上海地區裝配式住宅預制外墻與現澆混凝土豎向防水技術

周 淵

（上海城建物資有限公司，上海 200438）

0 引言

隨著一帶一路戰略思想的提出，國家和地方政府層面陸續出臺支持和大力推動裝配式建筑的指導意見和行動計劃，明確提出了發展裝配式建筑的總體要求和重點任務等具體內容。2020 年，我國新建建筑中裝配式建筑占比以及常住人口在300 萬以上的城市占比均應達到15%以上[1]。

除國家層面提出大力發展裝配式建筑外，上海早在《上海市綠色建筑發展三年行動計劃（2014—2016）》、《上海市裝配式建筑2016—2020 年發展規劃》中提出，各區縣在供地面積總量中落實裝配式建筑的建筑面積比例在2014 年不低于25%，到2016 年外環以內新建民用建筑原則上全部采用裝配式建筑。裝配式構件一體化是目前國內裝配式建筑中運用最廣泛的一種構件形式，裝配式外墻構件可將建筑物的外窗以及外立面的保溫及裝飾層直接在工廠預制完成，不僅提高了建筑外立面的美觀度，而且提升了施工精準度和效率。但由于裝配式預制外墻構件與現澆混凝土連接處結構收縮時易導致冷縫，如處理措施不當，遇到極端天氣（臺風、地震等災害）極易出現結構變形、開裂和滲水等問題。

目前，上海地區在建的裝配式住宅預制外墻與現澆混凝土豎向防水接縫處通常采用柔性防水技術。近年來大量裝配式住宅建筑已投入使用，一般柔性防水材料設計有效年限遠低于建筑使用年限，一大批裝配式住宅預制外墻與現澆混凝土豎向接縫處已陸續發生滲漏水現象，需要反復維修和更換，后期維護成本明顯上升。

針對裝配式住宅預制外墻與現澆混凝土結構現狀，結合《上海市浦東新區裝配式住宅防水節點設計導則》相關規范要求，形成適用于上海地區裝配式住宅預制外墻與現澆混凝土豎向剛性結構自防水技術，以此改進柔性防水材料設計有效年限遠低于建筑使用年限的缺陷，使豎向剛性結構防水節點與建筑同壽命，有效提升整個外圍護結構的抗滲能力[2]。通過標準和提標（提高驗收標準）測試方案對裝配式住宅預制外墻與現澆混凝土豎向剛性結構防水進行現場噴淋檢測，評判裝配式混凝土預制外墻板內凹、外凸企口裝配手段的水密性能，并且通過極限狀態下的水壓噴淋，驗證2 種連接方式在極限水壓及噴淋時間的水密性能，進而驗證采用豎向剛性結構防水節點設計的有效性，為后續裝配式住宅發展提供技術支撐。

1 新型裝配式住宅預制外墻豎向剛性結構防水節點開發及實施

1.1 裝配式住宅預制外墻與現澆混凝土豎向剛性結構防水節點設計

1.1.1 常規豎向防水節點現存缺陷

現在普遍使用的預制外墻與現澆混凝土之間的結構關系存在以下兩方面缺陷。

（1） 預制外墻和現澆混凝土內側由防水橡膠條作為裝配式建筑外墻的防水措施，其主要運用后貼法或預嵌入法，在墻面之間十字接頭處的橡膠止水帶之外再增加一道聚氨酯防水，防止因為臺風天氣造成水體進入建筑內部。所采用的柔性防水材料的設計有效年限遠低于建筑使用壽命，無形中增加了后期維護成本。

（2） 預制外墻和現澆混凝土2種材料的水膠比、澆筑時間以及收縮率不同，在結合處容易形成收縮裂縫。現有技術的預制外墻與現澆混凝土的結合面平直通長，在強風天氣下，雨水容易受風壓作用，逐漸向室內方向滲入收縮裂縫，一旦內側混凝土發生開裂，將直接導致墻板防水失效，造成滲漏水現象。

1.1.2 豎向剛性結構防水節點設計思路

受到中國傳統榫卯結構的啟示，創新性地對裝配式預制外墻與現澆混凝土豎向防水節點設計了2 種預制外墻板的豎向剛性結構防水節點：1） 在原有預制外墻構件兩側迎水面增加內凹企口，如圖1所示；2） 在原有預制外墻構件兩側迎水面增加外凸企口，如圖2所示。

