01 Descripción general del proyecto

Este nuevo proyecto de planta de incineración de residuos para generar energía, respetuoso con el medio ambiente y con la energía, en la provincia de Shandong cubre un área de 80 mu (aproximadamente 1.000 acres) y consta principalmente de un edificio de oficinas integral, talleres e instalaciones auxiliares. Una vez finalizado, el proyecto procesará 18,25 toneladas de residuos al año y generará 72,45 millones de kW de electricidad al año. Se construirá el techo del taller, con una base de metal que cubre aproximadamente 5.000 metros cuadrados. Este artículo describe el diseño de impermeabilización, la selección de materiales y las técnicas de construcción para el techo de metal.

02 Diseño de impermeabilización de techos y selección de materiales

2.1 Diseño de la Estructura del Techo

El nivel de impermeabilización del techo metálico del taller en este proyecto es de Clase I. El diseño original de la estructura del techo, de abajo a arriba, consta de: correas de techo; paneles de techo Jinwu (chapa tipo YX 70-200-600); barrera de vapor; tablero de lana de roca de 100 mm de espesor (densidad aparente ≥ 180 kg/m³); tablero de cemento prensado de 0,8 mm de espesor; y membrana impermeable de poliolefina termoplástica (TPO) (Figura 1).

Figura 1 Estructura del techo del diseño original del proyecto

2.2 Selección de la capa impermeabilizante del techo

El principal material impermeabilizante para este sistema de techo se diseñó originalmente como una membrana impermeabilizante monocapa de poliolefina termoplástica (TPO). Considerando las características especiales del techo de este proyecto, se optó por una membrana impermeabilizante autoadhesiva de butilo TPO de 1,5 mm de espesor. Tras una evaluación exhaustiva del nivel de impermeabilización, la importancia del proyecto, su fiabilidad y durabilidad, se utilizaron dos capas de membrana impermeabilizante autoadhesiva de butilo TPO de 1,5 mm de espesor como capa impermeabilizante.

2.2.1 Ventajas de la membrana impermeable TPO autoadhesiva de butilo de doble capa Los factores que afectan la confiabilidad del sistema impermeable no solo están relacionados con la vida útil del material impermeable en sí, sino también con el método de construcción entre las capas impermeables [1]. La membrana impermeable TPO autoadhesiva de butilo es uno de los materiales más duraderos entre los materiales impermeables comúnmente utilizados. Sus indicadores clave de rendimiento incluyen: impermeabilidad de 0,6 MPa, impermeabilidad durante 2 horas, resistencia al calor de 100 ℃, rendimiento a baja temperatura de -40 ℃ sin grietas y mantenimiento de la estabilidad de varias propiedades físicas clave en ambientes de sal, ácido, álcali y calor; la membrana impermeable TPO autoadhesiva de butilo forma un efecto de adhesión total con la capa base y su efecto antifugas de agua es excelente; El borde de solapamiento se soldará con aire caliente, el método más fiable entre los métodos de solapamiento de membranas existentes: termofusible, soldadura en caliente, autoadhesivo, cinta adhesiva y adhesivo. En el diseño del sistema de membrana impermeable de TPO autoadhesiva de butilo flexible de doble capa, la membrana superior ofrece una mayor protección sobre la membrana inferior. El agua, la luz, el calor y otros factores naturales actúan primero sobre la membrana superior y luego penetran gradualmente en ella hasta invadir y afectar finalmente a la membrana secundaria. Solo cuando la membrana superior se daña y falla, la membrana inferior comienza a resistir de forma independiente los efectos de los factores externos. Por lo tanto, en comparación con las membranas impermeabilizantes de TPO autoadhesivas de una sola capa, las membranas impermeabilizantes de TPO autoadhesivas de doble capa ofrecen, sin duda, una impermeabilización y una durabilidad significativamente mejores.

