基于機(jī)噴高性能材料的古建墻體大面積灰無縫施工技術(shù)

北京市某城樓及城臺修繕工程包括對城臺和城樓進(jìn)行全面修繕改造并提升功能。該城臺外墻長180?m，寬40?m，高約13?m，面積約3?725?m2。由于城臺外墻歷年修繕內(nèi)容僅為對面層的修補見新，缺乏深至城磚基層的徹底修繕，致使抹灰層出現(xiàn)嚴(yán)重開裂、破損和鼓脹現(xiàn)象。經(jīng)勘察發(fā)現(xiàn)，原城臺抹灰層材料為普通砂漿、石灰混合砂漿、噴護(hù)混凝土及少量“靠骨灰”，整體與城磚基層脫離較嚴(yán)重且城磚基層含水率已達(dá)飽和狀態(tài)。由于長期滲水侵蝕、腐蝕和風(fēng)化，面層城磚出現(xiàn)大面積酥堿現(xiàn)象，強度極低，酥堿深達(dá)5?cm。在須彌座頂部，外墻根部長期向外滲水，有明顯的水漬痕跡和嚴(yán)重的發(fā)霉發(fā)黑現(xiàn)象。為保護(hù)城臺結(jié)構(gòu)安全，需將原墻皮全部剔鑿后重做抹灰層；為避免城臺內(nèi)部長期滲水影響抹灰層與基層的結(jié)合，整個城臺面還需進(jìn)行防水施工。在外墻鏟至基層后挖補酥堿的城磚，噴涂界面砂漿，植L形8環(huán)氧樹脂涂層帶肋鋼筋，對凹陷較大處濕噴C7.5聚合物修補砂漿，再滿掛?4帶肋熱鍍鋅鋼筋網(wǎng)，噴射30?mm厚聚合物抗裂抹灰砂漿，抹4?mm厚聚合物抗裂砂漿，內(nèi)壓耐堿玻纖網(wǎng)格布。1、施工材料1.1材料選擇原則選取材料首要考慮的因素不是強度，而是選擇高凍融循環(huán)粘接強度，且具微柔韌性、低收縮率及良好耐久性的材料，還需考慮整個體系中各層級材料線性收縮率應(yīng)盡量接近。1.2材料選擇及優(yōu)化1.2.1解決基層附著力較差及吸水率較高的問題城磚基層采用界面砂漿做界面處理劑，界面砂漿為粘糊狀拌合物，抗流掛效果好，可提高基層與表層結(jié)合區(qū)域的強度，為表層材料提供良好、穩(wěn)定、統(tǒng)一的結(jié)合面；界面砂漿還具有較好的耐候性，可減小潮濕基層受凍融循環(huán)的影響；其具有的微柔韌性還能抵御基層輕微形變造成的空鼓及開裂。界面砂漿粘接強度超過0.5?MPa，遠(yuǎn)大于抹灰施工要求的基層粘接力（0.2?MPa）。1.2.2解決基層平整度較差的問題由于城磚酥堿程度不同，需剔鑿的程度也不同，考慮到城磚基層平整度較差，需先用砂漿對凹陷較大處進(jìn)行修補，局部修補厚度達(dá)50?mm，對此專門研制了一種聚合物修補砂漿，該砂漿以硅酸鹽水泥、高鋁水泥、石膏為主要膠凝材料，添加粉煤灰以減小砂漿密度，使其干表觀密度降至1?650?kg/m3，以避免其自重對墻體及界面粘接的破壞。經(jīng)檢測，通過調(diào)整水泥和粉煤灰用量，剔鑿?fù)瓿珊蟀枷葺^大處城磚強度約為8?MPa，修補砂漿強度與城磚強度接近，減小了因強度不匹配造成空鼓和開裂的概率。通過摻加纖維限制并抵御材料內(nèi)部的收縮應(yīng)力，降低了開裂風(fēng)險。通過添加聚合物乳膠粉可顯著提高砂漿粘接強度。添加調(diào)凝劑、增稠劑、觸變劑、觸變潤滑劑和減水劑等外加劑，提高了砂漿的耐熱、耐冷凍、耐腐蝕性及施工性能。