圖1 內凹企口局部示意圖（單位：mm）Fig.1 Partial schematic diagram of inner concave groove

圖2 外凸企口局部示意圖（單位：mm）Fig.2 Partial schematic diagram of outer convex groove

以上2 種裝配式預制外墻與現澆混凝土豎向剛性結構防水節點形式在傳統豎向防水節點結構的基礎上，在預制外墻構件兩側設計一種異形造型，增加通槽和反斜面（30 mm），預存一道減壓措施以及延長滲水路徑，以達到阻水效果。假設水受到風壓作用突破了外部的防水材料而向室內侵入，雨水到達反斜面時風壓已經大幅下降，風壓有反斜面阻擋，基本無法繼續對水持續施壓使其滲入內墻面。這2 種豎向節點（企口）設計都是通過確定企口反斜口斜率，來有效保證產品可靠性和工藝可行性，同時也降低運輸安裝損壞的風險率。

1.2 新型裝配式住宅預制外墻構件生產過程

依托前文設計開發的裝配式住宅預制外墻與現澆混凝土豎向剛性結構自防水技術，根據某工程項目預制外墻構件深化圖紙尺寸和要求，從模具優化及拼裝、預制外墻構件制作、養護、脫模、吊裝、儲運以及成品保護等模擬生產全過程進行質量控制。

1.2.1 模具優化及拼裝

本文研究開發的豎向剛性結構防水節點屬于行業內首創新型自防水技術，而常規預制外墻構件的模具存在脫模難、易損壞等缺陷。基于豎向剛性結構防水節點的結構特性，對常規模具構造進行優化。內凹企口與外凸企口專用模具如圖3和圖4所示，有效解決了脫模斜度不足、鋼筋尺寸偏差和節點構造復雜等因素造成的脫模困難問題，避免了構件的外觀相關質量問題。

圖3 內凹模具示意圖Fig.3 Schematic diagram of inner concave mold

圖4 外凸模具示意圖Fig.4 Schematic diagram of outer convex mold

對裝配式預制外墻構件豎向剛性結構防水（內凹、外凸）企口專用模具進行組合拼裝、埋件固定并涂抹脫模劑，如圖5 所示。節點處模具由多段拼裝連接，應保證模具清理到位，避免模具拼裝不合縫而產生尺寸偏差的問題。

圖5 模具拼裝及埋件安裝Fig.5 Mold assembly and installation of embedded parts

1.2.2 構件澆筑

裝配式預制外墻構件豎向剛性結構防水（內凹、外凸）企口均采用C30 標號混凝土進行澆搗，由于節點造型為反斜面，脫模方向與普通模具相反，需將脫模劑涂抹到位并振搗密實，使用手持式振搗棒均勻搗實模板內的混凝土拌和物，有效排出混凝土中氣泡，以保證構件的質量，如圖6所示。

圖6 構件澆筑及振搗Fig.6 Component pouring and vibration

1.2.3 構件養護

澆筑完成后表面用鐵鏟抹平提漿進行收水。圖7所示為工廠對構件覆蓋篷布進行養護。

圖7 構件養護Fig.7 Component curing

1.2.4 構件脫模起吊

由于防水企口離填充柔性材料區域太近，相連部位極其薄弱，拆模不當就會損壞，因此采用重力錘及橡膠錘保證構件不損壞、模具不變型。預制構件脫模起吊時，同條件養護混凝土試塊抗壓強度滿足設計要求，如圖8所示。

圖8 構件吊裝Fig.8 Component lifting

1.2.5 構件儲運

為了使帶有豎向防水企口的新型裝配式住宅預制外墻構件避免磕碰損傷，成品堆放前宜采用定性保護墊、專用套件等方式進一步加強保護，墊塊則采用柔韌性材料，如木質、橡膠或硬塑膠，以此來最大限度地保護防水企口。

成品在廠內駁運時，運輸車應設有專用墊木及綁扎帶等固定措施，防止帶防水企口的預制構件移動或傾倒。

1.2.6 成品保護

由于豎向（內凹、外凸）防水企口較為薄弱，在起吊和運輸過程中經磕碰后極易損壞，造成不必要的修補成本，甚至影響后期的防水性能，如圖9 和圖10所示。

圖9 內凹企口局部實景Fig.9 Partial realistic view of inner concave mouth

圖10 外凸企口局部實景Fig.10 Partial realistic view of outer convex groove

對易損壞區域（構件邊角部位與緊固裝置接觸的混凝土部位）安裝內凹外凸防水企口專用柔性材料保護套，既能低成本避免構件磕碰損傷，也可避讓豎向防水企口兩側的伸出筋，如圖11 和圖12所示。

圖11 內凹企口柔性材料保護套Fig.11 Inner concave groove flexible material protective sleeve

圖12 外凸企口柔性材料保護套Fig.12 Outer convex groove flexible material protective sleeve

1.3 模擬豎向剛性結構防水節點接縫施工及質量控制

預制構件完成養護后，起吊運輸至中試現場，對裝配式住宅預制外墻與現澆混凝土豎向剛性結構防水節點處進行支模，拉磨孔等緊固措施確保固定到位，避免漲模，如圖13～16 所示。木模與構件連接處用橡膠條密封，避免漏漿。

