用

董朝阳,周千帆,罗兴国,朱翔凌,罗 涛,吕锡鼎

(中建宏达建筑有限公司,北京 100075)

1 工程概况

天津中信城市广场三期B地块项目位于天津海河东路毗邻2条主干道。建筑面积约为37万m2,地下4层,基础埋深20m,属于深基坑危大工程。该项目邻河而建,采用围护桩、地下连续墙混合式围护结构,辅以混凝土围檩、混凝土支撑、钢管撑等支撑方式。地下结构防水面积约为8万m2。

该项目属沿河商业建筑,地处市中心城区繁华地段,紧邻海河,周边建筑物密集,建筑轮廓线距红线距离短。鉴于项目特性,采用垂直开挖方式进行基础施工。

2 工程难点分析

因基坑外侧采用围护桩及地下连续墙混合式围护结构,外部基本无作业空间,故地库外墙考虑使用单侧支模方式进行施工(见图1)。结合现场外墙防水基层面不平整现状,要求防水卷材具有一定延展性、耐水隔水性、温度稳定性、材质抗滑移力学等性能。在项目原设计图纸中,外墙防水采用水泥基渗漏结晶防水涂料+钢筋混凝土内掺水泥基渗透结晶型防水涂料形成的结构自防水侧墙施工工艺。该工艺无法满足项目基坑垂直开挖的地下侧墙对防水结构的施工要求。因此“全包式”“预铺反粘式”“外防内贴式”地下结构侧墙防水施工理念应运而生。项目桩间土砌筑挡土墙后防水基层情况如图2所示。

图1 项目单侧支模外墙防水基层情况

图2 项目桩间土砌筑挡土墙后防水基层情况

3 新型HDPE合成高分子防水卷材设计思路

在施工地下室基础阶段,传统卷材会伴随垫层下沉,导致防水层与结构底板脱离,形成空腔,从而造成基础底板迎水面四处窜水,防水层整体失效的现象。地库外墙防水施工操作空间小,且基层面不平整,无法按设计要求的防水材料进行底板和外墙防水施工。传统防水卷材施工弊病如图3所示。

图3 传统防水卷材施工弊病

受限于基础底板和外墙的各种因素,防水层应具备的特点为:①与垫层不粘连,与底板向上满粘;与外墙基层面贴合,与外墙混凝土面向内反粘;②工人施工时不粘脚,方便工人在卷材上行走,绑扎钢筋等;③浇筑完成基础和外墙混凝土后,卷材与基础底板及外墙面粘接性能好,能形成整体防水系统;④材料耐穿刺,受到外力作用时不宜破裂,能承受一定荷载、应力变化;⑤卷材在被水浸润后,防水性能长期保持不变。根据项目特性,理论上需从提升防水卷材抗撕裂、耐穿刺、伸长率等性能满足该项目防水施工要求。

针对工程特点,拟采用如下技术措施保证防水系统整体稳定性。

1)对支护墙进行抹面找平处理(保证竖向平整),以消除曲面沉降剪切破坏。

2)采用机械固定措施(金属垫片、压条及耐腐蚀螺钉),点式加强防水系统与支护墙的结合(挂铺固定),保证系统抗混凝土浇筑振捣损伤性能。

3)采用反粘法施工,保证防水系统与后浇混凝土的结合,防止发生窜水现象。

4 HDPE卷材组成成分及材料性能

基础防水工程采用新型HDPE合成高分子防水卷材(简称“HDPE卷材”),包含P类塑料类、R类橡胶类、PY改性沥青类3种。HDPE预铺反粘卷材属于P类塑料类,HDPE即为高密度聚乙烯。HDPE预铺反粘卷材由3层构成:下层为HDPE高密度聚乙烯片材(厚度通常为0.9mm),中层为热熔压敏胶层(厚度约为0.3mm),上层为防粘颗粒层(不计入卷材厚度)。施工时,应使覆砂面朝向混凝土结构层。HDPE预铺防水卷材与混凝土结合方式主要有物理层面和化学层面。HDPE卷材表面石英砂颗粒层与混凝土水泥浆形成凸凹咬合面从而形成物理结合层。HDPE卷材中间层热熔压敏胶在压力下与混凝土溶液发生一定当量的化学反应,从而形成化学结合层。化学反应方程式为:Ca(OH)2+2CH2=CH-COOH→(CH2=CH-COO)2Ca+2H2O。生成的丙烯酸钙盐与混凝土中的钙离子(Ca2+)发生络合形成新的化学键,牢固地粘附在混凝土表面。这是与混凝土表面粘接强度大于胶层自身内聚力的原因。不同卷材对比如图4所示。

图4 不同卷材对比

HDPE卷材与砂面SBS卷材后浇剥离试验结果表明,HDPE卷材在1.0MPa压强下开始渗水,砂面SBS卷材在0.3MPa压强下开始渗水。根据试验结果可知,HDPE卷材与混凝土的结合更牢固。HDPE卷材性能测试如表1所示。

表1 HDPE卷材性能测试

由表1可知:

1)拉伸性能 膜断裂伸长率横向为845%,纵向为685%;拉力横向为 1 002N/50mm,纵向为 1 010N/50mm; 拉伸强度横向为26.4MPa,纵向为27.0MPa。卷材间(搭接边)剥离强度浸水处理为0.9N/mm。

