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凍害建筑物開(kāi)裂滲漏及治理技術(shù)
發(fā)布時(shí)間:2014-08-09
1.工程概況科技情報(bào)研究所3號(hào)樓始建于1998年,4層框架結(jié)構(gòu),屋面承重結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土,主要用作紙件期刊閱覽室和紙件圖書(shū)儲(chǔ)藏室。
2003年以后,該樓發(fā)生了一系列變化,主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:(1)與屋面承重層交接處的外墻四周產(chǎn)生了1~10mm寬窄不同的橫向裂紋,環(huán)切四面墻體。(2)與外墻裂紋對(duì)應(yīng)位置的四面內(nèi)墻均未產(chǎn)生裂紋。(3)春夏秋冬、無(wú)論陰晴,與北面一側(cè)外墻裂紋對(duì)應(yīng)位置的內(nèi)墻,常年處于嚴(yán)重潮濕狀態(tài);室內(nèi)頂棚上與北墻相距約60cm處安裝的燈泡常年滴水,致使地面水泥粉刷層出現(xiàn)凹坑。(4)屋面坡度,北高南低,單面排水,而只有北墻常年潮濕,其它三面墻均無(wú)滲漏現(xiàn)象。
2.裂紋與滲漏原因分析
為找到建筑物開(kāi)裂和滲漏的原因,消除安全隱患,維護(hù)建筑物的正常使用功能,河南省科技情報(bào)研究所邀請(qǐng)相關(guān)方面的專家、教授分別對(duì)該工程進(jìn)行實(shí)地考察,得出兩種截然不同的開(kāi)裂滲漏原因和不同的治理方案,分述于下。
2.1 膨脹機(jī)理
以某高校土木工程系組成的高校教授組認(rèn)為,屋面現(xiàn)澆鋼筋混凝土板膨脹是導(dǎo)致外墻開(kāi)裂的主要原因,其理由如下:
該建筑雖為框架結(jié)構(gòu),但屋面結(jié)構(gòu)層以上的女兒墻是磚砌結(jié)構(gòu),女兒墻沒(méi)有受到鋼筋混凝土框架的束縛。春夏秋冬、氣溫不同,屋面現(xiàn)澆板產(chǎn)生膨脹和收縮。在夏季,氣溫較高,現(xiàn)澆鋼筋混凝土板向四周膨脹,在膨脹力作用下,磚砌結(jié)構(gòu)女兒墻和框架結(jié)構(gòu)墻體在交接處產(chǎn)生橫向環(huán)切裂紋。墻體四周開(kāi)裂后,雨水順著立墻上的橫向環(huán)切裂紋進(jìn)入墻體,導(dǎo)致墻體潮濕。
2.2 凍害機(jī)理
以河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限公司和鄭州市建委組成的專家組不同意2.1所述的膨脹機(jī)理,并主張凍害是導(dǎo)致建筑物開(kāi)裂滲漏的主要原因,否定和主張理由如下:
2.2.1 反駁膨脹機(jī)理的理由
(1)膨脹機(jī)理認(rèn)為墻體先開(kāi)裂后滲漏,雖然能解釋夏季雨水通過(guò)墻體裂縫浸濕墻體的現(xiàn)象,但不能解釋冬季下雪造成的室內(nèi)頂棚和墻體滲漏,因?yàn)橥鈮ι蠜](méi)有積雪,水從何處來(lái)?沒(méi)有水源,怎么產(chǎn)生滲漏?