圖13 現場支模Fig.13 On-site formwork support

圖14 商品混凝土澆筑Fig.14 Commercial concrete pouring

圖15 商品混凝土分層澆筑及振搗Fig.15 Layered pouring and vibration of commercial concrete

圖16 預制與現澆混凝土節點養護Fig.16 Precast and cast-in-place concrete node maintenance

為完全模擬工程現場實際環境以及施工條件，采用上海地區某混凝土攪拌站生產供應的C35 商品混凝土作為節點接縫處的澆筑材料，各條件應符合GB 50164—2011 《混凝土質量控制標準》[3]的有關條款規定，包括原材料質量控制、混凝土性能要求和配合比控制等，進一步確保混凝土的均勻性、密實性和整體性。廠區中試現場安排2～3 名操作工進行卸料，采用行車吊運料斗分3 個批次澆筑，每次振搗密實后方可進行下一次澆筑。振搗時間宜按拌合物稠度和振搗部位等不同情況，控制在10～30 s，防止底部混凝土蜂窩、孔洞及露筋等外觀缺陷的產生。澆筑完成后，對豎向接縫處混凝土覆蓋麻布養護，模擬生產用C35 商品混凝土28 d 抗壓強度達到設計強度的122%，滿足設計要求。

2 中試驗證

完成澆筑且自然養護到規定齡期后，對裝配式預制外墻與現澆混凝土豎向剛性結構防水節點在不做任何防水涂料的前提下進行淋水試驗。淋水測試方案分為標準測試、提標測試和極限測試，如圖17～21所示。

圖17 標準淋水試驗現場Fig.17 Standard water spraying test site

圖18 提標淋水測試噴淋Fig.18 Raised-standard water test spray

圖19 調節壓力計及噴淋間距Fig.19 Adjust the pressure gauge and spray spacing

圖20 極限測試內凹節點——室內、外側Fig.20 Limit test for inner concave nodes-indoor and outdoor

圖21 極限測試外凸節點——室內、外側Fig.21 Limit test for outer convex nodes - indoor and outdoor

通過對裝配式預制外墻與現澆混凝土豎向剛性結構防水節點的噴淋試驗，評判裝配式混凝土預制外墻板內凹、外凸企口裝配手段的水密性能。在標準和提標的基礎上增加噴淋極限壓力至300 kPa，縮短噴淋距離至300 mm，噴淋時間最高達48 h，進行極限測試，使其連接部位的表面在持續加壓下承受一定程度破壞力，從而得到接縫處極限耐水性能指標，充分驗證2 種連接方式在極限水壓及噴淋時間下的水密性能。

2.1 標準測試方案

（1） 按規范標準驗收要求對試驗構件豎向接縫處進行淋水試驗。

（2） 噴嘴與試驗構件豎向接縫的距離為700 mm。

（3） 試驗范圍：對試驗構件豎向接縫處進行淋水試驗。

（4） 注意事項：淋水試驗后檢查試驗構件的豎向接縫處內墻面（噴淋試驗構件室外側），如有滲漏點，分析原因。

（5） 淋水試驗時間及試驗構件淋水部位：在試驗構件豎向接縫1.5 m范圍內對接縫噴水5 min。

（6） 噴嘴水壓范圍：200～235 kPa。垂直于試驗構件豎向接縫處，慢慢沿接縫移動噴嘴進行試驗；采用200 kPa 和235 kPa 水壓，分別記錄滲漏點情況，2次淋水試驗間隔時間0.5 h以上。

（7） 淋水試驗結束以后觀察試驗構件豎向接縫周邊的內墻面（噴淋試驗構件反面）是否發生滲漏現象，如無滲漏現象，即可認為試驗構件豎向接縫防水驗收合格。

2.2 提標測試方案

（1） 按驗收要求對試驗構件豎向接縫處進行淋水試驗。

（2） 噴嘴與試驗構件豎向接縫的距離為700 mm。

（3） 試驗范圍：對試驗構件豎向接縫處進行淋水試驗。

（4） 注意事項：淋水試驗后檢查試驗構件的豎向接縫處內墻面（噴淋試驗構件室外側），如有滲漏點，分析原因。

（5） 淋水試驗時間及試驗構件淋水部位：在試驗構件豎向接縫1.5 m范圍內對接縫噴水10 min。

（6） 噴嘴水壓范圍：300 kPa。垂直于試驗構件豎向接縫處，慢慢沿接縫移動噴嘴進行試驗；采用300 kPa 水壓，記錄滲漏情況；風速超過3 m/s 及雨天時不宜操作。

