预铺防水卷材榫卯锁固结构及施工方法与流程

本发明属于建筑，具体涉及预铺防水卷材榫卯锁固结构及施工方法。

背景技术：

1、地下工程防水结构长期处于土体、地下水及主体结构共同作用的环境中，防水层需承担隔水作用，并适应混凝土收缩、基层沉降及长期水压造成的界面作用。预铺防水卷材在主体混凝土浇筑前铺设于基层，主体混凝土硬化后与卷材形成相对稳定的位置关系，适用于作业空间受限或难以从外侧施工的地下工程。由于地下结构完成后维修困难，卷材与主体混凝土之间需具有可靠的界面约束关系。

2、现有预铺防水卷材与后浇混凝土之间通常利用粘结层、反应层、颗粒层或表面粗糙结构建立结合。化学粘结路径在长期湿热环境下，粘结材料性能变化及施工污染可能影响结合状态。依赖反应型胶层的卷材在施工中易受污染，导致有效结合面积降低。采用表面颗粒或浅表凹凸结构虽可提高接触面积，但界面作用仍以摩擦或浅层啮合为主。

3、另一类技术采用突出式锚固构件或空腔结构，使后浇混凝土包围突出构件或进入空腔产生机械作用。突出式锚固构件占用施工空间，锚固载荷集中于构件根部。等宽凹槽或开口与内部尺度接近的空腔允许水泥浆进入，但固化填充体沿原进入方向具有直接退出路径，抗拔作用依赖界面摩擦。内嵌式空腔结构可减少独立锚件的装配步骤，但需在内部空间和入口空间之间形成有效几何关系才能获得稳定的抗拔作用。

4、若榫卯功能结构通过二次复合方式连接于防水主体片材，功能层与主体片材之间可能形成独立的层间失效路径。锁固腔的开口尺寸、内部尺寸、高度及腔壁厚度需协同设计，以兼顾施工阶段浆体进入与固化后几何限位。此外，混凝土施工中的振捣条件直接影响锁固腔的充盈程度。因此，需要在不依赖反应型粘结层的情况下，使后浇混凝土进入锁固空间，并在固化后形成受几何限制的抗拔机械连接，同时减少功能结构与主体片材之间的独立层间失效路径。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供预铺防水卷材榫卯锁固结构及施工方法，本发明需要解决的技术问题是：在地下工程预铺防水场景中，如何在不以反应型粘结层作为后浇混凝土侧主要锁固机制的情况下，使后浇混凝土在施工阶段能够进入防水卷材上的锁固空间，并在固化后形成受几何限制的抗拔机械连接，同时减少榫卯功能结构与主体防水片材之间的独立层间失效路径。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、预铺防水卷材榫卯锁固结构，包括三维立体空腔榫卯功能层和合成树脂共混高分子片材层，其特征在于：三维立体空腔榫卯功能层与合成树脂共混高分子片材层一体形成连续材料本体，三维立体空腔榫卯功能层具有多个榫卯锁固单元，每个榫卯锁固单元具有朝向后浇混凝土开放的锁固开口以及与锁固开口连通的锁固腔，锁固腔沿锁固开口朝向合成树脂共混高分子片材层的方向形成横向尺寸大于锁固开口对应横向尺寸的锁固区域；后浇混凝土中的水泥浆能够经锁固开口进入锁固腔并在固化后形成与后浇混凝土连续连接的混凝土锁固体，混凝土锁固体沿预铺防水卷材脱离后浇混凝土的方向受到锁固开口及锁固腔壁形成的几何限制。

4、作为本发明的一个优选技术方案，多个榫卯锁固单元沿三维立体空腔榫卯功能层的长度方向和宽度方向呈矩阵式分布，相邻榫卯锁固单元的中心距为15mm至40mm。

5、作为本发明的一个优选技术方案，锁固开口的宽度与锁固腔底部宽度之比为0.4至0.7，榫卯锁固单元的高度为4mm至8mm，锁固腔壁的厚度为1mm至3mm。

6、作为本发明的一个优选技术方案，锁固腔的纵向剖面呈由锁固开口朝向锁固腔底部逐渐扩大的梯形，锁固腔壁与锁固腔底部之间的夹角为75°至85°。

7、作为本发明的一个优选技术方案，三维立体空腔榫卯功能层和合成树脂共混高分子片材层采用合成树脂共混材料经注塑一体成型，三维立体空腔榫卯功能层和合成树脂共混高分子片材层之间不设置二次贴合胶粘层。

8、作为本发明的一个优选技术方案，合成树脂共混材料包含聚丙烯树脂和聚乙烯树脂，并包含矿物填料、稳定剂、抗氧化剂和相容剂中的至少一种，矿物填料为碳酸钙和滑石粉中的至少一种，相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯中的至少一种。

9、作为本发明的一个优选技术方案，合成树脂共混高分子片材层的厚度为1.5mm至4mm，三维立体空腔榫卯功能层的基体厚度为2mm至6mm，预铺防水卷材的整体厚度为4mm至10mm。

10、作为本发明的一个优选技术方案，合成树脂共混高分子片材层背向三维立体空腔榫卯功能层的一侧具有用于施工定位的自粘区域，自粘区域包含苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体和聚氨酯弹性体中的至少一种。

