1、超高层外墙免抹灰粘贴外墙砖施工专项技术 陆本燕 王国保 罗斌 黄劲超 陈彬彬 中国建筑第五工程局有限公司深圳分公司 摘 要： 结合深圳中海鹿丹名苑 150m 装配式混凝土住宅施工实际, 分析该工程外墙免抹灰粘贴外墙砖施工技术特点、重点及难点。介绍了超高层外墙免抹灰粘贴外墙砖施工全过程, 通过采取有效措施, 保证了超高层外墙免抹灰粘贴外墙砖的顺利实施, 有效提升施工质量, 减少施工资源投入及浪费。关键词： 超高层建筑; 装配式住宅; 外墙免抹灰; 铝合金模板; 施工技术。; 作者简介：陆本燕, 总工程师, 高级工程师, E-mail:收稿日期：2017-07-26Received： 2017-0
2、7-26建筑外墙装饰装修目前普遍采用砂浆抹灰找平施工体系, 尤其外墙面砖的粘贴与外墙抹灰几乎同时出现。但该体系存在技术陈旧、人员及材料投入大、机械化程度不高、施工效率低下、施工质量难以保证等问题, 与国家大力推行的节能环保措施相违背。近年来, 随着铝合金模板发展和装配式住宅产业化大力推行, 施工质量不断提升, 结构全高垂直度、平整度控制精度也在不断提高。同时随着 BIM 技术的广泛应用, 建筑及结构模型越来越形象化、展示精度越来越精密化。基于现状, 提出一种免抹灰粘贴外墙砖的施工体系, 从而达到减少施工资源投入、缩短施工工期、减少后期因砂浆抹灰层空鼓带来的外墙饰面砖脱落、裂缝等质量问题, 是当
3、前机械化程度不高和粗放式生产方式升级换代的理想选择, 具有非常强大的市场潜力和发展价值。1 工程概况中海鹿丹名苑项目位于深圳市罗湖区, 本项目共 11 栋楼, 其中 17 号楼为回迁房, 8、9 号楼为商品房, 10 号为裙房商业, 11 号楼为幼儿园。8、9 号楼为装配式住宅。8 号楼 46 层, 建筑高度 148.05m;9 号楼 41 层, 建筑高度 126.25m, 8 号楼为目前国内最高装配式住宅项目 (见图 1) 。图 1 项目鸟瞰 下载原图总工期 665d (2015 年 8 月 12 日开工) , 其中地下室 45d 全部完成。综合考虑业主需求及施工现场免抹灰的实际情况, 20
4、16 年 6 月提出压缩工期 161d, 于2016 年底完成竣工验收备案。其中主体结构工期 350d, 外墙装饰、装修总工期85d。外墙装修设计为粘贴外墙砖, 采用 45mm145mm 瓷质仿石外墙砖, 黏结剂采用雷帝 315C 系列, 勾缝剂采用雷帝 1500 系列, 整体外墙采用免抹灰粘贴外墙砖技术 (见图 2) 。2 施工特点与难点1) 现场施工组织难度大, 外墙贴砖作业工种繁多, 施工现场各工序穿插施工紧密性强。2) 现场技术难点众多, 本工程采用工业化方式建造, 预制构件与现浇构件整体连贯性要求高, 外墙整体垂直度、平整度要求高。3) 因结构尺寸均采用 300mm 或 100mm
5、(现浇结构) 模数, 而外墙砖粘贴规范要求少于 1/3 面砖不允许上墙。传统工艺要求, 通过调整抹灰层灰饼厚度控制外墙排砖整体模数。当不抹灰时, 结构尺寸需根据外墙排砖情况进行细微调整至1mm 控制模数。该模数的调整, 极大增加了结构施工时模板的精细度控制和施工过程中的精细化管理难度。图 2 预制外墙装饰完成后的三维效果 下载原图4) 根据 GB502042015混凝土结构工程施工质量验收规范规定建筑物垂直度全高 (H) 允许偏差为 H/1000 且不大于 30mm, 无法满足对全高要求通线的外墙面砖粘贴。施工现场对外墙全高垂直度、平整度要求非常高, 现场管理难度相当大, 在现有施工技术条件下
6、无法实现。5) 因模板施工时, 往往表面比较光滑, 混凝土成型脱模后, 表面会残留较多的脱模剂等杂物。传统工艺要求, 通过喷 108 胶素水泥浆 (胶水=14) 基层拉毛, 以达到抹灰层与结构基层的良好黏结。当不抹灰直接粘贴外墙面砖时, 易造成面砖层与结构基层黏结不牢, 形成切断面, 往往会造成外墙面砖黏结强度不够, 进而引起后续外墙面砖脱落。6) 本工程自 2016 年 8 月底完成主体结构工程, 业主要求 12 月底完成竣工验收备案工作。外墙装饰、装修总工期仅 75d, 项目倒排施工进度计划, 一是通过理顺各施工进度节点关系, 外墙以悬挑为界, 实行分段贴砖、分段拆除的工作思路。3 前期策
