乌鲁木齐幸福堡被动房建筑屋面防水改造技术

2021-12-23吴季岭陈淑娟

城市建筑空间 2021年11期

吴季岭，杨申，陈淑娟，祁飞

（1.新疆建设职业技术学院，新疆乌鲁木齐 830054；2.乌鲁木齐金雨伞防水材料有限公司，新疆乌鲁木齐 830014）

1 工程概况

幸福堡位于新疆乌鲁木齐市天山区幸福路，建于2014年，框架-剪力墙结构，建筑面积为7 667.9m2，地下2层，地上6层，按照德国标准对该建筑定义的被动式建筑面积为4 316.6m2，总建筑高度23.40m，建筑体形系数为0.23，建筑耐火等级为二级，建筑工程等级为二级，地下室耐火等级为一级，抗震设防烈度8度，屋面防水等级为Ⅱ级。

该建筑是在德国海德堡能源与环境研究所提供的技术支持下，中德两国进行技术合作，由乌鲁木齐高新技术产业开发区大成实业有限责任公司投资建设的建筑节能示范性工程，且为中亚地区严寒干热气候条件下首栋接近零能耗的标志性建筑，获得德国被动式建筑认证证书，也是我国第4栋获得此证书的工程。

起源于德国的被动式建筑是通过保温和密封技术，营造与外部相对隔绝的空间，将阳光、地热、家用电器甚至人体产生的热量，通过能量交换设备回收和再利用的节能建筑。因此，该建筑不需要主动供热制冷，几乎不需要外界能源，以非机械电气设备干预手段降低建筑能耗，如幸福堡就采用了建筑朝向合理布置、遮阳设置、建筑结构保温隔热及集中太阳能生活热水系统等节能技术。幸福堡自运营以来，达到预期建筑节能效果。

但该建筑屋面防水工程仅使用2年发生严重渗漏，朝南向多间房屋天花板由此损坏，影响顶层正常使用。因此，2017年业主决定对幸福堡屋面防水进行修缮改造。

2 屋面漏水原因分析

2.1 气候因素

乌鲁木齐气候分区属于严寒地区，由于天山屏障，冷空气常年滞留在盆地内，每年约有5个月的积雪时间。尤其在冬春交替时节，屋面冰雪不断融化，昼夜温差大，白天雪水部分消融，夜间又冻成薄冰，屋面常为冰雪水叠加，致使排水系统无法实现畅通。长期堵塞和积淤造成屋面严重浸泡，当防水卷材施工黏结的胶粘剂遇到融雪的潮湿环境，会出现剥离脱落现象，与层面形成窜水层，导致屋顶严重渗漏，天花板起皮或脱落。

2.2 原屋面防水工程缺陷

1）防水材料据现场考察，该建筑原屋面防水材料选用SBS改性沥青耐根穿刺防水卷材，其自身材质较硬，阴阳角部位翻边难以施工，无法实现满粘效果；其次，对搭接边处也无法实现完全密封黏结；加之长期受干燥寒冷空气影响，温差变化大，卷材更易发硬变脆而产生裂缝，同时，极易产生黏结层空鼓现象，导致雨、雪水由裂缝流至天花板而产生漏水现象。

2）施工工艺从施工角度来看，由于SBS改性沥青防水卷材热熔工艺既不符合绿色环保要求，又易引发火灾等安全事故，而且漏水部位无法根除，不能彻底解决屋面漏水问题，重者对建筑本身造成严重危害，后期维修也会因找不到漏水源头而造成维护成本巨大。同时，2021年住房和城乡建设部发布《房屋建筑和市政基础设施工程淘汰危及生产安全施工工艺、设备和材料目录（第一批）（征求意见稿）》中，已将沥青类防水卷材热熔工艺列入其中。

2.3 设备基础阴阳角开裂

由于幸福堡节能设计采用集中太阳能生活热水系统，所以须在屋顶安装24组热管真空管太阳能集热器，每组16根集热管，面积为4.31m2，以满足生活热水供应。因此，屋顶固定太阳能集热器等设备基础的阴阳角、管根部位成为防水薄弱环节，成为防水改造工程不容忽视的关键节点。

3 屋面防水改造工程技术方案

3.1 防水材料

3.1.1 材料选择原则

1）屋面防水属于外露型使用的防水层，应选用耐紫外线、耐老化、耐候性好的防水材料。

2）针对上人屋面，应选用耐霉变、抗拉伸强度高的防水材料。

3）由于长期处于潮湿环境，应选用耐腐蚀、耐霉变、耐穿刺、耐长期水浸等性能的防水材料。

3.1.2 材质比选

根据以上原则，本工程选用CPS反应粘结型高分子湿铺防水卷材（以下统称反应粘高分子湿铺防水卷材）和CPS防水密封膏（以下统称防水密封膏），该材料具有以下优势。

1）黏结力强该材料不仅具有物理吸附和卯榫作用，而且在深入基层的卯榫部位产生化学键合作用，使卯榫和化学交联2种作用协同进行，黏结更牢固，即使卷材表层发生破坏，黏结基面的界面也不会因受损而产生窜水、漏水现象。

2）黏结持久由于是通过相应专利技术产生的黏结，在卯榫部位存在化学交联协同黏结作用，不会受湿热循环、水汽溶胀、基层运动的影响，粘附效果持久，可使卷材的防水寿命与主体层相同。

3）特有的蠕变功能反应粘高分子湿铺防水卷材具有无疲劳的蠕变功能。当施工后的卷材与基面黏合的改性沥青随基面任意运动，而基面以上的改性沥青、胎体、隔离膜等几乎静止，从而避免因基面运动、开裂而导致对卷材的破坏。

