在開始討論之前,有必要先明晰如下幾個(gè)概念。
1)綠色建筑(GreenBuilding):
是指在建筑的全壽命周期內(nèi),最大限度地節(jié)約資源,節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材、保護(hù)環(huán)境和減少污染,提供健康適用、高效使用、與自然和諧共生的建筑,又可稱為可持續(xù)發(fā)展建筑、生態(tài)建筑、回歸大自然建筑、節(jié)能環(huán)保建筑等。
2)住宅產(chǎn)業(yè)化(HousingIndustrialization):
以科技為先導(dǎo),以成品住宅為最終產(chǎn)品,運(yùn)用現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)和工業(yè)化生產(chǎn)方式全面改造傳統(tǒng)、粗放的住宅產(chǎn)業(yè),使住宅建造全過程的規(guī)劃設(shè)計(jì)、部品生產(chǎn)、施工建造、開發(fā)管理等環(huán)節(jié)形成完整、有機(jī)的產(chǎn)業(yè)鏈,逐步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式的工業(yè)化、集約化和社會(huì)化,從而符合當(dāng)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的要求。
3)新型建筑工業(yè)化(ModernHousing Industrialization):
主要指建設(shè)施工方式的變革,即采用預(yù)制裝配式的方式建造房屋,包括鋼結(jié)構(gòu)和預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)。新型建筑工業(yè)化是住宅產(chǎn)業(yè)化的核心,標(biāo)志著住宅產(chǎn)業(yè)化的水平。從“住宅產(chǎn)業(yè)化”到“新型建筑工業(yè)化”,其內(nèi)涵更寬、更廣,不僅涵蓋住宅建筑結(jié)構(gòu)部分,而且包含了部品部件的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn),還融入了現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)(包括信息技術(shù))、管理手段(包括全生命周期管理)。
4)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)(PrecastConcrete Structure):
由預(yù)制混凝土構(gòu)件或部件通過各種可靠的連接方式裝配而成的混凝土結(jié)構(gòu),包括裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)、全裝配混凝土結(jié)構(gòu)等。在建筑工程中,簡(jiǎn)稱裝配式建筑;在結(jié)構(gòu)工程中,簡(jiǎn)稱裝配式結(jié)構(gòu)。
5)住宅部品(HousingComponent):
是由基本建筑材料、產(chǎn)品、零配件等集合而成,建筑中滿足該部位特定功能要求的基本單元,作為系統(tǒng)集成和技術(shù)配套整體的部件,可在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。
上述各定義的內(nèi)在關(guān)系是:綠色建筑是建筑業(yè)未來的發(fā)展方向;住宅產(chǎn)業(yè)化因具有保證工程質(zhì)量、節(jié)能、節(jié)材的特征成為實(shí)現(xiàn)綠色建筑(通過綠色建造)的一種可靠手段;新型建筑工業(yè)化的內(nèi)涵是通過建筑部品的工廠流水線預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)組裝,實(shí)現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo),其技術(shù)基礎(chǔ)是通過對(duì)現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)體系裝配化過程的研究,打通上下產(chǎn)業(yè)鏈,實(shí)現(xiàn)“像造汽車一樣在工廠流水線上造房子”的建筑工業(yè)化設(shè)想;裝配式混凝土結(jié)構(gòu)則是實(shí)現(xiàn)新型建筑工業(yè)化的一種主要結(jié)構(gòu)形式;部品 則是在工廠制造、現(xiàn)場(chǎng)組裝的產(chǎn)品,是住宅產(chǎn)業(yè)化得以實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)基礎(chǔ),其多樣化和集成化是住宅產(chǎn)業(yè)化的標(biāo)志。