1.2.3解決大面積厚抹灰容易空鼓和開裂的問題除施工原因外，抹灰砂漿層材料性能直接關(guān)系到空鼓和開裂問題，對此研制了聚合物抗裂抹灰砂漿，其主要原料包括硅酸鹽水泥、高鋁水泥、石膏、粉煤灰、砂、增稠劑、纖維、聚合物乳膠粉、觸變劑、觸變潤滑劑及減水劑等。通過加入纖維、聚合物等抗裂材料及觸變性材料等外加劑，保證了該層級的粘接力，減小了開裂概率。面層采用的聚合物抗裂砂漿具有較低的吸水率和較好的不透水性，可保證結(jié)合面及內(nèi)部材料不受水的侵蝕，避免耐久性及強度損失，提高了整個體系的耐久性能。1.3主要材料主要材料及配合比見表1。表1主要材料及配合比2、施工工藝2.1施工流程施工準(zhǔn)備→清理剔鑿原墻皮→基層檢查→剔鑿?fù)谘a，擇砌→測量放線→墻面植筋→噴涂界面砂漿→修補基層凹陷處→滿掛鋼筋網(wǎng)片→噴射聚合物抹灰砂漿→抹聚合物抗裂砂漿。2.2施工要求2.2.1施工準(zhǔn)備在城臺外墻外側(cè)搭設(shè)腳手架，腳手架內(nèi)側(cè)每隔一定高度設(shè)自動噴淋系統(tǒng)，用于鏟除墻面時降塵及抹灰層養(yǎng)護(hù)。2.2.2原墻皮剔鑿清理使用鐵鏨子等工具鏟除原墻皮后，再用人工鏟除已松動、風(fēng)化、破碎的磚體和磚灰，用高壓氣泵將城墻表面的塵土等清理干凈，對局部清理不干凈處使用鋼絲刷清理。2.2.3基層檢查對剔鑿下來的城磚進(jìn)行含水率檢測，對剔鑿?fù)瓿珊蟀枷葺^大處的城磚進(jìn)行回彈檢測并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)作為材料選擇及優(yōu)化參考。2.2.4剔鑿?fù)谘a，擇砌（1）對酥堿不超過原磚尺寸40%的磚件采取剔鑿?fù)谘a做法，先用鏨子鑿除需修復(fù)的地方，鑿去的面積應(yīng)為單個整磚的整倍數(shù)，再按原墻體磚的規(guī)格重新砍制，砍磨后照原樣用原做法重新補砌，內(nèi)部用灰墊實。（2）對酥堿超過原磚尺寸40%的磚件采取擇砌做法。擇砌應(yīng)邊拆邊砌，不可等全部拆完后再砌，一次擇砌的長度不超過1?m。（3）對磚縫缺灰較多處可用灰填補，填補前先用短毛刷蘸少量清水（蘸后甩干）順磚縫刷一下，以保證與磚縫附著牢固并使磚棱保持干凈。2.2.5測量放線現(xiàn)場測量墻面數(shù)據(jù)，上端以檐口下皮距內(nèi)側(cè)40?mm處為基準(zhǔn)點，下端以須彌座最內(nèi)側(cè)點為基準(zhǔn)點豎向拉線，使用水平儀，橫向打線，根據(jù)數(shù)據(jù)確定城墻每個部位的噴射厚度和完成面的標(biāo)準(zhǔn)線。2.2.6墻面植筋（1）清理墻面后按植筋間距在墻面上彈線定位，植筋孔縱橫間距均為480?mm，孔徑為10?mm，深250?mm。植筋孔呈梅花形布置，具體位置可根據(jù)現(xiàn)場情況稍加調(diào)整，應(yīng)盡量將錨筋布置在挖補后的磚件或較完好的城磚上。（2）鉆孔完成后進(jìn)行清孔處理，待孔壁干燥后，再采用結(jié)構(gòu)膠將L形?8帶肋熱鍍鋅鋼筋植入孔內(nèi)，鋼筋伸出部分?jǐn)嗝娉稀?.2.7噴涂界面砂漿界面砂漿配合比按水∶灰=1∶5（重量比）配制，用電動攪拌器攪拌至均勻無結(jié)塊后，放置3~5?min，再次攪拌15~30?s即可使用。攪拌完成的界面砂漿須在2?h內(nèi)用完。