鋼混凝土復合板式建筑結構體系的板縫防水理論與實踐

【摘 要】鋼混凝土復合板式結構在板縫相接的位置存在一定的縫隙，因此為了防止其出現滲漏，需要采用必要的措施對其進行處理，本文對此結合實例進行了分析，總結了具體的措施。

【關鍵詞】復合結構；板縫處理；防滲處理；工程實踐

1 鋼混凝土復合板式結構的開裂情況分析

隨著技術的發展，各種板式結構的技術不斷更新，但是板式建筑結構中板縫防水的技術仍然是均較為重要的關鍵問題。從施工的實踐中得出以下板縫防水施工出現的問題：

1.1 豎向裂縫

此種情況主要是沿著豎向左右兩個板間發生，兩板之間因為溫度的改變而出現熱脹冷縮的情況而導致板縫發生脹縮而形成的。裂縫往往出現在不同材料的邊緣，即防水材料與板材相結合的部位，其長短不一，這就是因為不同材料的脹縮差異導致的。

1.2 橫向裂縫

此種裂縫與前面的豎向裂縫相似，只是方向不同的是沿著水平方向發展，這種裂縫的成因與溫度也有直接的關系，但是同時也與上下板的活動載荷相關，在此雙重作用下形成橫向裂縫。在工程結構中，即使板材的寬度大于板高因為水平裂縫而形成也因為受到雙重作用而大于豎向裂縫。

1.3 在混凝土復合板板縫防水工程中還出現了一種情況，就是混凝土板上出現一個干粉層，這層干粉粘附在水化良好的混凝土結構上，是一層沒有水化的顆粒或者一些其他粉狀物質。這時因為混凝土復合板預制和安裝的時候，混凝土板面出現脫水，在與其他板材相互粘合的時候，就會因為這層粉狀物質與混凝土結構的之間的粘合強度降低。在與其他防水材料粘合的時候嵌縫材料能與混凝土板上的分層結合，但是在發生變形的時候就會因為粉狀層脫落而導致粘合層失效。

2 混凝土板縫開裂的機理與防水機理

2.1 板縫的變形和裂縫預估

從前面分析的結果看，開裂主要是因為溫度的改變而引起的。同時在建筑整體上所承擔的還有風載荷。這些都會引起板縫的變形從而引起板縫的防水層開裂而降低了防水效果。

2.1.1 溫度影響

在分析中可以利用實際案例進行計算，如果板寬計3.6m，高為2.9m的鋼復合混凝土板的板縫為20mm。此時不考慮板縫因為小幅度溫度變化而變形，而此時引起開裂的溫度就變為混凝土板的溫度變形。而公式則為：

△W=α△tW

公式中：△W是混凝土板的溫度變形量；α則是混凝土的變形系數；△t則是混凝土的溫度變形梯度；W是混凝土結構板的尺寸。利用經驗數據夏季和冬季的混凝土板面的溫度變形是存在差異的，夏季墻面的低溫通常按照20度計；冬季則按照最高溫度20度計，此時混凝土的膨脹系數取值為1.5×10-5，但是因為結構上的差異，在冬季墻外的溫度差異較大，受到墻體保溫層的影響還可能會高于環境溫度，因此進行設計和估算的時候應嚴重墻面的溫度進行計算和分析。如：某工程在夏季墻面實測溫度為45-55度，冬季夜間溫度則降低至-10度到-15度。因此在該地區夏季按照60度計算而冬季則為-15度。

理論上，板間豎縫的橫向形變應大于板間的橫向縫的豎向變形，但是經過實際的工程測量發現，前者要明顯小于后者。可見影響板間的裂縫的因素不僅僅是溫度的影響，還有風載荷的影響，也應在考慮的范圍內。

2.1.2 風載影響

建筑的體積越大其受到風載荷的影響也就越大，對于橫向縫有直接的影響，同時材料開裂后不能在彈性作用下彌合，所以裂縫還會在下次擺動是開裂，就會產生裂縫疊加。而最大的動態作用和疊加作用對混凝土板橫向縫的豎向開裂，不能大于兩板向相作用之和，因此考慮的是混凝土板的往復擺動，同時加之混凝土板在豎向承受的溫度變形，所以實際上混凝土板橫向縫的豎向變形最大。

