水工建筑物伸縮縫止水材料的性能及施工建議

徐小亮

（東臺市水利建設(shè)有限公司，江蘇 東臺 224200）

水工建筑物所處環(huán)境特殊，優(yōu)良的止水效果是提高其整體性能的關(guān)鍵，且在砂土、濕陷性黃土等區(qū)域尤為明顯，若接縫效果欠佳而出現(xiàn)漏水等質(zhì)量問題，此時建筑物的穩(wěn)定性明顯下降。水工建筑物施工所包含的內(nèi)容較多，伸縮縫止水對于建筑施工效果的影響較大，具體體現(xiàn)在泵站、涵洞等建筑中，對此需選擇合適的止水材料，提高建筑物的防水性能。

1 金屬類止水材料

此類材料較為典型的有紫銅類、不銹鋼類等，其基本特性在于優(yōu)良的抗腐蝕能力，但不足之處在于難以與混凝土有效咬合，施工所需成本也相對較多。

1.1 紫銅類止水帶

紫銅類材料在水工建筑物中取得廣泛應(yīng)用，包含硬銅、半硬銅等多種類型，各自性質(zhì)存在差別。硬銅和半硬銅得以順利使用的前提在于創(chuàng)建300～400℃的高溫環(huán)境，從而實現(xiàn)退火處理，但并不具有消除應(yīng)力的能力，存在溫度應(yīng)力集中現(xiàn)象。軟銅的特點在于較大的伸長率，可有效適應(yīng)變形，經(jīng)過持續(xù)性加工后依然可維持穩(wěn)定狀態(tài)。水工建筑止水帶施工中對材料作出明確規(guī)定，即銅片伸長率≥20%、抗拉強(qiáng)度≥205MPa，厚度 0.8～1.2mm。

1.2 不銹鋼類止水帶

此類型材料在伸長率方面的表現(xiàn)與銅止水帶幾乎一致，但具有更明顯的剛性，出現(xiàn)位移變形后將直接對混凝土狀態(tài)造成影響，使其承受較大的應(yīng)力[1]。從焊接工藝的角度來看，不銹鋼止水帶施工更為復(fù)雜，此特點決定了該材料的應(yīng)用范圍，即在與預(yù)埋鋼構(gòu)件連接處使用較為廣泛。不銹鋼類止水帶的顯著優(yōu)勢在于韌性與強(qiáng)度表現(xiàn)都較為良好，常見有“F”型、“W”型等。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，其基本要求為伸長率≥35%、拉伸強(qiáng)度應(yīng)力≥205MPa。

2 橡膠塑料類止水材料

2.1 橡膠類止水材料

1） 天然橡膠。此類材料的彈性表現(xiàn)優(yōu)良，具有較好的溫度適應(yīng)性，但不足之處在于抗臭氧能力欠佳，在陽光的持續(xù)照射下明顯加劇了老化，當(dāng)溫度維持在35～60℃時其性能較為穩(wěn)定。

2） 氯丁橡膠。此類材料的應(yīng)用較為廣泛，具有耐老化、抗腐蝕特點，正常使用溫度為-25～60℃，但成本投入相對較高。

3） 三元乙丙橡膠。此類材料的耐老化性能良好，在酸堿環(huán)境中具有較好的穩(wěn)定性且不導(dǎo)電，溫度適應(yīng)能力為-40～60℃，但不足之處在于它是非極性材料，因此無法實現(xiàn)與混凝土的緊密粘結(jié)，導(dǎo)致強(qiáng)度相對偏低。

4） 合成橡膠。從強(qiáng)度表現(xiàn)來看，合成橡膠在此方面的表現(xiàn)更優(yōu)于天然橡膠，具有耐臭氧、穩(wěn)定性好的特點，但施工成本較高且接頭設(shè)置難度較大，硫化連接的前提在于較高的溫度和足夠穩(wěn)定的壓力。

上述所提的均是水工建筑物施工中較為典型的橡膠止水材料，通過彈性密封的方式實現(xiàn)有效止水，因此在彈性和延伸性兩方面的表現(xiàn)較為優(yōu)良。伴隨使用時間的延長，橡膠逐步老化，此時產(chǎn)生了止水帶扭曲、損壞等質(zhì)量問題。

2.2 塑料類止水材料

1） PVC 止水帶在長時間接觸空氣并受到陽光照射后將快速發(fā)生老化，不具備優(yōu)良的耐低溫性能，若溫度在6℃內(nèi)材料的脆性明顯增加，在承受接縫拉伸時伴隨明顯的斷裂現(xiàn)象，導(dǎo)致止水失效。基于此特點，若水工建筑物所在區(qū)域具有低溫嚴(yán)寒的氣候特點不宜使用PVC 止水帶。行業(yè)持續(xù)發(fā)展之下，現(xiàn)階段PVC 改性產(chǎn)品逐步得到應(yīng)用，即H2-86 型塑料止水帶，其在拉伸強(qiáng)度和伸長率兩方面的表現(xiàn)都更為良好，在嚴(yán)寒環(huán)境中性能維持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

2） 塑料油膏類材料的生產(chǎn)主要以煤焦油、增塑劑等為主，經(jīng)過特定工藝后形成彈性膏狀物質(zhì)，其在高溫環(huán)境中不流淌，在低溫環(huán)境中粘著力表現(xiàn)優(yōu)良，且使用此類材料所需成本相對較低。