7、划项目开工伊始, 结合项目铝模+产业化特点, 即确定本工程为外墙免抹灰粘贴外墙砖的首个试验工程。组建免抹灰专项策划及实施小组, 小组成员由项目经理、项目总工、BIM 工程师、PC 及铝模工程师等组成, 并在甲方、设计和监理的协助努力下, 不断探索、总结, 最终达到既定目标。3.1 BIM 先行项目自组建起, 立即启动 BIM 深化设计工作, 配备 BIM 专业团队, 并在设计的指导下, 完成外墙面砖铺贴及节点三维深化设计等工作, 提前发现问题, 降低施工风险。该做法为外墙免抹灰粘贴外墙砖提供强大的理论支撑 (见图 3) 。图 3 BIM 模型 下载原图3.2 样板引路鉴于本工程的特殊性, 标准
8、层产业化装配式构件开模前, 先用木模成型各楼栋施工样板, 进行铝模和外墙贴砖的试拼装工作, 并根据样板试拼装及外墙砖的排布情况, 精细调整 PC 构件的精确尺寸和各种预埋安装固定件等的精确定位, 为外墙免抹灰粘贴外墙砖提供现实支撑。3.3 模板选型要实现外墙免抹灰粘贴外墙砖, 首先要减少结构全高的垂直度、平整度偏差, 使其远小于规范的控制偏差, 如采用传统木模板, 随着模板周转, 施工质量将不断下滑, 且配置多套模板时, 考虑到作业工人的操作精度, 易出现外墙错台、变形等缺陷, 从而使目标无法实现。而铝合金模板工厂化的精密生产, 整体一套支撑板面, 易于设置的锁角螺杆及 K 板等, 为外墙精密
9、化施工创造良好条件, 该模板的选择为外墙免抹灰粘贴外墙砖提供现实的可能性。3.4 技术保证通过设计及施工优化, 取消外墙砌体 (全部采用混凝土结构进行现浇) , 并进行各种拼缝、节点等技术深化, 为外墙免抹灰粘贴外墙砖提供保证。4 过程控制4.1 周密策划, 严抓过程质量周密策划是实施的有利保证, 而良好的过程控制与实施, 是目标实现的关键。外墙免抹灰粘贴外墙砖施工需主要控制现浇结构的实体质量及相应的实测、实量精度等, 本工程通过控制铝模 K 板、锁角螺杆、对拉螺杆、斜撑杆件等的施工质量, 为外墙免抹灰粘贴外墙砖提供良好的黏结基层。4.2 装配式外墙的顺利实施通过周密的产业化实施方案及总结,
10、形成产业化成套施工技术, 包括 PC 凸窗的高精度定位、混凝土浇筑过程中防偏移及高精度监测等, 达到构件上下通线、左右一致的高精度要求, 为外墙免抹灰粘贴外墙砖提供良好的黏结基层。4.3 重点细化 PC 构件与现浇结构拼缝1) 良好的 PC 构件与现浇结构拼缝接头是外墙免抹灰粘贴外墙砖顺利实施的细部保障。2) 预制凸窗上下口 (采用顺平面接头) 首先通过铝模和装配式构件的深化设计, 确定铝模与预制构件接头安装所需各种配套螺栓的预留位置及型号规格。然后根据样板层的实施情况调整各支模参数, 根据调整好的参数预留、预埋相应接头螺栓, 并做好成品保护。铝模施工时, 利用其预埋螺栓位置, 设置专门的“L
11、”形连接 EC 码。同时, 为避免铝模与预制构件接头漏浆、不平整、胀模等, 与铝模相接触的预制凸窗周边做 2mm 深压槽处理, 现浇结构混凝土浇筑时, 利用混凝土对模板的挤压变形作用, 确保混凝土浇筑完成后, 两端齐平 (见图 4) 。图 4 预制凸窗上下口与铝模连接节点构造 下载原图3) 预制凸窗侧边预制凸窗侧边与现浇铝模有 2 种连接形式:一是阳角顺平连接, 其连接大样及原理同预制凸窗上下口连接方式;二为阴角非顺平连接, 该连接形式处理难度较大, 该部位铝模下料时, 预留 5mm 的调整缝隙。待铝模拼装完成后, 将其缝隙打胶封堵密实后, 外侧再紧压 18mm 厚木模板, 并利用木模板的良好
