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彩钢板屋面渗漏原因分析及治理方案

2019/09/17

彩钢板轻型屋面具有现场加工便捷、利用率高、工期短、造价低、自重轻、抗震好、噪音低、污染小等优势,最近些年来,在建筑领域得到了广泛应用,特别适用于纵横跨度较大的场所。不过,有的彩钢板屋面在设计、施工、使用等环节存在着质量隐患,使得屋面在建设、使用各阶段都存在不同缺陷,投用后屋面存在严重的渗漏问题。
 
本文以某电厂主厂房彩钢板屋面4次渗漏水处理为案例,系统分析了彩钢板屋面产生渗漏水的根本原因。通过对实施方案及治理效果进行比较,提出了各处理方案存在的优缺点,指出彩钢板屋面渗漏治理应针对不同基层及环境条件,制定和实施不同的方案,使渗漏水处理到达预期的效果。
 
一、工程概况
 
某发电企业主厂房采用镀铝锌彩钢板双层屋面,投影面积7500㎡(包括屋面及女儿墙墙面、压顶、檐口),排水坡度为1/20,横向跨度:AB排24m、BC排40m,纵向跨度94m;屋面外板厚0.6mm,单板有效宽820mm,女儿墙板及压顶外板板厚0.4mm,单板有效宽840mm。
 
屋面板横向采用滑动支座固定、整板安装,纵向采用360°直立缝锁边搭接方式;女儿墙及顶棚外板采用自攻螺丝在面板波峰处固定,1个波峰搭接。屋面洞口有:采光罩(2200mm×2200mm)24个,风机(1500mm×1500mm)16个,通风口(A500)28个,另有4个A200、2个A350热机留孔。
 
屋面天沟采用3mm不锈钢板制作,纵向分段焊接安装,坡度为1%,迎水面整板进行防水涂料处理,天沟雨水虹吸排水;屋面未设置检修通道。该厂房彩钢板屋面自竣工投用以来,相继出现了多处渗漏水,除外墙部分窗洞渗漏水是因窗上口包边板方向有误、包边板搭接处未密封以外,主要是屋面各搭接、结合部位出现多处漏水。
 
该彩钢屋面漏水具体表现在:屋面板各搭接处、屋面板与女儿墙根部、屋面洞口边缘结合处、穿屋面管道根部、外墙板自攻螺丝穿孔处、女儿墙顶板搭接处、自攻螺丝穿孔处、屋面板与天沟、女儿墙顶板檐口处等。
 
二、渗漏原因分析
 
彩钢板屋面采用散件组合安装,必然存在众多的搭接面、结合面,这些搭接面、结合面本身存在天然缝隙。这些缝隙或因设计构造措施漏设、或施工时增加的防水措施不到位、或因屋面外板受力等因素作用而加大搭接处、结合处的缝隙间距。这些缝隙如果不进
行密封,屋面就非常容易渗漏水。现就彩钢板渗漏原因进行分析。
 
1、设计因素
 
设计防水构造措施存在缺陷,或缺少有针对性的防水措施,在屋面跨度大、钢结构刚度偏小、外力等动荷载频繁的条件下,容易导致屋面板搭接面、结合面缝隙间距加大形成渗漏水缝隙。具体为:
 
1)屋面纵向搭接缝处密封胶破坏,导致渗漏水,见图1;
 
2)屋面洞口处防水铁件变形移位、密封胶破坏,导致渗漏水,见图2;
 
3)女儿墙根部、泛水板处,因屋面板位移,导致根部、泛水板结合处密封拉开,见图3;
 
4)女儿墙顶棚、屋面檐口板设计延伸长度不够,导致安装长度不足、易形成雨水倒灌,见图4-5;
 
5)外墙面、女儿墙压顶搭接及固定穿孔螺丝,设计无密封、防腐蚀措施,导致渗漏水,见图4、图6。
 
外板纵向搭接缝隙采用密封胶密封,受力被拉开
图1 外板纵向搭接缝隙采用密封胶密封,受力被拉开

屋面洞口防水铁件移位、漏焊,密封胶被拉开
图2 屋面洞口防水铁件移位、漏焊,密封胶被拉开

根部泛水板长度不足,缝隙未密封
图3 根部泛水板长度不足,缝隙未密封

女儿墙压顶板延伸至屋面长度不足(云线内)
图4 女儿墙压顶板延伸至屋面长度不足(云线内)