按照上述順序理解各概念之間的關(guān)系,有助于理解國(guó)家住宅產(chǎn)業(yè)化宏觀政策的走向和趨勢(shì),反之,則有助于產(chǎn)業(yè)鏈上的相關(guān)企業(yè)在宏觀產(chǎn)業(yè)政策的指引下,找出各自的市場(chǎng)發(fā)力點(diǎn)。
1、預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀
預(yù)制裝配式住宅建筑體系主要由主體結(jié)構(gòu)、室內(nèi)裝修和設(shè)備安裝等三大系統(tǒng)組成。其中,主體結(jié)構(gòu)體系起主導(dǎo)作用,它是工業(yè)化住宅的最核心內(nèi)容;而裝修和設(shè)備系統(tǒng)是受主體結(jié)構(gòu)體系約束的。
在世界范圍內(nèi),預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)可大體分為木結(jié)構(gòu)體系、輕鋼結(jié)構(gòu)體系(LGS)和預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)(PC)體系三大類。在我國(guó),受土地、森林資源限制,木結(jié)構(gòu)體系在現(xiàn)代建筑中采用的不多;輕鋼結(jié)構(gòu)體系雖然有所發(fā)展,但從標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和配套部品開發(fā)等方面來看,還處在不斷完善之中;研究最為深入、技術(shù)成熟度最高、配套部品生產(chǎn)最為完善的,當(dāng)屬裝配式混凝土結(jié)構(gòu)。
裝配式混凝土結(jié)構(gòu)根據(jù)結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)又分為裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)(Monolithic Precast Concrete Frame Structure)、裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)(MonolithicPrecast Concrete Shear Wall Structure),兩者又根據(jù)梁、板、柱等受力構(gòu)件的特征分為裝配整體式型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力疊合樓板裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配整體式夾心保溫剪力墻結(jié)構(gòu)、主體結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆外掛墻板體系等形式。研究的重點(diǎn)包括:受力部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)、分割,部件(特別是豎向受力鋼筋)的連接,裝飾、保溫及(非)承重墻板體系的開發(fā)等。
裝配式混凝土結(jié)構(gòu)由于采用模數(shù)化設(shè)計(jì),梁、板、柱、樓梯、陽臺(tái)等部件實(shí)現(xiàn)在工廠內(nèi)的制造和檢測(cè),運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后再行組裝。在墻板設(shè)計(jì)制造時(shí),通過采用瓷磚反打等飾面技術(shù),實(shí)現(xiàn)裝飾、保溫、承重功能的一體化;加上門窗洞口預(yù)留或門窗(框)預(yù)裝等措施,有效地保證了安裝精度,最大幅度地降低了門窗洞口部位的滲漏水風(fēng)險(xiǎn)。綜合來看,裝配式混凝土結(jié)構(gòu)具有施工速度快、裝配精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、安全快捷、防水性良好等特點(diǎn)。