12、弹性, 紧压阴角缝隙, 以免漏浆等 (见图 5) 。图 5 预制凸窗侧边与墙体铝模连接节点构造 下载原图4) 叠合楼板与现浇结构叠合楼板与现浇结构连接接头有 2 种:第 1 种为叠合楼板水平构件与周边现浇剪力墙、梁等竖向构件的接缝, 该接缝处理难度较大, 目前绝大多数项目 (包括香港地区) 均未能良好处理, 导致该核心部位混凝土浇筑不密实、不平整, 除影响美观外, 也影响结构安全。通过分析其形成原因, 决定在其接触面预压 20mm 厚调节胶条。竖向结构模板安装时, 通过调整铝模安装高度, 使该塑料胶条高出叠合楼板底部安装高度 10mm, 叠合楼板安放时, 利用楼板自重压缩调节胶条, 使其与叠合
13、楼板接触紧密, 确保该核心部位混凝土浇筑密实、不漏浆, 同时接头平整、顺直、美观;第 2 种则为叠合楼板中间现浇带的处理, 该部位属水平承受施工竖向荷载部位, 其底部采用双排立杆支顶等方法确保接头顺直、平整。同时因其无法预压塑料胶条, 故采用在其与铝模相接触的叠合楼板两侧边做 2mm 深压槽处理, 如图 6 所示。图 6 叠合楼板与墙体铝模连接节点构造示意 下载原图4.4 关键技术突破1) 关键技术的突破是外墙免抹灰粘贴外墙砖的核心, 考虑到混凝土面免抹灰粘贴外墙砖, 传统基层甩浆拉毛等工序无法正常开展, 易导致外墙面砖与结构基层黏结不牢。且模板支设时所使用的脱模剂及混凝土浇筑时所产生的结构面
14、层浮浆等部位即为外墙砖的粘贴断面。2) 因本工程外墙混凝土结构, 有预制 PC 构件混凝土面和铝模现浇混凝土面。混凝土面层残留的脱模剂等直接影响外墙面砖的粘贴强度和粘贴效果, 导致后续存在掉砖等质量隐患。3) 经项目现场实践及创新, 发明“混凝土面层高压水枪冲洗技术”。该技术利用高压喷水冲洗设备, 该设备通过高压水 (30MPa) 冲洗混凝土结构表面, 使其表面脱模剂、浮浆等杂物得以冲洗干净, 同时利用其高压力特性, 将混凝土结构面喷拉成凹凸不平状态, 以增加外墙面砖与结构基层的接触面积, 提升外墙砖黏结力。5 过程试验5.1 试验目的外墙贴砖容易出现脱落等质量通病, 存在安全质量隐患, 抹灰
15、层与防水层、防水层与瓷砖胶层、瓷砖胶层与外墙砖均可能出现断裂导致外墙砖脱落情况。且本工程 8、9 号楼为住宅产业化试点项目, 外墙设计为免抹灰直接贴砖, 外墙95%以上面积为全剪力墙结构 (含 PC 结构和铝模施工结构) , 经专家评审, 外墙剪力墙部位不设防水层, 仅在结构基层上粘贴瓷砖, PC 预制件及铝模外墙均使用水性脱模剂, 但构件及铝模在拆除模具后, 仍留下部分脱模剂, 由于脱模剂有一定耐化学性, 不易分解, 直接在基面上粘贴其他材料时会有很大安全隐患。项目于 2016 年 34 月对外墙贴砖安全性进行试验论证, 对结构墙面直接贴砖的基层处理方案进行了研究。5.2 试验方案5.2.1
16、 贴砖基层种类梳理1) 基层 1 8、9 号楼大面墙体为铝模施工的结构墙面直接采用瓷砖胶粘贴外墙砖。2) 基层 2 8、9 号楼局部墙面为 PC 结构面直接采用瓷砖胶粘贴外墙砖。3) 基层 3 8、9 号楼局部墙面、17、10 号楼为结构墙面+抹灰墙面+3mm 厚PMC-423 单组分聚合物水泥防水砂浆, 再采用瓷砖胶粘贴外墙砖。选择 9 号楼 5 层对不同基面进行试验, 对上述基层 13 均具有代表意义 (见图7) 。图 7 9 号楼 5 层贴砖试验位置示意 下载原图5.2.2 基层处理方式选择及试验位置确定经咨询东方雨虹及雷帝 (中国) 有限公司, 基层 3 为常规贴砖施工, 质量较好控制
17、, 基层 1 和基层 2 贴砖风险较大, 尤其是 PC 结构面残留模具的油性脱模剂, 存在较大脱落风险, 经与相关总分包单位探讨, 拟定对基层 1 和基层 2 进行如下基层处理试验 (见图 8) 。图 8 基面贴砖剖面 下载原图1) 对结构基层不作特殊处理, 仅人工铲除混凝土浇筑遗留的浮浆。2) 对结构基层手磨机打磨处理, 除去混凝土浮浆和油性脱模剂。3) 对结构基层进行 NaOH 深度涂刷处理, 将 NaOH 与水以 13 混合, 在墙面涂刷, 5min 后用水冲洗, 反复施工 3 次, 涂刷界面剂 (雷帝 3642 乳液和 315C 胶粘剂 12 辊涂) 再进行贴砖施工。4) 对结构基层采