屋面板延伸至天沟内长度不足(云线内)
图5 屋面板延伸至天沟内长度不足(云线内)

女儿墙搭接及固定无防水措施
图6 女儿墙搭接及固定无防水措施
 
2、施工因素
 
1)板材在吊运过程中变形、损坏,导致安装后形成裂纹、搭接处缝隙渗漏水。
 
2)板材安装到位后,因板材刚度偏低,安装人员频繁踩踏,导致屋面板局部永久变形、塌陷、开裂、移位,造成搭接处、结合处缝隙加大而渗漏水。
 
3)未按设计及安装工艺要求进行安装,主要体现在:①屋面板材纵向搭接处紧固程度不足或不均匀,留有较大缝隙;②屋面洞口处防水配件、女儿墙根部泛水板、压顶处包边板搭接长度不够;③天沟与屋面板结合处、女儿墙顶棚下与墙体结合处,未按要求封堵;④女儿墙顶棚、墙体搭接处,因面板变形形成缝隙,同时自攻钉施工形成缝隙;⑤屋面板搭接处、屋面洞口、女儿墙压顶处包边板,打胶不足或漏打,造成屋面多点漏水;⑥施工人员在女儿墙顶板波谷中部打钉、屋面天沟焊缝存在砂眼或防水涂料老化造成天沟渗漏。
 
4)试验检验因素,主要体现在:①屋面淋水试验、天沟蓄水试验因试验条件不到位或不满足,导致屋面淋水、天沟蓄水试验达不到检验渗漏点的目的,留下渗漏水隐患;②金属屋面板无抗风揭试验标准规范,使金属屋面板抗风揭试验无法进行,屋面板整体刚度、固定、咬合强度以及相关结合部位密封性能无法得到验证。
 
3、使用因素
 
1)屋面设备事故抢险,未进行预先加固,局部堆放设备、设施,人员集中踩踏,使彩钢板屋面局部塌陷开裂,搭接处、结合处位移,而渗漏水。
 
2)屋面没有设置检修通道,巡检运维人员定期、定位频繁踩踏,使得屋面彩钢板搭接处、结合处产生缝隙而渗漏水。
 
3)彩钢板屋面面积大,夏季平均表面温度达80℃以上,在单板横向不允许搭接、纵向搭接采用暗扣式(存在间隙),采用滑动型支座的情况下,板面自由伸缩位移大,在屋面与女儿墙根部、洞口处、穿管处,易形成缝隙导致渗漏水。
 
4)天沟虹吸排水口清理不及时,排水不畅,导致天沟满水,溢流至房内。
 
三、治理方案及实施效果
 
在编制和实施彩钢板屋面渗漏水处理方案时,应首先了解彩钢板屋面的以下特点:1)彩钢板屋面刚度较刚性屋面较低,导致屋面防水材料易变形、移位、开裂;2)彩钢板屋面基层表面光滑,导致粘接力下降,如使用防水卷材,基层易空鼓,边缘易张口;3)彩钢板屋面受动荷载影响较大,如台风、热胀冷缩等,易导致屋面板搭接处、结合处、洞口处应力集中,致使防水卷材开裂、空鼓、翘边;4)彩钢板屋面易吸热,导致屋面温度高,使防水卷材容易老化。
 
通过全方位、深层次分析,上述特点都有可能造成彩钢板屋面渗漏水。因此,在2013年10月至2015年10月期间,责任单位根据屋面渗漏水现状、渗漏部位及面积,先后制定并实施了4套屋面渗漏水处理方案(表1);其实施效果,见表2。
 