早期的裝配式大板結(jié)構(gòu)體系,構(gòu)件之間多數(shù)為機(jī)械連接,構(gòu)件的鋼筋不直接接觸,連接受力以螺栓和預(yù)埋件為主,這種連接方式整體性差,隔音、防水性能不足;而裝配式混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接則以現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)為主,將預(yù)制PC構(gòu)件的鋼筋伸入現(xiàn)澆構(gòu)件中進(jìn)行錨固連接,有效保證了建筑物的整體性。與當(dāng)前主流的工地現(xiàn)澆施工方式相比,理想狀態(tài)下,裝配式建筑的現(xiàn)場(chǎng)垃圾量可減少83%,材料損耗減少60%,差錯(cuò)率可降低到0.01%,外墻滲漏率可低于0.01%,建造人員可減少89%,而建造周期縮短近70%,同時(shí)每m2可節(jié)約能耗20%、節(jié)約水耗63%。
裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展和研究已不是新鮮話題,但其推廣卻并不是一帆風(fēng)順,主要的原因在于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)滯后(表現(xiàn)為不同結(jié)構(gòu)體系、不同用途建筑物設(shè)計(jì)、施工及質(zhì)量驗(yàn)收的技術(shù)規(guī)范缺乏,各部品生產(chǎn)質(zhì)量控制等標(biāo)準(zhǔn)缺失,專業(yè)的信息化軟件不足)、建造成本偏高(在現(xiàn)行工程管理體制下,協(xié)調(diào)、運(yùn)輸、安裝等環(huán)節(jié)費(fèi)用高)、產(chǎn)業(yè)鏈脫節(jié)(表現(xiàn)為整體設(shè)計(jì)與局部和單體設(shè)計(jì)脫節(jié),建筑結(jié)構(gòu)與部品部件設(shè)計(jì)脫節(jié),新材料與傳統(tǒng)大宗建材綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)脫節(jié),前期施工與后期裝修設(shè)計(jì)脫節(jié),還有木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、PC結(jié)構(gòu)互補(bǔ)性綜合設(shè)計(jì)脫節(jié),生產(chǎn)與施工脫節(jié)等)。解決這些難題,有必要從現(xiàn)行建筑行業(yè)管理體制入手,整合資源,打通設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝等產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié),最終實(shí)現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)化的初衷。
2、裝配式混凝土建筑的防水
從防水工程的角度來看,裝配式混凝土建筑關(guān)注的重點(diǎn)主要在建筑物的地上部分,通常從地上二層開始,一層及以下仍采取與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)完全相同的方式建造;屋面如不采用PC結(jié)構(gòu),其構(gòu)造與施工與現(xiàn)行GB 50345—2012《屋面工程技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定基本一致;室內(nèi)由于采用PC構(gòu)件加節(jié)點(diǎn)現(xiàn)澆(或灌漿連接)的工藝,防水功能比較容易得到保證。因此,如果要探討裝配式混凝土建筑中防水工程的特點(diǎn),除去與地下、屋面和室內(nèi)等與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)完全相同的環(huán)節(jié)之外,需要重點(diǎn)關(guān)注及難點(diǎn)主要是預(yù)制外墻板接縫的密封防水。
裝配式混凝土建筑的預(yù)制外墻板的種類很多,按是否承受荷載分為承重和非承重兩類,前者如裝飾保溫承重一體化夾芯復(fù)合預(yù)制墻板(與梁、板、柱等承重構(gòu)件通過現(xiàn)澆混凝土連接),后者如預(yù)制非承重外掛板以及預(yù)制外掛模板(先掛后澆)等。按預(yù)制墻板自身構(gòu)造分為裝飾保溫承重一體化夾芯復(fù)合墻板、不帶保溫層的預(yù)制外掛墻板以及帶裝飾、帶飾面層和保溫層的預(yù)制外掛模板(PCF)等;按與主體結(jié)構(gòu)的連接方式分為現(xiàn)澆混凝土(高強(qiáng)無收縮灌漿料)連接和預(yù)埋螺栓機(jī)械式連接。其中,以裝飾保溫承重一體化夾芯復(fù)合墻板和預(yù)制非承重外掛板兩者的應(yīng)用比較廣泛。前者主要用在裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)中,后者則主要用在裝配整體式框架結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)中。
