建立建筑接縫密封技術(shù)規(guī)范

建立建筑接縫密封技術(shù)規(guī)范分析了現(xiàn)行有關(guān)建筑規(guī)范中對接縫密封技術(shù)規(guī)定的現(xiàn)狀，指出建筑接縫滲漏同建筑接縫密封技術(shù)規(guī)范的缺失有關(guān)，建議制訂建筑工程接縫密封技術(shù)規(guī)范．為實現(xiàn)最佳接縫密封設(shè)計和無滲漏工程提供技術(shù)支持。在我國用“十縫九漏”形容建筑接縫密封狀況可能過分，但接縫滲漏是建筑質(zhì)量頑癥卻是不爭的事實。建筑丁程接縫密封處理失當將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)透水、透風、凝露、腐蝕或局部損傷．增大建筑能耗，影響居住功能，增大維修頻度和維護費用，甚至折損建筑壽命，影響結(jié)構(gòu)安全。建筑滲漏的原因可能與材料及施工有關(guān)，但結(jié)構(gòu)設(shè)計對接縫密封考慮不周帶來的問題可能更為突出，這些問題與相關(guān)程技術(shù)規(guī)范不包容接縫密封設(shè)計的技術(shù)內(nèi)容有密切關(guān)系。建筑砌體結(jié)構(gòu)、屋面、墻體、地面、路面等都存在接縫密封問題，可靠的密封有賴于相應(yīng)的工程技術(shù)規(guī)范的建立．內(nèi)容涉及接縫設(shè)定原則、結(jié)構(gòu)變位及接縫位移量計算、構(gòu)件接縫間距尺寸和接縫構(gòu)造設(shè)定及密封材料的選擇、密封施工、驗收和密封系統(tǒng)維護等。本文對有關(guān)建筑規(guī)范缺失的接縫密封處理技術(shù)內(nèi)容做了扼要分析，簡述密封接縫的設(shè)定、密封選材、密封構(gòu)造設(shè)計和驗算，對建立建筑接縫密封技術(shù)規(guī)范提出建議。1建筑規(guī)范缺少對接縫密封技術(shù)的規(guī)定混凝土固化過程中的凝固收縮可能會引起混凝土構(gòu)件開裂．干縮濕漲、熱脹冷縮、地震荷載及不均勻沉降等因素可能會引起構(gòu)件變位。為防止或減輕建筑在正常使用條件下開裂、過度撓曲變形或在應(yīng)力下產(chǎn)生裂縫．建筑設(shè)計規(guī)范規(guī)定了構(gòu)件接縫最大的間距限值，要求設(shè)置伸縮縫、抗震縫、溫度補償及各種變形縫，并提出“嵌填密封”的要求。對結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工給定接縫的密封，有關(guān)工程技術(shù)規(guī)范和防水技術(shù)規(guī)范提出“用彈塑性的密封材料嵌填密封”或要求“保證無滲漏”。這些規(guī)定和要求對保證結(jié)構(gòu)安全和密封防水無疑是重要的，但仔細分析規(guī)范的條文．發(fā)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段缺失最佳接縫密封設(shè)計的要素．在防水工程技術(shù)中缺失必要的選材、驗算和關(guān)鍵細節(jié)規(guī)定，這些缺失可能會導(dǎo)致實施過程的隨意性和接縫的無效密封。比如，結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范雖然規(guī)定了伸縮縫的最大間距及間距的結(jié)構(gòu)極限應(yīng)力安全性復(fù)核驗算．但缺失結(jié)構(gòu)變位引起該接縫的伸縮位移量及接縫寬度設(shè)定計算，忽略對現(xiàn)有密封材料承受位移能力水平的考慮：對變形縫、施工縫、穿墻管等防水設(shè)置和構(gòu)造．