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非洲援建工程屋面防水問題研究

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  從50年代以來,為發展中非友誼,我國在非洲地區先后援建了一批工程項目。從總體上說,其設計、施工水平很高,為國家爭得了榮譽,為外交工作做出了貢獻。但幾十年的工作中,也出現了一些質量問題,其中一個帶有普遍意義的是屋面滲漏。筆者參加了剛果(金)人民宮維修項目的監理工作,對屋面產生漏水的原因進行了認真的調查研究,并結合非洲地理氣候特點和援外工程的特殊性,對如何做好屋面防水設計、施工和已建工程屋面防水維修問題進行了探討。筆者認為,上述工作在非洲援建工程中有著普遍意義,特撰寫本文,希望對今后的援建工作有所幫助。

  一、剛果人民宮的屋面漏水的部位和原因

  剛果人民宮位于金沙薩市林格瓦納區,是剛果舉行重要國事活動的政治性建筑物。占地18公頃,總建筑面積62500平方米。含3500人大會堂一座,480人座國際會議廳一個,800人座電影廳一個,800人座宴會廳一個,各省市宴會廳9個,總統套房一套及其他辦公、服務用房。鋼筋混凝土結構。人民宮由我國政府援建,北京建筑設計研究院設計,北京住宅建設總公司承建,1979年交付使用。考察報告認為:漏雨的原因是“主樓屋面由于長期無人清理,加之防水材料瀝青卷材老化,造成嚴重的屋頂排水不暢,雨水口堵塞及雨水排水坡向反向問題,由此造成室內大會堂、宴會廳、省市廳等多處漏雨。主樓屋面由伸縮縫分成8段,伸縮縫處鍍鋅鐵皮蓋板由于人員上屋頂長期踩踏造成鐵皮變形密封不嚴而漏雨。”因此,設計上采用保留大會堂銅皮坡屋頂,拆除其他屋面的全部三氈二油加豆石保護防水層和上蓋的大波石棉瓦隔熱層,更換為APP新型防水卷材,重做隔熱層。

  維修工程開始后,拆除了所有的防水層以上的架空隔熱層,發現考察報告由于工作深度不夠對漏水的部位和原因認識存在較大偏差。根據現場觀察與研究,發現原屋面防水層在大面積的屋面沒有存在滲漏現象。漏水全部集中在變形縫、檐口下部和銅瓦的大會堂宴會廳墻面。據現場觀測,原防水層采用玻璃布瀝青油氈的防水層,胎質為玻璃絲布,瀝青厚度達8--10毫米,沒有老化和開裂現象。分析:一是當年用材和施工質量良好,二是架空的大波隔熱石棉瓦對防水層起到良好保護作用,二十年后防水能力仍然沒有損壞。因此,大屋面不需要拆除重修。實際漏水通道有三:變形縫、檐口、銅瓦屋面。變形縫的漏水原因是當時施工變形縫時沒有給油氈留下變形的余地,采用全粘法,變形時拉裂,而上蓋的銅瓦蓋板沒有咬口,造成水從銅瓦接縫滲入而防水失敗。檐口漏水是由于反梁過多將檐口分成多塊,部分找平層坡度不夠,局部有倒坡等造成排水不暢,引起檐口積水,局部綠豆沙保護層脫落引起防水層老化,因而發生滲漏。銅瓦漏水主要是由于戰亂時槍彈在銅瓦上打出洞來,以及少數固定螺栓松脫造成漏水。

  二、非洲屋面防水設計要點

  與國內一般屋面防水設計相比,非洲援建工程的屋面防水設計應注意以下幾個問題:

  1、建筑物類別高,防水重要程度高。由中國政府援建的項目均為當地極為重要的工業與民用建筑,一旦發生滲漏,會造成嚴重的政治影響。如剛果人民宮,是剛果國家主要政治活動中心,外觀氣勢雄偉,內部裝修高檔,而滲漏發生后大會堂與宴會廳吊頂和墻面發霉發黑,外立面檐口下水跡發黑,對人民宮的形象產生很壞影響。多哥會議大廈也是這樣的政治性建筑。援建的體育場、學校、醫院等公共建筑也多為當地標志性建筑,一旦發生滲漏,嚴重影響我國的國際形象,影響發展與受援國的外交關系。因此,必須把屋面防水設計作為政治問題對待,在思想上高度重視,嚴格按屋面工程技術規范設計。屋面防水等級不得低于二級,要求二道或三道防水。

  2、暴雨強度大,雨量集中。與國內的大部分地區氣候條件不同,非洲沿海平原和盆地多為熱帶季風氣候,暴雨強度大,雨量集中,對屋面排水要求高。非洲當地建筑很少有平屋面,大多為坡度大于30度的坡屋頂,采用金屬屋面或大波石棉瓦防水,金沙薩的大教堂等空間較大的建筑也都是這樣,其主要原因就是排水。因此,根據氣候特點,屋面防水設計應防排結合,以排為主。盡可能采用坡屋面,盡可能采用外排水。天溝、檐溝、水落管的排水量計算應以當地最大降雨量確定。建議采用30分鐘暴雨強度確定排水量,而不是通常的每小時降雨強度。為加快雨水排泄,平屋面坡度宜大于2.5%,檐口坡度宜大于1.5%。屋面應盡可能少的布置反梁,盡可能做到每個區格獨立排水,不共用排水口和雨落管。

