基于机喷高性能材料的古建墙体大面积灰无缝施工技术.docx

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1、北京市某城楼及城台修缮工程包括对城台和城楼进行全面修缮改造并提升功能。该城台外墙长180m,宽40m,高约13m,面积约3725m2。由于城台外墙历年修缮内容仅为对面层的修补见新，缺乏深至城砖基层的彻底修缮，致使抹灰层出现严重开裂、破损和鼓胀现象。经勘察发现，原城台抹灰层材料为普通砂浆、石灰混合砂浆、喷护混凝土及少量靠骨灰，整体与城砖基层脱离较严重且城砖基层含水率已达饱和状态。由于长期渗水侵蚀、腐蚀和风化，面层城砖出现大面积酥碱现象，强度极低，酥碱深达5cm在须弥座顶部，外墙根部长期向外渗水，有明显的水渍痕迹和严重的发霉发黑现象。为保护城台结构安全，需将原墙皮全部剔凿后重做抹灰层；为避免城台内

2、部长期渗水影响抹灰层与基层的结合，整个城台面还需进行防水施工。在外墙铲至基层后挖补酥碱的城砖，喷涂界面砂浆，植1形8环氧树脂涂层带肋钢筋，对凹陷较大处湿喷C7.5聚合物修补砂浆，再满挂04带肋热镀锌钢筋网，喷射30mm厚聚合物抗裂抹灰砂浆，抹4mm厚聚合物抗裂砂浆，内压耐碱玻纤网格布。1、施工材料选取材料首要考虑的因素不是强度，而是选择高冻融循环粘接强度，且具微柔韧性、低收缩率及良好耐久性的材料，还需考虑整个体系中各层级材料线性收缩率应尽量接近。1.2 材料选择及优化1.2.1 解决基层附着力较差及吸水率较高的问题城砖基层采用界面砂浆做界面处理剂，界面砂浆为粘糊状拌合物，抗流挂效果好，可提高基

3、层与表层结合区域的强度，为表层材料提供良好、稳定、统一的结合面；界面砂浆还具有较好的耐候性，可减小潮湿基层受冻融循环的影响；其具有的微柔韧性还能抵御基层轻微形变造成的空鼓及开裂。界面砂浆粘接强度超过0.5MPa,远大于抹灰施工要求的基层粘接力（0.2MPa）o1.2.2 解决基层平整度较差的问题由于城砖酥碱程度不同，需剔凿的程度也不同，考虑到城砖基层平整度较差，需先用砂浆对凹陷较大处进行修补，局部修补厚度达50mm,对此专门研制了一种聚合物修补砂浆，该砂浆以硅酸盐水泥、高铝水泥、石膏为主要胶凝材料，添加粉煤灰以减小砂浆密度，使其干表观密度降至1650kgm3,以避免其自重对墙体及界面粘接的破坏

4、。经检测，通过调整水泥和粉煤灰用量，剔凿完成后凹陷较大处城砖强度约为8MPa,修补砂浆强度与城砖强度接近，减小了因强度不匹配造成空鼓和开裂的概率。通过掺加纤维限制并抵御材料内部的收缩应力，降低了开裂风险。通过添加聚合物乳胶粉可显著提高砂浆粘接强度。添加调凝剂、增稠剂、触变剂、触变润滑剂和减水剂等外加剂，提高了砂浆的耐热、耐冷冻、耐腐蚀性及施工性能。1.2.3 解决大面积厚抹灰容易空鼓和开裂的问题除施工原因外，抹灰砂浆层材料性能直接关系到空鼓和开裂问题，对此研制了聚合物抗裂抹灰砂浆，其主要原料包括硅酸盐水泥、高铝水泥、石膏、粉煤灰、砂、增稠剂、纤维、聚合物乳胶粉、触变剂、触变润滑剂及减水剂等。通

5、过加入纤维、聚合物等抗裂材料及触变性材料等外加剂，保证了该层级的粘接力，减小了开裂概率。面层采用的聚合物抗裂砂浆具有较低的吸水率和较好的不透水性，可保证结合面及内部材料不受水的侵蚀，避免耐久性及强度损失，提高了整个体系的耐久性能。1.3 主要材料主要材料及配合比见表1o表1主要材料及配合比材料名称规格或型号配合比（重量比）界面砂浆成品水:粉料=1：5聚合物修补砂浆C7.5水:粉料=1：6聚合物抗裂抹灰砂浆M5.0水:粉料=1：5聚合物抗裂砂浆成品水:粉料=1：504带肋热镀锌钢肪网片120120锚筋1形或8带肋热镀锌钢筋钢丝网01()2O2O玻纤耐碱网格布130gm22、施工工艺2.1 施工流