有關(guān)建筑防水工程規(guī)范要求“均須符合設(shè)計要求．嚴禁有滲漏”[2]，有的規(guī)范還詳列了密封材料產(chǎn)品標準規(guī)定的技術(shù)性能，但缺失必要的選材驗算條款【3】。其結(jié)果可能是，防水工程設(shè)計和施工單位無法正確應(yīng)用密封膠或使用低檔瀝青防水膏，導(dǎo)致建筑接縫密封的失敗而引起滲漏。國際上，已有可供借鑒的建筑接縫密封規(guī)范和選材標準．涉及的內(nèi)容包括：接縫各種因素影響的綜合分析方法和驗算方法，合理設(shè)定密封接縫寬度、深度和間隔距離的計算公式，密封膠類型、級別和次級別的正確選擇方法，接縫密封施工、養(yǎng)護和維護程序和檢查驗收標準【4-7】。筆者建議，盡早研究并建立建筑接縫密封技術(shù)規(guī)范，建立可為其他建筑規(guī)范引用的主體內(nèi)容和范圍獨立的標準。2接縫密封設(shè)計的基本考慮接縫密封為隱蔽工程，密封失效造成的病害效應(yīng)滯后，堵漏維修會連累結(jié)構(gòu)和相鄰界面，花費大且難以持久有效．所以應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中實現(xiàn)最佳的接縫密封。嵌填彈塑性密封材料不對構(gòu)件自由伸縮變位產(chǎn)生約束，但結(jié)構(gòu)的變位會經(jīng)常循環(huán)地拉一壓嵌縫密封膠．一些位移能力不足的密封材料會開裂或者脫粘．導(dǎo)致接縫密封失效。所以設(shè)計應(yīng)依據(jù)結(jié)構(gòu)特點充分分析引起接縫位移的各種因素，計算接縫的位移量．依據(jù)密封材料的位移能力驗算接縫設(shè)定尺寸的合理性并細化設(shè)定密封節(jié)點的構(gòu)造。2．1引起接縫位移的相關(guān)因素2．1．1構(gòu)件及結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的錨固分析接縫位置、結(jié)構(gòu)錨固類型及構(gòu)件的變位，考慮構(gòu)件一端錨固的可能性．應(yīng)按構(gòu)件全部長度向一端伸縮來計算接縫的位移，不能按兩端分別伸縮、位移量均勻分配來考慮，這樣的設(shè)計安全且充分。2．1．2熱位移大氣溫度變化、陽光照射及雨水浸潤或蒸發(fā)等引起建筑物構(gòu)件體積變化．接縫尺寸的變動將拉一壓接縫密封膠從而產(chǎn)生相應(yīng)的位移。熱位移是引起材料尺寸變化的重要因素，因為每天都會有一個高低溫度峰值，每年又會有最高值和最低值，應(yīng)充分評估建筑使用期內(nèi)不同階段溫度變化導(dǎo)致的熱位移．包括施工中的溫度變化、構(gòu)件未裝配時的溫度變化、使用和裝配后的溫度變化。考慮這些過程中不同建筑的不同環(huán)境條件，考慮不同建筑材料和建筑體系產(chǎn)生熱位移的最高值和最低值，根據(jù)不同的建筑工程材料及構(gòu)件系統(tǒng)種類．確定所要求的接縫位置及接縫密封形狀和尺寸。2.1.3潮濕溶脹混凝土、砌體等建筑材料會隨濕度的不同發(fā)生濕漲干縮，有些材料的伸縮變化可能是可逆的．有些是不可逆的，應(yīng)依據(jù)不同材料的性質(zhì)和構(gòu)件尺寸給予評估和計算。2．1．4荷載運動應(yīng)評估持久的固定荷載運動和短期的活動荷載運動，如風荷載和地震運動產(chǎn)生的動荷載．引起建筑構(gòu)件相應(yīng)的運動和密封接縫尺寸的位移變化。2．1．5密封膠固化期間的運動密封膠固化期間所發(fā)生的位移運動可能改變密封膠的性能，包括密封膠的拉伸強度、壓縮強度、模量及對基材的粘結(jié)性．也包括外觀和內(nèi)部的變化．