3 密封膠類止水材料及復(fù)合止水材料

3.1 密封膠類止水材料

聚氯乙烯是現(xiàn)階段較為典型的材料，以焦油為基料，摻入適量改性材料（普遍使用聚氯乙烯樹脂），再混入適量增塑劑、穩(wěn)定劑和填充料，創(chuàng)建130~140℃的加工環(huán)境，將上述材料塑化后產(chǎn)生彈性防水材料。從使用特性來看，聚氯乙烯膠泥具有較為顯著的耐熱性和彈塑性，在-25~80℃的溫度環(huán)境中都具有適用性，以17~23℃為例，此條件下抗拉強(qiáng)度為0.5MPa，粘結(jié)強(qiáng)度為1MPa，正常狀況下所具備的伸縮率達(dá)200%。高溫環(huán)境中材料不發(fā)生流淌現(xiàn)象，低溫時也可避免脆裂問題，可與混凝土等典型工程材料混用，粘結(jié)強(qiáng)度表現(xiàn)優(yōu)良。

3.2 復(fù)合止水材料

各類止水材料所具備的特點各異，復(fù)合止水材料則集多種材料優(yōu)勢于一體，基于化學(xué)和物理反應(yīng)從而形成高性能的止水材料，也是未來止水材料領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。現(xiàn)階段，遇水膨脹橡膠、改性密封膠等都是較為典型的復(fù)合止水材料，已經(jīng)在水工建筑物伸縮縫施工中取得較好的應(yīng)用效果[2]。以遇水膨脹橡膠為例，其以丁基橡膠等典型的遇水膨脹橡膠為基礎(chǔ)材料，基于特殊的工藝加工所得，在與水接觸時，內(nèi)部的親水劑將直接與水相結(jié)合并出現(xiàn)膨脹，可有效阻止整段泄漏問題。

4 東臺河整治工程水工建筑物伸縮縫的設(shè)計及施工

伸縮縫是水工建筑物的重要組成部分，該處的止水效果直接影響到建筑整體品質(zhì)，若止水伸縮縫結(jié)構(gòu)合理，便于止水材料施工作業(yè)，促使建筑物所具備的止水效果較為良好；反之，若止水伸縮縫構(gòu)成較為復(fù)雜，或是不利于止水材料施工，此條件下建筑物止水效果將大打折扣。根據(jù)東臺河現(xiàn)場施工情況，提出幾種伸縮縫設(shè)計方案，具體作如下分析：

4.1 紫銅片止水設(shè)計及施工

紫銅片止水較為典型的有兩類，即水平止水和垂直止水。對于紫銅片的加工作業(yè)，其基本前提在于對其進(jìn)行火烤回軟處理，而后再完成加工，經(jīng)過試水若各方面都滿足要求，即可安裝到位并再次試水驗收，將水平止水U 槽清理干凈后再向其中灌注瀝青。結(jié)點交叉處是重要施工區(qū)域，此部分先澆筑的砼結(jié)構(gòu)需要依據(jù)施工情況適當(dāng)預(yù)留柏油槽，再完成垂直止水銅片安裝作業(yè)，在做好除塵工作后通過分段的方式灌注瀝青。柏油槽瀝青溫度回歸至正常狀態(tài)后發(fā)生收縮，達(dá)到此狀態(tài)時將柏油槽頂補(bǔ)灌平。對于溫度較低的情況，為確保熱瀝青性能的穩(wěn)定性，灌注施工時需注重保溫。做好水平止水隱蔽前的準(zhǔn)備工作，如清理油污、干結(jié)水泥漿等，振搗時加強(qiáng)對止水處的保護(hù)，調(diào)整好振搗器的位置，以免碰觸止水片。紫銅片止水現(xiàn)場圖見圖1。

4.2 橡膠止水的設(shè)計及施工

圖1 紫銅片止水現(xiàn)場圖

本工程中，橡膠止水的應(yīng)用場景主要體現(xiàn)在涵洞、渡槽等結(jié)構(gòu)中。橡膠止水帶得以正常使用的關(guān)鍵在于做好設(shè)計工作，橡膠止水帶規(guī)格的控制極為關(guān)鍵，要求與圖紙伸縮縫保持一致。但安裝過程中模板撐直固定止水帶后將會帶來一定程度的橡膠止水帶延伸現(xiàn)象，因此在橡膠止水帶加工中需注重此問題。根據(jù)橡膠止水帶接頭要求，選擇的是環(huán)狀止水帶，且要避免現(xiàn)場搭接行為，以免對防水功能造成不良影響[3]。但從水工建筑物工程案例來看，不乏有冷接法施工的情況，其結(jié)果則是形成接縫，對此需注重對接縫位置的調(diào)整，將其置于剪切位移不明顯的一側(cè)，否則將造成建筑物不均勻沉降現(xiàn)象，嚴(yán)重時結(jié)構(gòu)拉裂。豎向縫的止水難度較大，若缺乏合理控制措施，混凝土澆筑振搗時則會出現(xiàn)較為明顯的錯位和扭曲現(xiàn)象，從而產(chǎn)生滲水通道。針對此問題，在固定端一側(cè)安裝橡膠止水時需加強(qiáng)防護(hù)措施，可通過鋼筋加以固定處理，并在外圍用鋼絲綁扎，經(jīng)過此操作后，橡膠止水片可被有效封閉于其中，始終維持穩(wěn)定狀態(tài)，避免錯位和扭曲問題。渡槽橡膠止水結(jié)構(gòu)圖見圖2。

圖2 渡槽橡膠止水結(jié)構(gòu)圖

5 結(jié)語

伸縮縫止水效果直接影響水工建筑物整體品質(zhì)，各類建筑物所對應(yīng)的地基條件存在差異，接縫止水的設(shè)計方案也不盡相同。但總體上，伸縮縫止水設(shè)計時需高度注重技術(shù)和材料的應(yīng)用，選擇的伸縮縫止水形式應(yīng)與水工建筑物結(jié)構(gòu)特點、所處環(huán)境相協(xié)調(diào)，全面提高伸縮縫的施工效果。