18、用人工打凿处理方式, 人工凿孔 (深度 58mm, 直径约 15mm) , 孔中心间距不大于 30mm。5) 对结构基层进行高压水枪凿毛, 由北京锐利环保环保科技有限公司对混凝土结构基层进行高压水枪凿毛处理, 同时高压水冲击力可去除油性脱模剂和浮浆。6) 对结构墙面甩浆拉毛挂网, 施工水泥砂浆抹灰层和东方雨虹 3mm 厚 PMC-423单组分聚合物水泥防水砂浆。5.3 试验步骤及方法1) 基面处理在混凝土现浇及 PC 部分分别进行人工打凿、手磨机打磨、高压水枪凿毛、NaOH 处理、未处理 (铲除浮浆) 、施工抹灰防水灰浆层。2) 贴砖用雷帝 315 胶黏剂粘贴, 贴砖尺寸为 45mm145mm
19、。3) 填缝雷帝 1504 填缝剂填充。4) 龄期贴砖完成 28d。5) 试验点在不同样板上选取一定量的贴砖, 在贴砖面上切 45mm45mm 大小进行试验。6) 拉拔仪器测试黏结力。7) 数据分析黏结强度、合格率 (黏结强度0.4MPa 为合格标准) 。5.4 试验结果分析在不同贴砖样板上选取一定数量的试验点进行拉拔试验。通过仪器采集黏结力, 并换算成黏结强度, 以黏结强度0.4MPa 为合格标准, 从而得出各类样板的拉拔试验合格率。对免抹灰基面贴砖不同样板合格率的结果分析得出如下结果。1) 基面打凿处理方式的贴砖合格率最高, PC 部分及现浇部分均为 100%。2) 基面打磨处理方式的合格
20、率次之, 其中现浇部分为 100%, PC 部分为88.90%。3) NaOH 处理方式贴砖合格率第 3, 其中现浇部分为 61.50%, PC 部分为42.80%。4) 未处理方式贴砖合格率最低, 其中现浇部分为 37.50%, PC 部分为 66.60%。5) 抹灰墙面施工防水灰浆贴砖的合格率为 100%, 黏结强度较为理想。5.5 试验结论1) PC 构件和现浇结构免抹灰直接贴砖的黏结强度不满足要求。2) 砌体结构抹灰防水灰浆贴砖的黏结强度满足要求。3) 采用新技术对 PC 构件和现浇结构基面进行高压水枪重新处理后, 贴砖黏结强度满足要求。5.6 实体检测本工程外墙总体贴砖面积约 3.6
21、 万 m, 施工现场严格按照要求进行外墙贴砖实体拉拔试验, 实际试验 35 组, 全部合格。6 结语针对超高层外墙免抹灰粘贴外墙砖施工技术的全面实施, 通过施工过程中的不断创新和技术总结, 成功解决了超高层外墙免抹灰粘贴外墙砖施工过程中的各种技术难题。截至目前, 项目已成功完成外墙面砖的粘贴工作, 外墙装饰总高度 150m, 总体外墙免抹灰粘贴外墙砖面积 5.6 万 m。施工过程中, 通过精准的结构尺寸及外墙全高垂直度和平整度控制, 有效避免了外墙结构错台、偏位等问题;通过前期 BIM 排板、样板实施等前期精准策划、经项目现场实践及创新, 发明一种“混凝土面层高压水枪冲洗技术”, 使贴砖基层混
22、凝土表面脱模剂、浮浆等杂物得以冲洗干净, 并形成表面凹凸不平接触面, 大大增加外墙面砖与结构基层黏结力, 提升外墙砖黏结力。采用科学施工方法, 严格施工过程管理, 实现了节能减排目的, 达到绿色建造目标的同时, 始终保持外墙砖粘贴的良好观感, 产生良好的经济效益和社会效益。参考文献1中国建筑科学研究院.混凝土及预制混凝土构件质量控制规程:CECS40:92S北京:中国计划出版社, 1992. 2中国建筑科学研究院.混凝土结构工程施工质量验收规范;GB502042015S.北京:中国建筑工业出版社, 2015. 3中国建筑科学研究院.建筑工程施工质量验收统一标准:GB50300-2013S.北京:中国建筑工业出版社, 2013. 4中国建筑装饰协会.住宅装饰装修工程施工规范:GB503272001S.北京:中国建筑工业出版社, 2001. 5建筑工程饰面砖黏结强度检验标准:JGJ1102008S.北京:中国建筑工业出版社, 2008. 6中国建筑科学研究院.外墙饰面砖工程施工及验收规程:JGJ1262000S.北京:中国建筑工业出版社, 2000.