2.2.2 Ventajas de construcción y aplicación de la membrana impermeabilizante autoadhesiva de TPO de butilo

1) Construcción y características

La membrana impermeabilizante autoadhesiva de butilo TPO de 1,5 mm de espesor consta principalmente de una lámina de TPO de 1,1 mm de espesor, una capa autoadhesiva de caucho butílico refinado de 0,4 mm de espesor y una capa aislante. La lámina de TPO cumple con la norma GB 27789-2011 "Membrana impermeabilizante de poliolefina termoplástica", y la capa autoadhesiva cumple con la norma GB/T 23260-2009 "Membrana impermeabilizante con capa autoadhesiva". La lámina de TPO utilizada en la membrana autoadhesiva es homogénea y está fabricada con materias primas de Basilea de alta calidad. Todos los indicadores de rendimiento expuestos cumplen y superan las normas pertinentes, superando pruebas de envejecimiento acelerado por clima artificial extendido (10 000 horas), con una reflectancia solar ≥0,78, una prueba de resistencia al viento con una presión de viento simulada de 7,2 kPa y una resistencia al fuego de B2.

El adhesivo de butilo utilizado en la membrana autoadhesiva presenta una excelente saturación, alta resistencia a la fluencia y estanqueidad al agua y al aire. Tanto si se expone a temperaturas de hasta 100 °C como a temperaturas de hasta -35 °C, o incluso a una inmersión prolongada en agua, el adhesivo de butilo conserva sus diversas propiedades físicas. Además, mantiene un rendimiento estable durante las pruebas de congelación-descongelación y a la intemperie en laboratorio, demostrando una durabilidad excepcional. El adhesivo de butilo, combinado con la membrana TPO, mejora la resistencia de la membrana al envejecimiento, a los rayos UV y a los productos químicos. Además, proporciona una unión más duradera con la capa base, manteniendo un efecto de adhesión uniforme y uniforme, similar a la piel, y aumentando la durabilidad de la capa impermeable.

Al utilizar membranas impermeables expuestas, se debe considerar su resistencia al viento. Según la norma T/CCIAT 0028-2020, "Especificaciones técnicas para sistemas de techado con membrana impermeable monocapa", durante la aplicación con adhesión total, la resistencia al pelado entre la membrana y la capa base no debe ser inferior a 30 N/50 mm. Sin embargo, las membranas impermeables autoadhesivas de butilo TPO pueden alcanzar una resistencia al pelado con adhesión total de hasta 100 N/50 mm, lo que garantiza la resistencia al viento.

2) Ventajas de la aplicación

① La capa autoadhesiva de las membranas impermeables TPO autoadhesivas de butilo se lamina y se forma directamente con la lámina de TPO en la fábrica. Esto permite un mayor control sobre el espesor, la uniformidad y la adhesión de la capa adhesiva a la lámina durante la aplicación de adhesión total, lo que da como resultado resultados de adhesión total superiores.

② Al construir la membrana impermeabilizante autoadhesiva de butilo TPO, se puede hacer referencia al proceso de construcción en frío de la membrana impermeabilizante autoadhesiva, lo que hace que la construcción sea más simple y conveniente. Al mismo tiempo, evita accidentes de incendio causados por un calentamiento inadecuado de otros materiales del sistema, como materiales de aislamiento, lo que hace que la construcción sea más segura. Se mejora la eficiencia de la construcción de la membrana autoadhesiva, lo que puede ahorrar tiempo y costos de mano de obra.

③ La parte del nodo es el lugar donde es propenso a ocurrir fugas en la capa impermeable y generalmente requiere procesamiento manual. Debido a la influencia del espacio de construcción, los cambios en las características de la capa base, etc., las ventajas de usar cinta autoadhesiva y adhesiva para procesar la parte del nodo son más obvias [1]. Es decir, en términos del procesamiento de nodos detallados, la membrana impermeabilizante TPO autoadhesiva de butilo tiene más ventajas. El procesamiento de impermeabilización de detalles como las esquinas es más simple y se puede cortar de acuerdo con el tamaño real, lo que hace que la construcción sea más conveniente.