4）无缺陷接边当采用湿铺时可直接采用水泥浆料湿铺接边，卷材与水泥融为一体，实现无缺陷接边，保证防渗漏预期效果。

5）黏结刚柔相济该材料与基层是通过物理吸附和卯榫作用形成柔性黏结，以消除由于基层变化产生的应力，而通过化学键产生的刚性黏结使界面层具有足够的黏结强度，可有效抵抗外界的温度应力、应力集中等产生的破坏。

3.2 改造技术

1）如果采用将原屋面防水层铲除，将涉及重新施工保温层的问题。这不仅提高修缮成本，而且无法确保改造后的保温层可实现原有屋顶节能效果。经方案比较，针对实际情况，选择直接在原有屋面上经清理找平做“防水层+保护层”的方案，以实现防水和保温双重效果。

2）为达到屋面与防水层有效黏结，创新采用“防水密封膏预处理+大面积2层反应粘高分子湿铺防水卷材+细部节点防水密封膏增强处理”的联合工作模式；另外，为防止紫外线照射而老化及耐久性降低，针对上人屋面专门设置“网格布＋抗裂砂浆抹面”的特殊保护层措施。

4 屋面防水改造工程施工

4.1 施工流程

根据技术方案，防水改造工程施工流程：清理原屋面杂物，冲洗并修补凹凸平整基层→1.2mm厚防水密封膏预处理（包括细部节点专门处理）→2层1.5mm厚反应粘高分子湿铺防水卷材铺设→所有搭接边涂抹防水密封膏黏结→细部节点防水密封膏再涂抹增强处理→网格布铺设加5mm厚抗裂砂浆保护层。为满足业主对屋面防水的要求，本工程针对屋面防水改造工程进行闭水试验，水层深200mm，浸泡48h以上，无渗漏现象。

4.2 反应粘高分子湿铺防水卷材施工工艺

1）平面基层处理清理并冲洗原屋面，以形成防水施工基层表面，并将突出物等异物清除干净，修补凹凸不平处；基层应达到坚固、平整、洁净、无起砂、无空鼓、无开裂、无浮浆的基面；若基面须洒水充分润湿，有明水和积水要及时扫除。

2）防水密封膏预处理对屋面所有设备基础阴阳角、女儿墙阴角、管根等细部节点用防水密封膏进行涂抹增强处理；对整个屋面大面积涂抹防水密封膏，厚度1.2mm。

3）定位、弹线、试铺在预处理过的表面，根据现场状况，确定卷材铺贴方向，在基层上弹出基准线，基准线之间的距离为一幅卷材宽度（即1 000mm），按照所选卷材的宽度留出不少于80mm搭接缝尺寸，依次弹出，以便按此基准线进行卷材铺贴施工。

4）水泥素浆配制水泥素浆一般按水泥∶水=2∶1（质量比）配制，先按比例将水倒入原已备好的搅拌桶内，再将水泥放入水中，浸泡15～20min并充分浸透后，采用电动搅拌器搅拌均匀成腻子状即可使用，高温天气或较干燥基面可加入水泥用量1‰～4‰的建筑胶粉拌匀后使用。

5）刮涂水泥素浆水泥素浆厚度视基层平整情况而定，一般为1.5～2.5mm，过薄达不到最优黏结效果，过厚则水泥素浆堆积宜开裂。刮涂时应注意压实、抹平。刮涂水泥素浆的宽度比卷材的长、短边各宜宽100mm，并在刮涂过程中注意保证平整度。

6）防水卷材大面积铺贴反应粘高分子湿铺防水卷材大面积铺贴2层构造做法，第1层铺贴采用1.5mm厚反应粘高分子湿铺防水卷材（双面粘），即湿铺法。防水卷材大面积铺贴应将涂满素浆的卷材一端抬起回翻铺贴于基层上，并从中间向两边用辊压排出空气，以防空鼓。

7）铺贴下一幅卷材所有搭接边涂刷密封膏密封；将卷材对齐基准线，保证卷材搭接尺寸可靠。卷材长短边搭接宽度不少于80mm，相邻两幅短边搭接缝应错开卷材幅宽1/3以上。铺贴方法与上一幅相同，铺贴时应注意：①长边搭接时需将上下层防水卷材长边搭接处的隔离膜撕掉，刮涂水泥素浆铺贴接边；②短边搭接时需将上下层防水卷材短边搭接处的隔离膜撕掉，刮涂水泥素浆铺贴接边。

8）成品养护防水层铺好后，在搭接边处涂刷1层防水密封膏增强处理，并晾放24～48h，一般情况下，环境温度越高所需时间越短。高温天气防水层暴晒时，可用遮阳布或其他物品遮盖。

9）保护层施工水泥固化、卷材黏结牢固后，避免卷材暴晒，尽快实施抗裂砂浆加网格布保护层的施工。

4.3 细部节点防水密封膏的增强处理

幸福堡的屋顶有太阳能集热器设备的基础、女儿墙、伸出屋面的管道等与屋面连接的多处细部构造，特别是设备基础的阴阳角、管根阴角、女儿墙阴角等均为防水卷材不易施工的关键节点部位，其中阴角部位是防水施工难点。以下以管根阴角为例，进一步阐述细部节点部位防水构造做法。

当施工遇到管根节点时，在原屋面找平并经防水密封膏预处理后，必须对管根细部进行专门处理。具体做法为：①首先对管根角落涂抹防水密封膏，采取封堵措施；②接着沿阴角的立面、平面各涂抹厚1.2mm，长250mm的防水密封膏；③大面积铺贴2层1.5mm反应粘高分子湿铺防水卷材；④对所有带阴角的细部节点，按照第②步要求进行防水密封膏涂抹增强处理；⑤铺设网格布加5mm厚抗裂砂浆抹面保护层。具体做法如图1所示。