2)热老化性能 伸长率保持率横向为107%,纵向为105%;拉力保持率横向为96%,纵向为105%。胶层-23℃,无裂纹。

3)不透水性能 卷材在0.3MPa压力下,120min,无透水现象。

4)抗窜水性(水力梯度) 0.8MPa/35mm,4h不窜水。

5)耐热性能 80℃下,2h,卷材无滑移、流淌、滴落。

通过HDPE卷材与传统卷材撕裂试验及材料各项性能试验结果对比(见表2),最终选用HDPE卷材作为本工程基础及外墙防水施工主要材料。

表2 HDPE卷材与传统卷材性能对比

5 HDPE卷材施工控制要点

高分子自粘胶膜防水卷材与基础底板垫层采用空铺施工工艺,在已处理过的基层面上,按卷材尺寸,留出搭接缝宽度,卷材长边搭接宽度≥70mm,短边采用对拼粘接施工做法,按卷材标注的基准线进行卷材大面铺贴施工。

5.1 桩头部位防水处理

根据桩身结构密实情况,若有破损部位先进行修补,然后采用水泥基渗透结晶型防水涂料+聚氨酯防水涂料或密封胶的复合防水做法。桩头基层潮湿时,卷材收头采用聚合物防水砂浆密封处理(见图5)。

图5 桩头部位防水处理节点

5.2 阴阳角细部处理

平立面交接处无需做防水附加层,承台基坑阴阳角(此处阴阳角指三维交叉部位)在防水层施工中,数量诸多,是防水层薄弱部位之一。该处通常做法是由施工作业人员现场裁剪和安装,利用裁剪好的防水卷材在相应部位进行处理(见图6)。

图6 阴阳角细部处理

5.3 承台及集水井部位防水层机械固定

在距卷材边缘10～20mm内,每隔400～600mm(或依据设计规定)进行钉压固定,根据基层平整情况,可在适当部位增加固定点(见图7)。揭开搭接边缘部分隔离膜,进行长边搭接,搭接宽度≥70mm(盖住固定钉,完成后表面应无明钉),利用压辊压实立面搭接边重叠部分,确保卷材完全粘结并粘牢。

图7 承台及集水井部位防水层细部处理

短边搭接宽度为80mm,采用对拼粘接胶带将相邻2幅材料搭接边齐头压实粘接在一起形成完整连续的防水层。卷材接缝有翘边现象时,采用配套盖口条沿翘边对中粘贴压牢。卷材固定在底板保护墙上时,在其上端部的卷材采用临时性固定后还应预留200～300mm长度,以便于防水层端部固定在结构墙体上。卷材收在立墙上,端部机械固定,并用配套的密封材料密封。

5.4 双侧支模外墙部位细部处理

外墙防水施工时,底板与侧墙防水卷材接茬搭接收口的处理尤为重要(见图8)。HDPE卷材与常规防水卷材要求不同,无需做防水附加层,底板卷材甩茬处采用临时性固定后还应预留200～300mm长度,且需做临时保护,和侧墙防水层交圈,交圈宽度≥150mm。

图8 外墙部位竖向防水节点示意

5.5 单侧支模外墙部位细节处理

单侧支模外墙部位立面防水卷材施工时,在粘边位置距离卷材边缘10～20mm范围,每隔 400～600mm 进行机械固定(大面固定使用金属垫片,卷材收头采用金属压条),根据基层平整情况,可在适当部位增设固定点。在预定挂铺点处用射钉或水泥钉固定固定件,然后铺设HDPE卷材(见图9)。防水卷材铺设时将搭接边重叠,压实重叠部分确保卷材完全粘结并粘牢。铺贴后卷材应平整、顺直。搭接尺寸正确,不得扭曲。

图9 单侧支模外墙部位防水细部处理节点

5.6 底板后浇带防水节点处理

底板后浇带需考虑抗地下水压及后期浇捣混凝土时的清理保护问题,可采取增加承压钢板、外贴式止水带或混凝土保护层(见图10)。后浇带部位需要施作1道防水加强层。

图10 底板、外墙后浇带部位防水构造

6 HDPE卷材成品保护及与传统卷材优劣势对比

1)基础钢筋吊放时,需在吊装部位放置垫板,防止钢筋头戳破底板防水卷材。

2)基础钢筋绑扎时,严禁工人随意拖拽钢筋,造成防水卷材磨损破裂;绑扎时轻拿轻放。

3)基础底板焊接作业时,在电焊区域底部放置防火隔离垫板,防止焊渣掉落,烫伤卷材。

4)基础施工作业人员严禁穿钉鞋,严禁使用尖锐工具敲打破坏卷材。对于已损坏的部位采用红笔标记,方便后期检查维修。

HDPE卷材与传统卷材优劣势对比如表3所示。

表3 HDPE卷材与传统卷材优劣势对比

7 结语

基础底板和外墙防水是一个系统性防水工程。防水施工前的地质环境好坏、防水结构设计强弱、防水材料选择、防水施工工艺技术应用等都将影响最终防水施工效果。目前,HDPE合成高分子防水卷材因其良好的防水和经济效益,在地下防水工程中得到了广泛应用。