03 Construcción del sistema de impermeabilización de techos

3.1 Proceso de construcción

Preparación de la base de la placa de presión cementosa → Marcado y posicionamiento → Aplicación en gran superficie de la primera capa de membrana impermeabilizante autoadhesiva de butilo TPO → Soldadura con aire caliente (tratamiento de superposición de membrana) → Autoinspección y aceptación → Segunda capa de membrana impermeabilizante autoadhesiva de butilo TPO → Soldadura con aire caliente (tratamiento de superposición de membrana) → Tratamiento detallado de refuerzo de juntas → Autoinspección y reparación.

3.2 Construcción de la capa impermeabilizante

Una vez completada y aceptada la construcción de la placa de presión cementosa, se puede llevar a cabo la construcción de la capa impermeabilizante.

3.2.1 Selección y tratamiento del agente de tratamiento base

1) Selección del agente de tratamiento

El agente de tratamiento de base debe ser compatible con la membrana impermeabilizante TPO autoadhesiva de butilo, lo que significa que no debe haber reacciones químicas dañinas entre el agente y el adhesivo de butilo. Este proyecto seleccionó un agente de tratamiento de base a base de butilo diseñado específicamente para membranas. Compuesto por una emulsión de polímero y aditivos multifuncionales, ofrece excelentes propiedades de sellado, fuerte permeabilidad, alta resistencia interfacial y excelente unión con las membranas autoadhesivas de butilo. Además, no forma una película con la capa base, ni obstaculiza la penetración de la capa autoadhesiva de butilo en la capa base.

2) Tratamiento de base

Limpie la base del techo (tablero de presión de cemento) y retire cualquier aceite, objetos afilados y otros residuos para garantizar una superficie limpia y lisa.

3) Aplicación del Agente de Tratamiento Base

Utilice un rodillo para aplicar el agente de tratamiento base a base de butilo diseñado específicamente para membranas, asegurando una cobertura completa y uniforme. Generalmente, un mínimo de 0,2 kg de agente de tratamiento base por 1 m² es suficiente.

3.2.2 Aplicación de la capa impermeabilizante a gran escala

1) Antes de colocar la membrana a gran escala, planifique y organice el diseño según la forma del techo y las condiciones de operación. Alinee y establezca las líneas de base y use líneas marcadoras para el posicionamiento. 2) Antes de colocar la primera capa de membrana impermeabilizante, coloque previamente la membrana para aliviar la tensión del rebobinado de la membrana. Al colocar la membrana impermeabilizante, comience a colocar la membrana en la dirección del flujo de agua en el techo y luego aplique las juntas superpuestas paso a paso de acuerdo con la línea de referencia.

3) Asegure los extremos de la membrana. Corte con cuidado la membrana de mayor superficie con un cúter y levántela, preferiblemente en un ángulo de 30°. A continuación, aplique la membrana autoadhesiva. Durante la colocación, otro trabajador presionará la membrana con un rodillo desde un lado perpendicular al borde largo hacia el otro, liberando el aire y asegurando una unión firme entre la membrana y el sustrato. A continuación, precoloque la segunda membrana y alinéela con la línea guía de superposición de la primera, asegurándose de que el ancho de superposición sea de al menos 80 mm. El método de aplicación es el mismo que para la primera membrana. Las superposiciones de los lados cortos de dos membranas adyacentes en la misma capa deben estar escalonadas al menos 500 mm.

4) Los bordes superpuestos de las membranas se sueldan con aire caliente para garantizar una unión segura incluso cuando están expuestas a los elementos durante períodos prolongados.