屋面渗漏处理方案对比
表1 屋面渗漏处理方案对比

处理方案效能对比
表2 处理方案效能对比
 
前3套处理方案均未能达到预期效果,分析原因,既有可能忽视了彩钢屋面板基层实际特点、防水工艺选取不当,也有可能施工管理不到位。不排除前3套方案中,若施工管理到位,也能达到较好的局部防水效果。
 
该工程在编制第4套处理方案时,认真总结了前3次的失败教训,确定工艺、材料,处理范围不仅紧扣彩钢板屋面基层特点,还把屋面结构偏软、易受动荷载影响以及渗漏范围不易确定的实际特点考虑进去,通过防水工艺、材料优选组合,最终在总结前3套方案局部优点的前提下,提出了采用质量轻、柔性大、耐穿刺、细部好施工、耐老化的铝箔面防水卷材对金属屋面进行全面防水处理。
 
同时对女儿墙根部、风机孔洞周边屋面结构偏软、易受外力作用变形和移位的实际情况,采用膨胀珍珠岩混凝土进行基层局部加固。通过自粘防水卷材对金属屋面板进行全面防水处理,把可能存在渗漏的部位都覆盖掉,从而形成金属屋面整体皮肤式防水,再严把验收关,使得第4次防水施工收到预期效果。
 
1)针对屋面渗漏点不易确定,结合缝密封胶易漏打、老化、破损的实际情况,采用铝箔面防水卷材对整个屋面板进行全面防水处理,严格把握卷材横向搭接长度不小于80mm,纵向搭接不小于100mm,搭接处不出现翘边和鼓包,对板面凹陷或断裂处,采用多层卷材附加层填平,以增加变形的韧性和抵抗强度。图7所示为屋面板防水措施。
 
屋面板防水措施
图7 屋面板防水措施
 
2)针对女儿墙压顶板延伸屋面及屋面板延伸至天沟长度不足的问题,按照GB50207—2012《屋面工程质量验收规范》的相关要求,采用原屋面、墙面彩钢板加长了女儿墙压顶板及屋面板延伸长度,控制参数为:女儿墙压顶板伸向屋面方向的长度不小于200mm,屋面板伸入天沟的长度不小于150mm;同时增补将女儿墙压顶板及天沟处屋面板摊铺的防水卷材伸出100mm,并在女儿墙压顶板及屋面板天沟侧挑檐下增加L45mm×45mm铝质滴水线等措施,确保雨水下落时不倒流到压顶板与墙面或屋面板与天沟之间的缝隙中,见图8—9。
 
女儿墙、压顶及根部防水措施
图8 女儿墙、压顶及根部防水措施

屋面天沟墙面、檐口防水措施
图9 屋面天沟墙面、檐口防水措施
 
3)针对女儿墙、女儿墙压顶板纵横搭接存在缝隙或其固定的螺丝孔垫片缺失、移位、损坏出现的渗漏以及屋面女儿墙根部泛水板存在长度不足的情形,采用自粘铝箔面沥青防水卷材对整个女儿墙(高度超过1000mm的增加铝质竖直压条固定)、女儿墙压顶板进行摊铺防水处理,同时为确保女儿墙根部屋面板伸缩扰动可能带来的位移导致卷材撕裂,在其根部基层增加了两层附加层,以增加其抗拉裂的强度,同时在女儿墙顶部包边板处增加了柔性翻沿,确保墙面板或压顶板晃动时卷材开裂造成渗漏水(图8)。
 
4)鉴于屋面孔洞台面处安装风机会产生振动作用,影响粘结于屋面、洞口台面卷材的粘结强度。为增加屋面孔洞处卷材的稳定性,在经过屋面板承载力测算和查阅彩钢屋面设计允许荷载的前提下,铺设卷材前,先对风机周边屋面采用膨胀珍珠岩混凝土进行加固,平均厚度100mm。这样既便于摊铺自粘防水卷材,提高卷材与屋面的粘结强度,又增加了洞口周边屋面的刚度,见图10。
 