6、程施工准备T清理剔凿原墙皮一基层检查T剔凿挖补，择砌T测量放线一墙面植筋T喷涂界面砂浆T修补基层凹陷处T满挂钢筋网片T喷射聚合物抹灰砂浆T抹聚合物抗裂砂浆。2.2 施工要求2.2.1 施工准备在城台外墙外侧搭设脚手架，脚手架内侧每隔一定高度设自动喷淋系统，用于铲除墙面时降尘及抹灰层养护。2.2.2 原墙皮剔凿清理使用铁饕子等工具铲除原墙皮后，再用人工铲除已松动、风化、破碎的砖体和砖灰，用高压气泵将城墙表面的尘土等清理干净，对局部清理不干净处使用钢丝刷清理。2.2.3 基层检查对剔凿下来的城砖进行含水率检测，对剔凿完成后凹陷较大处的城砖进行回弹检测并记录相关数据作为材料选择及优化参考。2.2.4

7、 剔凿挖补，择砌(1)对酥碱不超过原砖尺寸40%的砖件采取剔凿挖补做法，先用饕子凿除需修复的地方，凿去的面积应为单个整砖的整倍数，再按原墙体砖的规格重新砍制，砍磨后照原样用原做法重新补砌，内部用灰垫实。(2)对酥碱超过原砖尺寸40%的砖件采取择砌做法。择砌应边拆边砌，不可等全部拆完后再砌，一次择砌的长度不超过1mo(3)对砖缝缺灰较多处可用灰填补，填补前先用短毛刷蘸少量清水(蘸后甩干)顺砖缝刷一下，以保证与砖缝附着牢固并使砖棱保持干净。2.2.5 测量放线现场测量墙面数据，上端以檐口下皮距内侧40mm处为基准点，下端以须弥座最内侧点为基准点竖向拉线，使用水平仪，横向打线，根据数据确定城墙每个部

8、位的喷射厚度和完成面的标准线。2.2.6 墙面植筋(1)清理墙面后按植筋间距在墙面上弹线定位，植筋孔纵横间距均为480mm,孔径为10mm,深250mmo植筋孔呈梅花形布置，具体位置可根据现场情况稍加调整，应尽量将锚筋布置在挖补后的砖件或较完好的城砖上。(2)钻孔完成后进行清孔处理，待孔壁干燥后，再采用结构胶将1形8带肋热镀锌钢筋植入孔内，钢筋伸出部分断面朝上。2.2.7 喷涂界面砂浆界面砂浆配合比按水：灰=1：5(重量比)配制，用电动搅拌器搅拌至均匀无结块后，放置35min,再次搅拌1530S即可使用。搅拌完成的界面砂浆须在2h内用完。采用空压机配套喷枪喷涂界面砂浆，喷射时离墙面0.5m,用

9、量为22.5kg/m2,喷涂2遍。使其均匀地凝固在基层表面。2.2.8 基层凹陷处修补待界面砂浆完全硬化后，在墙面凹陷大于40mm处，喷射M7.5聚合物修补砂浆。若凹陷处面积大于1m2,需加设一层0120的钢丝网，钢丝网用镀锌钢钉固定。分遍喷射，每遍厚度不大于15mm修补砂浆硬化后喷水或淋水养护，养护时间不少于7do2.2.9 挂钢筋网片(1)修补砂浆硬化后，在墙面上满挂4(g)120120带肋镀锌钢筋网。用镀锌铁丝绑扎钢筋网与锚筋，钢筋网片搭接宽度不(2)根据竖向和横向的基准线打点冲筋，以保证挂设的钢筋网片距处理后的表面310mm,锚筋直钩保护层不小于15mmo2.2.10 喷射聚合物抗裂抹

10、灰砂浆(1)聚合物抹灰砂浆配合比按水：灰=1：5(重量比)配制，要求搅拌均匀，砂浆稠度为80120mmo(2)采取跳仓法喷浆，划分分格缝，根据墙体面积沿长度和高度方向分为不大于6m的区格，每一区格为一仓间隔施工，即先喷射第一批1-11-7仓后喷射第二批2-12-7仓(图1),相邻两仓间隔时间不少于7do两仓接头处预留宽约20cm的斜面，喷射相邻仓时，斜面上先用压力水冲洗润湿后再进行喷射。图1分仓施工顺序示意(3)各仓砂浆均分2层喷射，每层厚15mm,须待第1层砂浆终凝1h后方可喷射第2层砂浆。若第1层砂浆已表干，应撒水湿润待表面晾至无明水时再喷射第2层砂浆。(4)每层砂浆喷射前，应先在墙面上打