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Las superficies grandes se sueldan con una soldadora automática. El proceso es el siguiente: ajustar el ancho de solapamiento de la bobina → limpiar el borde de solapamiento con un limpiador especial → configurar los parámetros de soldadura → precalentar la soldadora → soldar → inspeccionar la soldadura. Los detalles se sueldan con un soplete manual. El proceso es el siguiente: ajustar el ancho de solapamiento de la bobina → limpiar el borde de solapamiento con un limpiador especial → configurar los parámetros de soldadura → precalentar la soldadora → soldar por puntos → presoldadura → soldadura final → inspeccionar la soldadura. La soldadura manual generalmente se realiza en tres pasos: soldadura por puntos, presoldadura y soldadura final.

Soldadura por puntos: para evitar que la bobina se desplace, se deben utilizar soldaduras por puntos para asegurar la superposición antes de soldarla.

Pre-soldadura: Al soldar la parte posterior del solape, deje una abertura de 35 mm si utiliza una boquilla de 40 mm para la soldadura final. Mantenga el rodillo de presión y la boquilla paralelos durante la pre-soldadura.

Soldadura final: Durante este paso, el rodillo de presión debe moverse paralelo al puerto de escape de la boquilla, a 30 mm de esta. El rodillo de presión debe mantener siempre la presión máxima sobre la superficie de contacto.

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El ancho de solape en el lado largo es de 80 mm, con un ancho de soldadura efectivo de ≥ 25 mm.

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Los lados cortos de la membrana se unen a tope utilizando una membrana impermeabilizante TPO homogénea de 150 mm de ancho. Cada membrana se suelda a las tiras de tope por separado, con un ancho de soldadura efectivo de ≥ 25 mm en cada lado. La superposición entre membranas adyacentes debe estar escalonada al menos 300 mm.

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La soldadura debe realizarse en un ambiente con una temperatura superior a 5°C. La superposición debe mantenerse seca y limpia (si la temperatura ambiente es inferior a 5°C, la soldadura debe precalentarse).

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La segunda capa de membrana impermeabilizante se coloca y se superpone de la misma manera que la primera capa; sin embargo, las juntas entre las membranas superior e inferior deben estar escalonadas entre 1/3 y 1/2 del ancho de la membrana, y las dos membranas no deben colocarse perpendiculares entre sí.

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Realizar una autoinspección de la capa impermeabilizante y organizar la inspección de aceptación.

3.3 Tratamiento detallado de las juntas

Las juntas detalladas deben soldarse manualmente. Las juntas en T deben biselarse. Utilice un cuchillo de recorte para biselar el borde frontal de la soldadura en el borde de la membrana. El área biselada debe ser más grande que el área soldada. La capa adicional debe ser una membrana impermeabilizante TPO homogénea del mismo material. El diámetro de la capa adicional circular no debe ser inferior a 120 mm; las esquinas de la capa adicional rectangular deben redondearse suavemente.

1) Parapeto: Siguiendo el método de impermeabilización con membrana autoadhesiva, primero coloque una capa adicional de 500 mm de ancho, luego proceda con la instalación en superficie grande, doblando la pared 500 mm hacia arriba. Asegure con una tira de cierre y selle con sellador (Figura 2).

Figura 2 Impermeabilización del parapeto

2) Tratamiento de junta de expansión: La membrana TPO autoadhesiva de butilo tiene una excelente extensibilidad. La membrana TPO autoadhesiva de butilo de superficie grande se divide en la junta de expansión y se asegura en ambos lados con tiras en forma de U. Se coloca una varilla de PE en el centro de la junta de expansión. Luego, se aplica una membrana impermeabilizante TPO en forma de H separada para cubrir la junta de expansión y se suelda a la membrana TPO autoadhesiva de butilo de superficie grande. El ancho de la membrana impermeabilizante TPO tipo H en las juntas de expansión no debe ser inferior a 300 mm + a (a es el ancho de la junta de expansión) (Figura 3).

1—Tira en forma de U; 2—Varilla de espuma; 3—Relleno de poliuretano espumado; 4—Membrana impermeabilizante de TPO (tipo H); 5—Placa de acero reforzado; 6—Membrana impermeabilizante de TPO autoadhesiva de butilo.