  3、非洲地區天氣炎熱,紫外光強烈,防水材料容易老化,常常是漏水的重要原因。首先,從材料的選擇方面,必須考慮材料的特點及適應范圍。以卷材為例,不應選用石油瀝青紙胎油氈,應優先選用耐熱耐老化的新型防水卷材如APP改性瀝青防水卷材或氯化聚乙烯防水卷材。第二,剛柔結合,上剛下柔。以前的屋面防水層設計,一般是單一的剛性防水層或柔性防水層,建議采用下鋪防水卷材柔性防水,上做細石混凝土剛性防水的兩道防水,利用柔氈延伸性強,適應變形能力強的優點,克服其耐熱性差、易老化的缺點,利用混凝土耐久性好、耐穿刺能力好的優點,克服其拉伸性差、適應變形能力弱的缺點。大大提高屋面的整體防水功能。第三,兩道防水時材料的選擇,當上層選擇APP改性瀝青卷材時,下層宜選擇防水涂膜,或易于熱熔的SBS防水卷材。人民宮選擇兩層APP卷材,施工難度大,也造成材料性能的浪費。第四,重視隔熱層的保護作用。架空隔熱層一方面降低了防水層表面溫度,減少了紫外線直射,另一方面減少了人員踩踏、流水沖擊對防水層的破壞,起到了顯著的保護作用。

  4、重視屋面防水節點設計,注意施工的可行性和工藝的合理性。實踐經驗告訴我們,房屋的滲漏經常出現在天溝、檐口、變形縫、女兒墻、出屋面管道等地方。因此,在屋面防水設計中,應增加關鍵部位的施工詳圖。注意在這些部位采取多道設防,節點密封。與防水層關系最密切的找平層設計,應詳細繪出坡度和排水方向。剛性防水層注意與基層的分離、注意予留分倉縫,避免和減輕荷載變化、混凝土收縮、溫度應力等對防水層的影響。

  三、卷材防水屋面施工應注意的幾個問題

  卷材防水屋面是應用最廣泛的一種屋面防水做法,人民宮屋面即為卷材防水屋面。筆者在實踐中總結出以下幾個方面的問題,應引起施工人員的重視。

  1、找平層的坡度及其控制

  找平層是卷材防水層的基礎,也是屋面排水的控制因素。用水泥砂漿找平時,配合比一般為1:2.5~1:3;厚度以基層而定,基層為現澆板時,15~20mm,基層為預制板時,20~30mm。找平層的坡度由設計確定,一般宜大于2.5%。找平層的分格縫應留在板端縫處,間距不大于6米,縫寬20mm,泛水處圓弧半徑為50mm(APP卷材防水)。當找平層為細石混凝土時,混凝土強度不低于C15,表面不得有酥松、起砂、起皮現象。

  2、熱熔法與冷粘法

  熱熔法指用火焰加熱器熔化防水卷材底部的熱熔膠進行粘貼。其施工程序為:基層檢查清掃、節點密封處理、附加層鋪設、定位試鋪、加熱底熔膠滾鋪、滾壓排氣、加熱搭接縫熱熔膠、搭接縫粘合排氣、密封膠封搭接縫邊、收頭固定密封、清理檢查修理。其技術要點是加熱均勻,熔融至亮黑色為度,立即滾鋪,滾壓排氣使之平展粘牢,搭接部位溢出熱熔膠后隨即刮封接口。

  冷粘法指用膠粘劑進行卷材與基底、卷材與卷材的粘結,不需要加熱的施工方法。其施工程序為:基層檢查清掃、節點密封處理、涂刷冷底子油、定位試鋪、卷材反面涂膠、基層涂膠、卷材粘貼滾壓排氣、搭接面清理、搭接縫涂膠、搭接縫粘合滾壓、搭接縫口密封、收頭固定密封、清理檢查修理。其技術要點是涂刷膠粘劑均勻、不漏底不堆積,控制涂膠后的粘合時間,滾壓、排氣、粘牢,溢出的膠粘劑隨即刮平封口。

  3、防水卷材的鋪貼方向與搭接

  防水卷材鋪貼前,應先檢查找平層含水率,即用油氈鋪放在找平層上,爆曬4小時,翻開表面無水珠為合格。鋪貼大塊屋面時,鋪貼方向應平行屋脊,鋪貼天溝、檐溝時,應順天溝方向鋪貼。疊層鋪貼時,不得互相垂直。APP改性瀝青卷材的搭接寬度,滿粘法不小于80mm,條粘和空鋪法不小于100mm。搭接縫應順流水方向,天溝、檐溝處應將搭接縫留在屋面或天溝側面,不宜留在溝底。

  4、卷材收頭的處理

  卷材收頭是防水的關鍵部位,處理不好容易張口、卷邊、脫落。因此,必須做到固定、密封。在女兒墻和立面墻體上,可采用予留凹槽、抹出斜坡、將卷材粘貼到斜坡上、用壓條和水泥釘釘入凹槽固定、再用密封膠封口、水泥砂漿抹平。混凝土墻不好留凹槽時,可采用將卷材粘貼在墻上、用壓條和水泥釘釘壓、卷材上口用密封膠封嚴、上面用鍍鋅鐵皮保護的方法處理。

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