墻板縫分為水平縫和垂直縫,兩者都是在墻板拼接過程中自然形成的。接縫迎水面(室外)的一次密封防水主要是在墻板上下兩端預(yù)留形成的高低縫、企口縫等不同構(gòu)造形式的接縫內(nèi)嵌填密封膠,在接縫的背水面一側(cè)(室內(nèi)),可根據(jù)墻板的構(gòu)造、功能不同,采取粘貼定型密封條(預(yù)制非承重外掛板)或現(xiàn)澆混凝土連接(裝飾保溫承重一體化夾芯復(fù)合墻板),形成二次密封,兩道密封之間形成空腔。每隔2~3層,在水平縫和垂直縫相交的十字縫部位的豎直縫上端,設(shè)置導(dǎo)水管作引水處理,即便一次密封出現(xiàn)局部破損,漏入空腔中的水或水汽也能通過彼此連通的空腔構(gòu)造和導(dǎo)水管排走。故以材料密封防水為主、空腔構(gòu)造排水為輔,是預(yù)制外墻板接縫密封防水的基本設(shè)防原則。
至于門窗,因安裝精度大幅提高,除了在門窗框與基層之間采取密封措施之外,其余構(gòu)造措施還包括上沿設(shè)置滴水(鷹嘴)、窗戶內(nèi)外兩側(cè)窗臺(tái)內(nèi)高外低以利排水等。以下就兩種典型的預(yù)制外墻板接縫的密封防水措施分別展開敘述。
2.1 裝飾保溫承重一體化夾芯復(fù)合預(yù)制墻板接縫密封防水
裝飾保溫承重一體化夾芯復(fù)合預(yù)制墻板主要用于裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)中,垂直縫宜選用結(jié)構(gòu)防水與材料防水結(jié)合的兩道防水構(gòu)造,水平縫宜選用構(gòu)造防水與材料防水結(jié)合的兩道防水構(gòu)造。這里的構(gòu)造防水是指在板邊緣利用企口縫或高低縫(水平縫)、直縫(垂直縫)形成的排水空腔構(gòu)造,材料防水則是指在接縫迎水面用密封膠的密封處理,結(jié)構(gòu)防水則是指板的四邊與現(xiàn)澆梁板柱相接部位預(yù)留干凈的粗糙面,盡量消除新舊混凝土之間的施工縫可能帶來的滲漏風(fēng)險(xiǎn)。
2.2 預(yù)制非承重外掛板接縫密封防水
無論預(yù)制非承重外掛板是否帶夾芯保溫層,其與主體結(jié)構(gòu)之間的連接方式及板間的接縫處理相同。圖3給出了帶夾芯保溫層的非承重裝飾外掛板的水平縫、垂直縫及預(yù)埋導(dǎo)水管的構(gòu)造。不難看出,其接縫密封防水與裝飾保溫承重一體化夾芯復(fù)合預(yù)制墻板基本一致,不同之處在于接縫的背水面添加了一道定型密封材料進(jìn)行封堵,以增加防水的可靠性。這道定型密封材料的施工通常在預(yù)制墻板出廠前粘貼完畢,原因可能與外掛墻板安裝完畢后,板的背水面缺乏可供縫隙密封的操作面有關(guān)。
2.3 接縫密封材料的選擇
通過上面的分析,不難看出密封材料是保證裝配式混凝土建筑外墻防水工程質(zhì)量的物質(zhì)基礎(chǔ)之一,其性能優(yōu)劣關(guān)乎工程質(zhì)量及裝配式混凝土建筑的推廣和普及。根據(jù)PC板的應(yīng)用部位特點(diǎn),選用密封膠時(shí)應(yīng)關(guān)注的性能包括:1)抗位移性,預(yù)制板接縫部位在應(yīng)用過程中,受環(huán)境溫度變化會(huì)出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象,使得接縫尺寸發(fā)生循環(huán)變化,密封膠必須具備良好的抗位移能力;2)耐候性,部分使用部位長(zhǎng)期處于外露條件,采用的密封膠必須具有良好的耐候性;3)粘結(jié)性,PC板主要結(jié)構(gòu)組成為水泥混凝土,為保證密封效果,采用的密封膠必須與水泥混凝土基材良好粘結(jié);4)防污染性,密封膠若作為外露密封使用,為整體美觀需要還應(yīng)具備防污染性,即避免對(duì)接縫兩側(cè)的基層造成污染;5)蠕變性,作為PC板的密封膠應(yīng)具備一定的蠕變性,這樣即便粘結(jié)面長(zhǎng)期受力也不易發(fā)生粘結(jié)破壞;6)涂裝性,現(xiàn)代裝飾為追求整體的美觀度,常對(duì)表面進(jìn)行噴漆處理,可涂裝性也是一項(xiàng)重要的性能指標(biāo);7)可維修性,密封膠在使用過程中難免出現(xiàn)破損、局部粘結(jié)失效情況,因此需對(duì)密封膠進(jìn)行及時(shí)修補(bǔ),避免漏水。