（7） 淋水試驗結束以后觀察試驗構件豎向接縫周邊的內墻面（噴淋試驗構件反面）是否發生滲漏現象，如無滲漏現象，即可認為試驗構件豎向接縫防水驗收合格。

2.3 極限測試方案

（1） 噴嘴離接縫的距離縮短至300 mm。

（2） 試驗范圍：對試驗構件豎向接縫處進行淋水試驗。

（3）注意事項：臨時搭建固定架，使噴淋設備穩定放置，并保持24 h以上的噴淋穩定性，噴淋設備可采用膠帶粘貼方式固定于固定架；噴淋時準備不少于50 L 的蓄水，并且保持至少30 L/min 的進水量穩定流入蓄水桶，進水水管至少準備3根。

（4） 噴水時間及檢測部位：在試驗構件的室外側，選定接縫底部最薄弱處噴淋24 h。

（5） 噴嘴進口處的水壓：300 KPa。垂直于試驗構件豎向接縫處，慢慢沿接縫移動噴嘴進行試驗；試驗過程中需至少每隔30 min 觀察水電是否正常，噴淋角度有無變化，構件試驗區域表面是否破損，豎向接縫處內墻面（噴淋試驗構件室外側）是否滲漏，并及時記錄，如發現滲漏，或是因構件試驗區域表面破損造成滲漏水，需終止試驗并記錄；風速超過3 m/s及雨天時不宜操作。

2.4 測試結論

第三方檢測機構依據DG/TJ 08-225—2018《裝配整體式混凝土建筑檢測技術標準》[4]中6.7.2 引用的GB/T 21086—2007 《建筑幕墻》[5]附錄D 規范檢測方法對裝配式預制外墻與現澆混凝土豎向剛性結構防水節點進行標準測試和提標測試，標準測試噴淋水壓200 kPa 及235 kPa，噴淋時間為5 min；提標測試噴淋水壓300 kPa，噴淋時間為10 min，受檢部位均未發生滲漏，并出具了標準測試的《建筑構件現場性能檢測報告》。

極限測試方案采用最為嚴苛的試驗標準，所使用的檢測設備已基本達到量程邊界，

300 kPa 設備水量通過噴淋面積換算12 h 淋水總量約為680 mm，24 h 淋水總量約為1 360 mm。參考表1 中城市預估降水量，極限測試中12 h 和24 h淋水總量相當于連續降水總量達到了特大暴雨的等級。

表1 城市降水總量及等級用語Tab.1 Urban precipitation total amount and grade of terms單位：mm

經第三方機構測試報告反饋，極限測試狀態下受檢部位未發生滲漏現象，因而所開發的新型豎向剛性結構防水節點完全符合要求，并且突破原標準，進一步證實了裝配式住宅預制外墻與現澆混凝土豎向剛性結構防水節點技術的可行性，為今后可復制推廣提供了強而有力的支撐。

3 成本測算

根據成本分析得出，與傳統豎向剛性結構防水節點裝配式預制外墻相比，新型豎向（內凹、外凸企口）剛性結構防水節點預制剪力墻的產品成本有所提高，主要是由于增加了模具、埋件和人工等成本而導致的攤銷值上升，項目建設成本也隨之增長。

即使目前豎向企口防水節點的成本較傳統預制外墻防水節點成本略有增加，從長遠角度分析，采用豎向剛性結構防水節點設計時，防水效果明顯優于現有傳統柔性防水節點技術，可實現與建筑結構同壽命，從而保障裝配式預制外墻質量，減少項目建成后期高昂的維修支出，降低綜合成本，同時提升建筑品質及業主滿意度。

4 結語

所開發的裝配式預制外墻與現澆混凝土豎向剛性結構防水節點技術，可有效避免雨水通過填縫不嚴或密封膠粘貼不牢的地方漏入室內墻面，使滲水問題得到根本解決，保證了建筑產品的質量，解決民生頑疾。根據淋水測試結果及成本分析可知，新型構件豎向（內凹、外凸企口）2種防水節點形式的防水效果相當，從生產工藝、質量控制及成本綜合考量，由于豎向（外凸企口）剛性結構防水節點生產難度較大，相對成本較高，同時運輸過程易損壞。因此，筆者推薦豎向（內凹企口）剛性結構防水節點形式的結構，業主單位可根據工程的實際情況進行選擇。目前，裝配式預制外墻與現澆混凝土豎向剛性結構防水節點技術已納入市住建委即將發布的《上海市房屋(住宅)建筑防水工程質量指導手冊（征詢稿）》，同步進入應用示范階段。