11、点冲筋控制喷浆厚度。喷浆应自上而下进行，砂浆与冲筋抹平并用大杠刮平找直后木抹子凿毛。喷浆时应控制喷射速度，喷嘴距受喷面控制在0.30.5m,喷射角度尽可能接近90。，以获得最大压实和最小回弹。(5)喷浆后应检查砂浆表面是否有松动、开裂、下坠、滑移等现象，若有应及时清除重喷。喷射体达到一定强度后可通过锤击听声，判断空鼓脱壳处并及时进行处理。(6)第二层喷射砂浆终凝2h后，开始养护，养护时间不少于7do2.2.11 抹聚合物抗裂砂浆(1)抗裂砂浆总厚度为4mm,分两遍抹，每遍厚2mm,抹第一遍抗裂砂浆时满压一层耐碱玻纤网格布，随即抹第二遍找平抗裂砂浆，抹平压实(图2)。图2阻、阳角处网格布搭接示意

12、(2)网格布铺贴应平整无褶皱，搭接宽度不小于100mmo阴角、阳角和券洞洞口处，应从两边墙身埋贴的网格布双向绕角且相互搭接，各面搭接宽度不小于200mmo(3)抗裂砂浆抹完后，应检查平整、垂直度及阴阳角方正，对不符合标准要求处进行修补。(4)抗裂砂浆终凝2h后应及时养护，养护时间不少于7do3、质量控制(1)抹灰所用材料品种和性能须符合有关规范标准的要求。(2)界面砂浆层应喷涂均匀，不得漏喷。(3)界面砂浆层须与墙面粘结牢固，无松动和虚粘现象。(4)抹灰层与基层之间、各抹灰层之间应粘结牢固，抹灰层应无脱层、空鼓，面层应无爆灰和裂缝。(5)抹灰层表面应光滑、洁净，接槎平整，阴阳角顺直，线条齐直，

13、色泽一致，无明显修补痕迹。(6)抹灰修缮质量允许偏差和检验方法应符合表2规定。表2抹灰修缮工程质量允许偏差和检验方法项目允许偏差mm检查方法表面平整52m靠尺和楔形塞尺测量新旧接槎高低差22m靠尺和楔形塞尺测量阴、阳角方正4200mm直角检测尺量测量4、安全及环保措施(1)进入施工现场人员必须佩戴安全帽，高空作业应系安全带，穿好防滑鞋等。(2)现场用电动力、照明须分开，所有用电设备应安装触电保护器，接零(接地)良好。(3)机械设备应由专人操作，专人保养、检修，机械喷涂抹灰作业人员应接受岗位技能及安全培训。(4)脚手架按规定搭设，最下层架子与外墙间用木板封严，每两步设一道水平安全网，以防掉物伤人

14、。脚手架外侧满挂钢板网封闭，并设护身栏及档脚板。(5)喷涂作业前应试运转喷涂设备，检查喷嘴是否堵塞，检查时应使枪口朝向空地。(6)喷涂作业时严禁将喷枪口对人。喷枪管道堵塞时应先停机卸压，避开人群进行拆卸排除，卸压前严禁敲打或晃动管道。(7)喷涂过程中宜设专人协助移动管道，并定时检查输浆管道连接处是否松动。(8)清洗输浆管时应先卸压，再进行清洗。(9)喷涂前应检查超载安全装置，喷涂时应监视压力表升降变化情况，以防超载危及安全。(10)不得在设备使用的同时进行维修，设备出现故障时不得继续运转。(11)设备检修清理时应切断电源，并挂牌示意或设专人看护。(12)结构胶应单独设仓库整齐堆放并保持良好的通

15、风排热。(13)喷射砂浆前，应对喷射区域中易受污染的部位使用塑料薄膜包裹保护。(14)外墙脚手架每隔一步布置自动降尘系统，喷淋管设置若干喷头并及时进行洒水降尘。(15)施工现场污水使用3个200kg塑料桶分三级沉淀，先将搅拌机及喷枪维修、保养和清洗过程中产生的废弃污水收集在小桶内，再依次在一到三级沉淀桶内进行沉淀，在三级沉淀桶上安装抽水泵，将清水排放到雨水沟，将沉淀下的沙石装袋集中堆放。5、结束语古建筑外墙修缮过程中，应在尽可能保护古建筑原状的前提下，选用现代高性能抹灰材料。与传统古建筑外墙靠骨灰相比，高性能抹灰材料具有更好的冻融循环粘接强度、微柔韧性、低收缩率及良好的耐久性，通过植筋挂网、机喷砂浆和跳仓法等现代工艺方法，可解决基层平整度差异较大、含水率较高、附着力差以及不允许设置分格缝带来的大面积厚抹灰层易空鼓、脱层和开裂等问题。这一“古法新作的修复技术，是首次用于古建筑墙面修复工程的一次尝试，可为古建修复技术的完善提供借鉴。