11、本发明还公开了预铺防水卷材榫卯锁固结构施工方法，包括：清理基层并将预铺防水卷材铺设于基层，预铺防水卷材包括一体形成连续材料本体的三维立体空腔榫卯功能层和合成树脂共混高分子片材层，三维立体空腔榫卯功能层具有多个榫卯锁固单元，每个榫卯锁固单元具有朝向后浇混凝土开放的锁固开口以及与锁固开口连通的锁固腔，锁固腔形成横向尺寸大于锁固开口对应横向尺寸的锁固区域，并使三维立体空腔榫卯功能层朝向待形成后浇混凝土的区域；完成预铺防水卷材定位和结构钢筋施工后浇筑后浇混凝土，并在后浇混凝土保持流动状态期间进行振捣，使水泥浆穿过锁固开口进入锁固腔；保持预铺防水卷材与后浇混凝土的相对位置，使进入锁固腔的水泥浆与后浇混凝土同步固化并形成混凝土锁固体，混凝土锁固体受到锁固开口和锁固腔壁的几何限制而与三维立体空腔榫卯功能层形成抗拔机械嵌锁连接；对后浇混凝土进行养护直至达到设计强度。

12、作为本发明的一个优选技术方案，基层清理后使基层保持平整、坚实并无尖锐凸起，将相邻预铺防水卷材进行搭接，搭接宽度不小于80mm，并采用搭接胶粘带处理搭接部位。

13、作为本发明的一个优选技术方案，在预铺防水卷材周边及搭接部位设置固定件，相邻固定位置之间的距离为500mm至1000mm，结构钢筋施工时在预铺防水卷材上设置临时走道板以分散施工荷载。

14、作为本发明的一个优选技术方案，后浇混凝土采用分层浇筑，每层浇筑厚度为300mm至500mm，振捣时间为15s至20s，振捣过程中使水泥浆持续进入锁固腔，直至锁固腔内部获得用于形成混凝土锁固体的水泥浆填充。

15、作为本发明的一个优选技术方案，后浇混凝土浇筑完成后进行保湿养护，养护时间不少于7天，使锁固腔内的混凝土锁固体与后浇混凝土同步形成承载强度。

16、作为本发明的一个优选技术方案，所述锁固腔壁包括自所述合成树脂共混高分子片材层向外侧延伸的第一倾斜壁段以及自所述第一倾斜壁段延伸至所述锁固开口的第二倾斜壁段，所述第一倾斜壁段与所述合成树脂共混高分子片材层所在平面之间的夹角为，所述第二倾斜壁段与所述第一倾斜壁段之间的夹角为，其中，且，所述第一倾斜壁段与所述第二倾斜壁段的交汇处形成朝向所述锁固腔内部突出的内敛折弯锁固台阶；在相邻两个所述榫卯锁固单元之间，所述三维立体空腔榫卯功能层还形成有外侧排气应力均化凹槽，所述外侧排气应力均化凹槽的槽底与所述锁固开口之间的垂直距离为，所述榫卯锁固单元的高度为，满足：

17、

18、式中：为所述外侧排气应力均化凹槽的槽底与所述锁固开口之间的垂直距离，单位为mm；为所述榫卯锁固单元的高度，单位为mm。

19、作为本发明的一个优选技术方案，所述锁固腔的底部具有向所述合成树脂共混高分子片材层内部凹陷的环状沉浆锚固凹槽，所述环状沉浆锚固凹槽的深度为，所述合成树脂共混高分子片材层的厚度为，满足：

20、

21、式中：为所述环状沉浆锚固凹槽的深度，单位为mm；为所述合成树脂共混高分子片材层的厚度，单位为mm；所述第一倾斜壁段的内表面具有沿周向均布的微纳级凹凸粗糙纹理，所述微纳级凹凸粗糙纹理的表面粗糙度算术平均偏差为至。

22、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

23、本发明通过将三维立体空腔榫卯功能层与合成树脂共混高分子片材层一体形成连续材料本体，并在功能层上构建具有锁固开口和横向尺寸增大的锁固腔的榫卯锁固单元，从而改变了预铺防水卷材与后浇混凝土之间的连接方式。后浇混凝土中的水泥浆在流动状态下可顺利穿过锁固开口进入锁固腔，固化后形成的混凝土锁固体因几何尺寸限制而被机械锁止，建立了不依赖化学粘结剂的抗拔机械嵌锁连接。

24、进一步，当锁固腔壁采用双折角结构并形成内敛折弯锁固台阶时，混凝土锁固体在台阶处产生双重互锁的反向倒扣咬合面，拔出载荷被分级承担，有效降低了锁固开口边缘的应力集中，避免了锁固开口在拉拔工况下的弹性扩张失效，显著提升了抗拔剥离强度和界面抗剪承载能力。设置外侧排气应力均化凹槽，在浇筑阶段为水泥浆提供横向溢流通道并促进锁固腔内气体排出，改善了锁固腔的充盈质量；在固化收缩阶段，该凹槽吸收形变应力，减少界面收缩微裂缝的产生。设置环状沉浆锚固凹槽，在锁固腔底部形成环形刚性锚固凸环，增强了抵抗水平剪切滑移的能力。第一倾斜壁段内表面形成的微纳级凹凸粗糙纹理，与硬化水泥晶体产生微嵌合，进一步提高了界面静摩擦咬合力。