Figura 3 Tratamiento impermeable de juntas de dilatación

3) Conductos de salida de techo: Utilice membrana TPO tipo H para los conductos de salida de techo. El extremo superior debe apretarse con un aro de acero inoxidable y sellarse con sellador. La altura no debe ser inferior a 250 mm y el extremo inferior debe soldarse a la membrana más grande (Figura 4).

Figura 4: Impermeabilización de tuberías de techo

4) Claraboyas de salida de techo: Se debe aplicar una membrana TPO a la fachada de la claraboya. La membrana se debe fijar al borde superior del marco de la claraboya, a lo largo de la superficie plana del canal cuadrado o en la fachada interior. Se debe usar un sellador resistente a la intemperie para sellar la membrana. El extremo inferior de la membrana de la fachada se debe soldar a la membrana plana (Figura 5).

Figura 5 Impermeabilización de claraboyas de cubierta

5) Drenaje vertical: Suelde la membrana impermeabilizante TPO tipo H en forma cilíndrica y colóquela dentro de la tubería de agua de lluvia. El extremo inferior debe sellarse con sellador de silicona y el extremo superior debe soldarse con aire caliente a la capa impermeabilizante del techo (Figura 6).

Figura 6 Impermeabilización de bajantes

6) Cumbrera: Se coloca la membrana impermeabilizante autoadhesiva de butilo y se desconecta en la cumbrera. La parte central se rellena con espuma plástica para garantizar el aislamiento térmico. A continuación, se corta un trozo de membrana TPO tipo H de aproximadamente 650 mm de ancho (200 mm más ancho que la cumbrera) para cubrirla. Ambos lados se sueldan a la membrana de gran superficie. El diseño específico del nodo se muestra en la Figura 7.

Figura 7 Método de impermeabilización en la cumbrera

04 Discusión del problema

Durante la implementación de este proyecto, recibimos la atención y cooperación de todas las partes colaboradoras. A través de la optimización del diseño, la selección cuidadosa de materiales y la construcción estandarizada, aseguramos la calidad del proyecto y cumplimos con las expectativas del mismo. Este proyecto ha proporcionado una valiosa experiencia en la aplicación de membranas impermeabilizantes autoadhesivas de butilo TPO en techos de metal y también ha proporcionado nuevos conocimientos para su mayor promoción y aplicación.

En primer lugar, la estructura de impermeabilización de un proyecto de techado específico debe ser diseñada y seleccionada específicamente por una empresa especializada en impermeabilización, considerando los requisitos de rendimiento de la membrana impermeabilizante y la selección de las técnicas de construcción. El diseño inicial de este proyecto se basó en una estructura de techo con membrana impermeabilizante de una sola capa. Sin embargo, para proyectos de techado con una estructura de construcción típica de "correas → chapa de acero corrugado → barrera de vapor → capa aislante → capa base de unión → capa impermeabilizante", el diseño y la aplicación de una membrana impermeabilizante TPO autoadhesiva de butilo de doble capa pueden mejorar de forma más eficaz la durabilidad y la fiabilidad del proyecto de impermeabilización.

En segundo lugar, la aplicación exitosa de membranas autoadhesivas como las membranas impermeabilizantes TPO autoadhesivas de butilo en la construcción de techos requiere una estructura base que pueda adherirse fuertemente a la membrana, como la placa de presión cementosa de superposición ignífuga utilizada en este proyecto. En las estructuras de techo de una sola capa de metal en general, la capa impermeable actúa directamente sobre la capa de aislamiento. Por lo tanto, se necesita más investigación sobre la base de unión de la membrana TPO autoadhesiva de butilo en la etapa posterior, como el desarrollo de materiales de aislamiento que puedan producir directamente una unión fuerte con la membrana TPO autoadhesiva de butilo.