如密封膠表面或內(nèi)部產(chǎn)生裂縫，內(nèi)部產(chǎn)生氣泡等，都會對密封膠承受應(yīng)力和位移的能力產(chǎn)生不利影響。接縫計算和設(shè)計是建立在已固化密封膠的基礎(chǔ)上的．如果施工時不能避免密封膠固化期間發(fā)生位移，那么應(yīng)該設(shè)定適當?shù)难a償．包括施工時的保護措施．使密封膠盡可能在無位移期間內(nèi)固化，或測試密封膠在固化期間發(fā)生位移導(dǎo)致的性能變化，在設(shè)計接縫寬度中設(shè)定補償系數(shù)。2．1．6框架的彈性形變多層混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)承受荷載后．會發(fā)生不同程度的彈性變形，產(chǎn)生層間變位并導(dǎo)致密封接縫尺寸變化。2．1．7收縮建筑結(jié)構(gòu)或構(gòu)件澆筑成型后幾個月內(nèi)會產(chǎn)生不同程度的收縮，設(shè)計應(yīng)考慮這種收縮對接縫尺寸的改變，特別是垂直相交結(jié)構(gòu)(如樓板一墻體)的接縫位移。2．1．8建筑公差包括各種構(gòu)件各自的公差以及制造、裝配時形成的累積公差，都會使接縫設(shè)計尺寸改變。如工地施1=和車間制作的構(gòu)件、組合件及子系統(tǒng)的結(jié)合體，多是復(fù)雜的排列組合?，F(xiàn)行的建筑標準給的公差范圍有些很寬，有些標準未必能夠適用于密封膠接縫設(shè)計，給予仔細斟酌。對某些材料或系統(tǒng)來說，可能還沒有認可的公差，或者其公差不適合直接應(yīng)用于密封接縫設(shè)計，設(shè)計應(yīng)依據(jù)接縫施工及條件建立適用的公差范圍。如果設(shè)計忽視建筑公差的影響，就極有可能造成接縫密封失效，或者由于接縫過于狹窄導(dǎo)致相鄰材料或系統(tǒng)之間密封膠的不良填充。此外不同的建筑公差要求不同的施工精度，直接影響到接縫施工的成本，所以設(shè)計應(yīng)具體標明密封接縫的尺寸公差。2．2密封膠的位移能力近十幾年來我國建筑密封膠發(fā)展十分迅速，高功能的硅酮密封膠、聚氨酯密封膠、丙烯酸密封膠、結(jié)構(gòu)密封膠、耐候密封膠、石材密封膠、混凝土接縫密封膠等已相繼開發(fā)和應(yīng)用。我國依據(jù)國際標準ISOl1600《建筑結(jié)構(gòu)·密封膠·分級和要求》制訂了一系列建筑接縫密封膠產(chǎn)品標準，按功能、適用性、位移能力、模量和密封耐久性進行分型、分類和分級供設(shè)計選擇。值得注意的是，經(jīng)常見到有設(shè)計將伸長率混同位移能力，以為伸長率100％的密封膠就應(yīng)能承受同幅度的位移，這是極大的誤解。實際上，密封膠位移能力級別的認定依據(jù)接近接縫的實際位移條件，判定標準是按表l規(guī)定的位移幅度，高溫壓縮7d+低溫拉伸7d為一個周期，經(jīng)4個循環(huán)試驗后的接縫密封膠應(yīng)無開裂／無脫粘。盡管有些常用的瀝青密封膏伸長率可能是300％，但按標準檢驗其位移能力可能還難以滿足7．5級產(chǎn)品要求。3．3接縫位移綜合分析在熱位移及其它因素作用下，接縫位移基本類型有4種，包括：壓縮、拉伸、豎向切變和水平切變。豎向和水平切變對密封膠接縫的影響是剪切。在接縫中的密封膠要適應(yīng)上述位移或其中幾種組合的位移．包括拉伸一壓縮．或拉伸一壓縮同豎向切變或水平切變的組合位移、拉伸及壓縮之一同豎向切變或水平切變的組合位移。設(shè)計密封膠接縫時應(yīng)對可能遇到的各種位移進行充分分析評估，考慮這些位移對接縫密封膠的作用．保證選用密封膠的位移能力能充分適應(yīng)這些位移。