采用空壓機(jī)配套噴槍噴涂界面砂漿，噴射時離墻面0.5?m，用量為2~2.5?kg/m2，噴涂2遍。使其均勻地凝固在基層表面。2.2.8基層凹陷處修補待界面砂漿完全硬化后，在墻面凹陷大于40?mm處，噴射M7.5聚合物修補砂漿。若凹陷處面積大于1m2，需加設(shè)一層?1@20的鋼絲網(wǎng)，鋼絲網(wǎng)用鍍鋅鋼釘固定。分遍噴射，每遍厚度不大于15?mm。修補砂漿硬化后噴水或淋水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不少于7?d。2.2.9掛鋼筋網(wǎng)片（1）修補砂漿硬化后，在墻面上滿掛?4@120×120帶肋鍍鋅鋼筋網(wǎng)。用鍍鋅鐵絲綁扎鋼筋網(wǎng)與錨筋，鋼筋網(wǎng)片搭接寬度不小于150?mm。（2）根據(jù)豎向和橫向的基準(zhǔn)線打點沖筋，以保證掛設(shè)的鋼筋網(wǎng)片距處理后的表面3~10?mm，錨筋直鉤保護(hù)層不小于15?mm。2.2.10噴射聚合物抗裂抹灰砂漿（1）聚合物抹灰砂漿配合比按水∶灰=1∶5（重量比）配制，要求攪拌均勻，砂漿稠度為80~120?mm。（2）采取跳倉法噴漿，劃分分格縫，根據(jù)墻體面積沿長度和高度方向分為不大于6?m的區(qū)格，每一區(qū)格為一倉間隔施工，即先噴射第一批1-1~1-7倉，后噴射第二批2-1~2-7倉（圖1），相鄰兩倉間隔時間不少于7?d。兩倉接頭處預(yù)留寬約20?cm的斜面，噴射相鄰倉時，斜面上先用壓力水沖洗潤濕后再進(jìn)行噴射。圖1分倉施工順序示意（3）各倉砂漿均分2層噴射，每層厚15?mm，須待第1層砂漿終凝1?h后方可噴射第2層砂漿。若第1層砂漿已表干，應(yīng)撒水濕潤待表面晾至無明水時再噴射第2層砂漿。（4）每層砂漿噴射前，應(yīng)先在墻面上打點沖筋控制噴漿厚度。噴漿應(yīng)自上而下進(jìn)行，砂漿與沖筋抹平并用大杠刮平找直后木抹子鑿毛。噴漿時應(yīng)控制噴射速度，噴嘴距受噴面控制在0.3~0.5?m，噴射角度盡可能接近90°，以獲得最大壓實和最小回彈。（5）噴漿后應(yīng)檢查砂漿表面是否有松動、開裂、下墜、滑移等現(xiàn)象，若有應(yīng)及時清除重噴。噴射體達(dá)到一定強度后可通過錘擊聽聲，判斷空鼓脫殼處并及時進(jìn)行處理。（6）第二層噴射砂漿終凝2?h后，開始養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不少于7?d。2.2.11抹聚合物抗裂砂漿（1）抗裂砂漿總厚度為4?mm，分兩遍抹，每遍厚2?mm，抹第一遍抗裂砂漿時滿壓一層耐堿玻纖網(wǎng)格布，隨即抹第二遍找平抗裂砂漿，抹平壓實（圖2）。圖2陰、陽角處網(wǎng)格布搭接示意（2）網(wǎng)格布鋪貼應(yīng)平整無褶皺，搭接寬度不小于100?mm。陰角、陽角和券洞洞口處，應(yīng)從兩邊墻身埋貼的網(wǎng)格布雙向繞角且相互搭接，各面搭接寬度不小于200?mm。（3）抗裂砂漿抹完后，應(yīng)檢查平整、垂直度及陰陽角方正，對不符合標(biāo)準(zhǔn)要求處進(jìn)行修補。（4）抗裂砂漿終凝2?h后應(yīng)及時養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不少于7?d。