(2)水從墻體裂紋進(jìn)入建筑物浸濕墻體,不能解釋“春夏秋冬、無(wú)論陰晴”,墻體和頂棚燈泡常年均處于嚴(yán)重的潮濕、滴水狀態(tài)。在降雨過(guò)程中,進(jìn)入墻體的雨水雖然有可能潤(rùn)濕墻體,但進(jìn)入墻體的水量不可能使建筑物外墻常年處于潮濕的狀態(tài);也不可能導(dǎo)致室內(nèi)頂棚上安裝的燈泡常年滴水。
2.2.2 凍害是導(dǎo)致建筑物外墻開(kāi)裂滲漏的主要原因
(1)防水層失效是發(fā)生開(kāi)裂滲漏的首要原因
該屋面結(jié)構(gòu)組成,由下至上依次是現(xiàn)澆鋼筋混凝土板、保溫層、找平層、SBS改性瀝青防水卷材層。通過(guò)仔細(xì)查看屋面防水層發(fā)現(xiàn):(1)屋面防水層多處開(kāi)裂;(2)防水層與女兒墻的泛水處,防水層與基層多處脫開(kāi);(3)屋面積水嚴(yán)重;(4)卷材防水層在女兒墻凹槽內(nèi)的收頭未用密封膠密封,凹槽也未用水泥砂漿填平;(5)女兒墻壓頂未作任何防水處理,且水泥砂漿粉刷層已經(jīng)出現(xiàn)開(kāi)裂;(6)SBS改性瀝青防水卷材并非真品,而是一道3mm厚的復(fù)合胎卷材,同期施工的2號(hào)樓防水層已經(jīng)更換2年,這道防水層應(yīng)該在2年前已經(jīng)失去防水功能。根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),上述原因能造成屋面產(chǎn)生嚴(yán)重的滲漏。
(2)水的流經(jīng)、凍害的發(fā)生與外墻滲漏
由于屋面板是整體現(xiàn)澆,沒(méi)有施工縫和變形縫,且現(xiàn)澆板澆筑質(zhì)量高,防水性能較好,雨水、雪水沒(méi)有直接滲漏到室內(nèi)。透過(guò)防水層的雨水、雪水積聚在屋面保溫層中,保溫層孔隙率高、容水較多,使保溫層中具有豐富的水源。當(dāng)進(jìn)入保溫層的水足夠多時(shí),水沿現(xiàn)澆混凝土板向四周擴(kuò)散,由于保溫層的吸水性較強(qiáng),水向四周擴(kuò)散的速度緩慢、時(shí)間持久。
現(xiàn)澆板四周架在框架結(jié)構(gòu)墻體上,現(xiàn)澆板外端是水泥砂漿外墻粉刷層,實(shí)際施工過(guò)程中,粉刷層和現(xiàn)澆板的施工時(shí)間相隔幾個(gè)月,導(dǎo)致新舊混凝土之間結(jié)合不牢,并產(chǎn)生細(xì)微的空隙,從現(xiàn)澆板上流出的水源源不斷地進(jìn)入該空隙中。
夏季進(jìn)入上述孔隙中的水直接潤(rùn)濕墻體;冬季白天進(jìn)入上述空隙中的雪水直接潤(rùn)濕墻體,殘余的的雪水晚上結(jié)冰。我們?cè)凇端奈锢硇再|(zhì)與建筑防水》(《中國(guó)建筑防水》2006的期)一文中,推算出水從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程中,體積膨脹約9%,對(duì)空隙四周產(chǎn)生200Mpa的壓力,如此大的壓力可以開(kāi)山劈石,足以導(dǎo)致墻體粉刷層開(kāi)裂。
四面墻體均有裂紋,說(shuō)明保溫層中在冬季曾經(jīng)有過(guò)豐富的積水,雪水從現(xiàn)澆板四周向外溢出,溢出的雪水結(jié)冰,在同一時(shí)期內(nèi)對(duì)板端外的粉刷層產(chǎn)生有害膨脹,導(dǎo)致橫向環(huán)切裂紋的產(chǎn)生。
豐富的雨水、雪水儲(chǔ)存在保溫層中,且向四周緩慢而持久地?cái)U(kuò)散,理應(yīng)造成四周墻體常年均處于嚴(yán)重的潮濕狀態(tài),而現(xiàn)實(shí)情況是只有處于屋面坡度上游的北面墻體產(chǎn)生滲漏,而其它三面墻體均沒(méi)有滲漏。主要原因是混凝土現(xiàn)澆板并不水平,北面稍低,盡管通過(guò)保溫層、找平層使屋面由北向南排水,但屋面防水層失效后,水進(jìn)入保溫層并通過(guò)現(xiàn)澆板向北竄流,造成北面墻體常年處于潮濕狀態(tài)。