某項目經過對風載荷的分析和板材承載能力的綜合考慮，如果采用防水砂漿對板縫進行填充防水，并在表面利用聚氨酯材料進行涂覆，其所能承受的最大的裂縫寬度為2.3mm，而在工程中獲得實際數據為2.0mm。因此此種方式可以適應工程需求，這就是考慮到風載而選擇材料的基本思路。

2.2 板縫防水機理分析

2.2.1 材料粘合效果

板縫之間如果要達到水密效果，首先就是靠嵌縫物質的粘合作用。同時這種粘合物質應具有較好的粘合強度和變形性能。所以板縫間的嵌縫物質在兩板之出現變形時能夠承受張拉和壓縮、動態載荷。如果這這嵌縫材料不能有較好的抗拉伸性能就不能達到密封的作用。

2.2.2 阻隔效果

防水材料是作為一種阻隔材料可以在較好的粘合條件下可以依靠其自身的防水能力來達到水密的效果，這主要是取決于材料的自身的抗滲性能，在實際應用中應大于P3級。

2.2.3 憎水效果

憎水主要時候在材料的表面存在一層對水分子排斥的分子，從而降低水分子的表面活性，而到防水的作用。當憎水劑乳液噴涂在粘合材料表面后，水在材料的表面的潤濕邊角就會增加到90度，使得材料具有了防水的性能。憎水效果的主要原理被應用在憎水乳液和防水粉等材料上，憎水乳液是依靠噴涂附著在板縫的砂漿上，而防水粉則是填充在需要防水的位置。

2.2.4 防裂效果

滲漏有時候是因為結構材料自身開裂而形成的。為了防止此種情況而引發滲漏事故，施工中除了對水泥和混凝土和其他建材進行抗裂防滲的設計，施工時還應對水泥混凝土和建筑砂漿等進行灑水養護，在混凝土表面噴灑養護養護劑等。同時在施工的時候還可以考慮對混凝土中增加一些膨脹劑或者在混凝土中添加有機、無機、金屬纖維等，依靠纖維來增強技術性抗滲。

3 板縫防水材料的技術性能

3.1 彈性砂漿材料

具有彈性的水泥砂漿主要是指此種砂漿 的彈性模量不大，但是極限彈性和塑性變形能力大的砂漿。這種砂漿在結構材料之間或者表面應用的時候，能與結構材料協調變形，防止其自身出現開裂達到粘性效果。彈性砂漿材料可以利用膠凝材料產生較大的大幅度變形，如樹脂彈性砂漿。或者依靠集料性產生較大的變形性能，如膠質集料砂漿。

3.2 防水膜材料

彈性防水膜材料包括彈性防水卷材料和彈性防水涂料。彈性防水膜的極限變形材料可以達到200-400%。如聚氨酯彩色涂料等。在研究發現，如果混凝土基面出現因為載荷而開立，則相當于裂縫邊緣附近的防水層在一定單位內出現較大的拉伸，按照實際的測量，防水膜材料需要的最大伸長比例可以達到374%。

某工程中，處于此種情況考慮采用了聚氨酯涂膜材料，此種材料的拉伸比例可以達到400%以上，同時在板粘合的時候利用新工藝措施對其造成非全部粘合的情況，這樣就獲得了更好的粘合效果，經過試驗表明其效果較好。

4 結束語

在實際的應用中，鋼混凝土復合板式建筑的墻板間的裂縫出現主要是因為施工環境溫度影響和使用過程中的風載荷共同作用，脹縮效果和疲勞作用引發板間的防水層出現裂縫。在此研究基礎上，進一步分析了建筑板縫的防水機理和裂縫控制方式。其中防水材料則是在防水工程中起到關鍵作用。如：采用彈性砂漿應具有較強的拉伸極限變形，即在實際的應用中應大于某一變形系數。同時使用砂漿的同時還需要利用其它表層材料對縫隙進行后續處理以此保證材料表層的防滲能力。

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