部分滿足以上要求的密封膠品種包括硅酮建筑密封膠(SR膠)、聚氨酯建筑密封膠(PU膠)及硅烷改性聚醚類建筑密封膠(MS膠,尚缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)),其中以MS建筑密封膠綜合性能最佳。通常,非暴露部位可使用低模量聚氨酯密封膠,而暴露使用的部位宜使用低模量MS密封膠,硅酮密封膠雖然耐候性優(yōu)良,但無法涂裝,加上后期修補(bǔ)困難,使用較少。
除了關(guān)注密封膠的性能之外,容易被忽視的還包括配套輔助材料(如背襯材料、基層處理劑的使用,同時(shí)還需加強(qiáng)對(duì)密封工程從業(yè)人員的技術(shù)培訓(xùn)。目前國(guó)內(nèi)建筑防水行業(yè)已開始重視這項(xiàng)工作,相信在中國(guó)建筑防水協(xié)會(huì)等社會(huì)組織和機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下,建筑密封工程的質(zhì)量,未來將得以穩(wěn)步提升。
3、展望
住宅產(chǎn)業(yè)化是傳統(tǒng)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),改變粗放式發(fā)展模式,向綠色建筑這一目標(biāo)邁進(jìn)的途徑之一。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅體系是根據(jù)建筑工業(yè)化要求,在住宅建筑主體結(jié)構(gòu)工程中大量采用尺寸精確、做工細(xì)致、符合建筑模數(shù)化和標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)制構(gòu)配件,不僅質(zhì)量穩(wěn)定、能減少現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)、縮短施工周期和提高工效并節(jié)省材料和保護(hù)環(huán)境,而且還可以大幅度提高住宅工程整體建造水平與質(zhì)量。
從保證工程整體建造水平和質(zhì)量、縮短施工周期及節(jié)約材料保護(hù)環(huán)境等目標(biāo)和特征出發(fā),雖然現(xiàn)階段在相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中防水工程關(guān)注的重點(diǎn)被放在了接縫密封方面,但以單層防水卷材屋面、冷屋面、種植屋面、壓型金屬板屋面、通風(fēng)瓦屋面等為代表的新型屋面技術(shù)依然契合這一目標(biāo)和特征。展望未來,密封材料供應(yīng)商在住宅產(chǎn)業(yè)化市場(chǎng)中可獲得可觀的發(fā)展,防水材料企業(yè)亦大有可為。至于地下工程,因其條件特殊(如空間有限、地質(zhì)條件復(fù)雜、施工工藝及支護(hù)方式多樣等),在建筑領(lǐng)域內(nèi)短期尚難見有這方面的研究和突破。但施工性能優(yōu)良、針對(duì)地下工程的系統(tǒng)化防水體系在住宅產(chǎn)業(yè)化市場(chǎng)中也將有不小的用武之地。住宅產(chǎn)業(yè)化對(duì)工程質(zhì)量、環(huán)境保護(hù)及資源節(jié)約終極追求的理念,也可以成為引領(lǐng)地下工程防水體系技術(shù)不斷進(jìn)步的旗幟。
4、結(jié)論
主體結(jié)構(gòu)體系是住宅產(chǎn)業(yè)化和新型建筑工業(yè)化的核心,主體結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展決定著整個(gè)住宅產(chǎn)業(yè)化的推廣走向。關(guān)注住宅產(chǎn)業(yè)化,可首先從具體的結(jié)構(gòu)體系出發(fā)。預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu),是目前住宅產(chǎn)業(yè)化的主流,其關(guān)注的重點(diǎn)在于預(yù)制外墻板接縫的密封防水處理。采用材料密封和構(gòu)造防排水措施相結(jié)合的方法,可以獲得良好的密封防水效果。密封材料是實(shí)現(xiàn)接縫密封防水的物質(zhì)基礎(chǔ),應(yīng)當(dāng)予以高度重視。通過引入住宅產(chǎn)業(yè)化的理念,防水材料供應(yīng)商可望在接縫密封及新型屋面系統(tǒng)推廣中有所斬獲。