4密封設(shè)計和選材接縫寬度設(shè)定與密封膠位移能力級別的選擇是一個計算和比較的過程．如果已經(jīng)設(shè)定了接縫寬度，則由給定的接縫位移量計算決定密封膠的位移能力級別選擇．若計算結(jié)果表明所有密封膠都無法滿足接縫的位移要求，則應(yīng)修改接縫寬度為更大尺寸，反之若已選定密封膠的牌號，則應(yīng)由位移量算出合適的接縫寬度并復(fù)核驗算其合理性。4．1單純拉伸和壓縮位移接縫尺寸必須同選用密封膠的級別(位移能力)相關(guān)聯(lián)，接縫寬度(WM)按下式驗算：若為了降低成本改用7．5級的瀝青塑料密封膏，驗算后可見必須增大接縫寬度尺寸2．7倍(55．6mm)，也就是說降低密封膠檔次(單價成本低)的代價是增加2．7倍的用量：若選用更高檔的25級密封膠(單價高)，但接縫寬度可縮小為l6．7mm。經(jīng)這樣的計算，可對接縫密封質(zhì)量和費用進行斟酌選擇.。4．3組合位移當建筑的不同材料墻體或系統(tǒng)之間的密封接縫是獨立的或是交叉墻面的過渡時，密封膠要經(jīng)受某一方向的拉伸、壓縮位移，同時又有豎向或水平方向的位移，組合位移所需的最小接縫寬度WR及密封膠的最低位移能力S，可按一系列公式進行驗算(限于篇幅，此處從略).。5接縫尺寸公差和恢復(fù)密封性的計算5．1制造及施：對裝配公差的影響對密封接縫設(shè)計來說．不能忽視接縫尺寸的負公差。必須將該值同密封膠的位移能力一并考慮．納入密封膠的位移能力(S)選擇和接縫寬度()尺寸設(shè)定計算中。負公差引起接縫縮?。O(shè)計時要重點考慮，否則接縫尺寸過于狹窄，密封膠位移能力將不能滿足預(yù)計的位移；正公差則引起接縫開口變大．較寬的接縫會影響美觀：所以．在確定密封接縫寬度值并完成設(shè)計驗算之后，應(yīng)歸納數(shù)據(jù)選擇一個工程中可實際應(yīng)用的值作為最終設(shè)計的接縫寬度。5．2對接接縫公差的確定和表示建筑接縫中最為多見的是對接縫(圖2)，如磚石墻面上的豎縫、橫縫。為保證密封膠粘結(jié)密封接縫的可靠性和耐久性．接縫寬度尺寸必須限定合理的公差，接縫的最終設(shè)計寬度(WM)應(yīng)由密封膠位移能力(S)和接縫位移量計算確定，同時增加建筑施工的負公差(CV)，即：如前例混凝土墻體位移量為4．17mm的接縫，用20級密封膠密封，計算接縫寬度為21mm，若接縫寬度施工誤差為{±}4mm，則最終設(shè)計寬度應(yīng)表示為W=25mm。若施工精度較高，能保證{±}2.0mm的公差水平．則接縫寬度最終可為23mm。5．3恢復(fù)接縫密封可靠性接縫密封失效大多是所選用密封膠的位移能力低下、不能適應(yīng)實際存在的接縫位移所引起的?；謴?fù)接縫密封性的原則是更換位移能力級別更高的密封膠或者擴大接縫寬度。典型形式可有：1)契口接縫。這是一種常用的方法，將過于狹窄的接縫B’擴大為B并按有關(guān)公式驗算密封膠位移能力的符合性(圖3)。2)斜接接縫。圖4常作為密封補償．用于包括施工錯誤、接縫設(shè)計的密封膠失效、南于材料老化更換密封膠或接縫太狹窄不適合對接接縫形式時。斜接密封膠接縫中密封膠截面形狀多為j角形或其他形狀,其中S表示密封膠位移能力，△L表示由防粘背襯尺寸決定的允許位移量(mm)。通過計算，將原來過于狹窄的接縫密封尺寸擴大。3)搭接接縫。圖5的接縫形式有時稱作“補丁”縫，常用作無法開大的接縫的對接接縫。南于經(jīng)濟或技術(shù)的原因，有時不可能為了補償密封失效而擴大接縫尺寸。搭接接縫的寬度B(即防粘膠條寬度)按上式計算。如將原3mm接縫擴大密封，擬采用40級密封膠并承受5．49mm位移量，則曰=5．49／0．40=13．7mm)。6接縫密封膠深度尺寸的