3、質(zhì)量控制（1）抹灰所用材料品種和性能須符合有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求。（2）界面砂漿層應(yīng)噴涂均勻，不得漏噴。（3）界面砂漿層須與墻面粘結(jié)牢固，無松動和虛粘現(xiàn)象。（4）抹灰層與基層之間、各抹灰層之間應(yīng)粘結(jié)牢固，抹灰層應(yīng)無脫層、空鼓，面層應(yīng)無爆灰和裂縫。（5）抹灰層表面應(yīng)光滑、潔凈，接槎平整，陰陽角順直，線條齊直，色澤一致，無明顯修補痕跡。（6）抹灰修繕質(zhì)量允許偏差和檢驗方法應(yīng)符合表2規(guī)定。表2抹灰修繕工程質(zhì)量允許偏差和檢驗方法4、安全及環(huán)保措施（1）進(jìn)入施工現(xiàn)場人員必須佩戴安全帽，高空作業(yè)應(yīng)系安全帶，穿好防滑鞋等。（2）現(xiàn)場用電動力、照明須分開，所有用電設(shè)備應(yīng)安裝觸電保護(hù)器，接零(接地)良好。（3）機(jī)械設(shè)備應(yīng)由專人操作，專人保養(yǎng)、檢修，機(jī)械噴涂抹灰作業(yè)人員應(yīng)接受崗位技能及安全培訓(xùn)。（4）腳手架按規(guī)定搭設(shè)，最下層架子與外墻間用木板封嚴(yán)，每兩步設(shè)一道水平安全網(wǎng)，以防掉物傷人。腳手架外側(cè)滿掛鋼板網(wǎng)封閉，并設(shè)護(hù)身欄及檔腳板。（5）噴涂作業(yè)前應(yīng)試運轉(zhuǎn)噴涂設(shè)備，檢查噴嘴是否堵塞，檢查時應(yīng)使槍口朝向空地。（6）噴涂作業(yè)時嚴(yán)禁將噴槍口對人。噴槍管道堵塞時應(yīng)先停機(jī)卸壓，避開人群進(jìn)行拆卸排除，卸壓前嚴(yán)禁敲打或晃動管道。（7）噴涂過程中宜設(shè)專人協(xié)助移動管道，并定時檢查輸漿管道連接處是否松動。（8）清洗輸漿管時應(yīng)先卸壓，再進(jìn)行清洗。（9）噴涂前應(yīng)檢查超載安全裝置，噴涂時應(yīng)監(jiān)視壓力表升降變化情況，以防超載危及安全。（10）不得在設(shè)備使用的同時進(jìn)行維修，設(shè)備出現(xiàn)故障時不得繼續(xù)運轉(zhuǎn)。（11）設(shè)備檢修清理時應(yīng)切斷電源，并掛牌示意或設(shè)專人看護(hù)。（12）結(jié)構(gòu)膠應(yīng)單獨設(shè)倉庫整齊堆放并保持良好的通風(fēng)排熱。（13）噴射砂漿前，應(yīng)對噴射區(qū)域中易受污染的部位使用塑料薄膜包裹保護(hù)。（14）外墻腳手架每隔一步布置自動降塵系統(tǒng)，噴淋管設(shè)置若干噴頭并及時進(jìn)行灑水降塵。（15）施工現(xiàn)場污水使用3個200?kg塑料桶分三級沉淀，先將攪拌機(jī)及噴槍維修、保養(yǎng)和清洗過程中產(chǎn)生的廢棄污水收集在小桶內(nèi)，再依次在一到三級沉淀桶內(nèi)進(jìn)行沉淀，在三級沉淀桶上安裝抽水泵，將清水排放到雨水溝，將沉淀下的沙石裝袋集中堆放。5、結(jié)束語