屋面洞口周边、女儿墙根部加固措施
图10 屋面洞口周边、女儿墙根部加固措施
 
5)针对屋面洞口防水件移位或防水铁件焊接存在缝隙造成的渗漏水问题,首先在洞口边缘根部与屋面板结合处增加两层柔性附加层,再把防水卷材从屋面延伸至屋面洞口台面上,同时对洞口台面卷材与设备基础结合处满打密封胶,见图11。
 
屋面洞口根部、台面防水措施
图11 屋面洞口根部、台面防水措施
 
6)针对伸出屋面的热力管道,防水设计时,应考虑到受热和振动的影响。在屋面板处开凿孔洞时应同时考虑热力管道直径、晃动幅度,必须留有不小于10mm间隙。此处防水措施为:首先施工膨胀珍珠岩混凝土挡水围堰,围堰厚度最薄处不小于30mm;为便于雨水排放,挡水围堰平面应平缓,坡度不大于2%,围堰长宽根据实际需要适当调整,最宽不超过单板宽度(820mm),在其上面同步铺设防水卷材,在孔洞挡沿处将卷材铺设至挡沿内侧,为防止卷材张口或脱落,孔洞与屋面板之间的间隙用石棉布条填充,对卷材收口;在管道上安装铁质伞帽,并用金属抱箍固定,详见图12。
 
穿屋面管道处局部防水措施
图12 穿屋面管道处局部防水措施
 
四、方案对比分析
 
根据该工程实施渗漏治理过程可知:1)当渗漏点范围明确、渗漏点数量较少并不可变以及结构静(动)荷载允许、无沉降和延伸要求时,可以采用局部小范围的处理,防水材料可以选用膨胀珍珠岩混凝土+SBS卷材、橡胶沥青防水涂料、普通SBS防水卷材、铝箔面自粘防水卷材;2)当渗漏点范围明确、渗漏点数量较少并不可变以及结构静(动)荷载不允许、无沉降和延伸要求时,可以采用局部小范围的处理,防水材料可以选用橡胶沥青防水涂料、普通SBS防水卷材、铝箔面自粘防水卷材;3)当渗漏点具体范围无法确定、渗漏点不明确以及结构静(动)荷载不允许、有沉降和延伸要求时,彩钢板屋面渗漏水缺陷处理,可以采用橡胶沥青防水涂料、铝箔面自粘防水卷材进行处理。
 
通过对4套方案适应性分析可知,铝箔面自粘防水卷材处理彩钢板屋面局部渗漏水的优势,主要体现在:1)施工程序简单,工效高;2)整体敷设,形成皮肤式防水;3)铝箔面具有反辐射、散热快的优点,本身韧性好,保护胎基不受破坏、穿刺,延长防水层的使用寿命;4)最大拉力下延伸率达300%以上,适应彩钢板动荷载变化需要的范围宽;5)可在潮湿、无明水的基面直接施工,施工不动火,无特殊环境使用要求;6)不使用燃料,不污染环境等。
 
采用自粘沥青防水卷材方案,处理结果经现场3个月多场大雨检验,屋面覆盖层未出现鼓包、断裂等现象,屋面洞口、穿屋面管边缘未出现张口、边缘密封胶完好,彩钢板屋面各处均未发现渗漏点,屋面处理已达到预期目标。
 
铝箔面自粘防水卷材进行彩钢板屋面渗漏处理也存在一定的问题,主要体现在自粘防水卷材的铝箔面如果损伤或被破坏,容易进水浸泡,就和普通SBS改性沥青防水卷材一样易老化变脆、断裂,导致屋面渗漏水,所以在施工和使用时一定要注意对铝箔面进行保护。
 
结语
 
在编制和实施彩钢屋面渗漏水治理方案时,一定要做到因地制宜、统筹兼顾、综合考虑,除了注意治理范围,还应考虑材料的选用。过分强调一点或一个方面,都会顾此失彼,治理结果达不到预期效果。本工程方案优劣探讨只是提供一种方法和思路,供同行参
考。需要特别强调说明,不论哪一种方案,治理前对基层的预处理和细部节点附加层处理都特别重要,同时施工质量把控及工序、系统的验收也不能马虎,要做到全面准备、全面监督,才能防患于未然。

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