我們?cè)J(rèn)為,只有北面墻體滲漏的另一個(gè)原因是該地域降雨時(shí)總伴隨有西北風(fēng),雨水被風(fēng)吹到墻體上,從開(kāi)裂的縫隙內(nèi)進(jìn)入墻體。雖然自然現(xiàn)象和滲漏現(xiàn)狀支持這一觀點(diǎn),但從下述的治理效果中可以看出,通過(guò)墻體裂縫進(jìn)入墻體的水,不足以浸透墻體,同時(shí)也支持了我們認(rèn)為的水是從現(xiàn)澆板上流入墻體這一觀點(diǎn)。
(3)內(nèi)墻沒(méi)有開(kāi)裂的原因
外墻粉刷層厚度通常只有15~20mm,而墻體厚度至少有240mm,當(dāng)水結(jié)冰膨脹時(shí),粉刷層是薄弱環(huán)節(jié),首先被脹裂。粉刷層被脹裂后,結(jié)冰空隙壓力消除,不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)墻體造成破壞,所以該建筑物內(nèi)墻沒(méi)有開(kāi)裂,結(jié)構(gòu)不存在安全隱患,沒(méi)有必要做結(jié)構(gòu)加固。
(4)頂棚常年滲漏的原因
頂棚燈泡處常年滴水,與外墻開(kāi)裂沒(méi)有關(guān)系,造成滴水的原因是在安裝燈泡、布設(shè)暗線的過(guò)程中,將混凝土頂棚擊穿,保溫層中豐富的積水常年順著燈泡滴入室內(nèi),致使水泥砂漿地面粉刷層被滴成凹坑。
通過(guò)上述分析,凍害機(jī)理能完全解釋該建筑物上發(fā)生的所有開(kāi)裂、滲漏現(xiàn)象,當(dāng)屬正確的開(kāi)裂滲漏機(jī)理。
2.3 兩種機(jī)理的區(qū)別
膨脹機(jī)理要點(diǎn):(1)開(kāi)裂發(fā)生在夏季;(2)開(kāi)裂原因是鋼筋混凝土現(xiàn)澆板膨脹;(3)開(kāi)裂在先、滲漏在后;(4)修復(fù)辦法:結(jié)構(gòu)加固。
凍害機(jī)理要點(diǎn):(1)開(kāi)裂發(fā)生在冬季;(2)開(kāi)裂原因是進(jìn)入墻體中的水結(jié)冰膨脹;(3)滲漏在先、開(kāi)裂在后;(4)修復(fù)辦法:治理滲漏。
盡管雙方均沒(méi)有觀察到開(kāi)裂的發(fā)生過(guò)程,但在自然科學(xué)發(fā)展過(guò)程中,人們?cè)僭O(shè)了許多理論來(lái)解釋自然現(xiàn)象,能解釋自然現(xiàn)象的假設(shè),被我們稱為定律、定理、原理,不能解釋自然現(xiàn)象的假設(shè),不能成為定理。
膨脹機(jī)理不能完全解釋墻體、頂棚的滲漏現(xiàn)象,現(xiàn)澆混凝土屋面板膨脹導(dǎo)致該建筑物外墻開(kāi)裂滲漏的假設(shè)不成立。
凍害機(jī)理科學(xué)、合理地解釋了該建筑物上發(fā)生的全部開(kāi)裂滲漏現(xiàn)象,水結(jié)冰膨脹導(dǎo)致建筑物外墻開(kāi)裂滲漏的假設(shè)成立,是正確的技術(shù)分析并被河南省科技情報(bào)研究所采納。
3.治理維修技術(shù)
由于該建筑物外墻的開(kāi)裂是由屋面滲漏造成的,因此維修屋面防水是解決外墻開(kāi)裂滲漏的關(guān)鍵。在維修方案中,根據(jù)河南省科技情報(bào)研究所的經(jīng)濟(jì)承受能力,我們?nèi)圆捎靡坏繱BS改性瀝青防水卷材。SBS改性瀝青防水卷材的施工工藝比較成熟,本文不再重復(fù),但對(duì)本次施工中的關(guān)鍵技術(shù)作如下陳述。
3.1同一施工面的防水層保持整體性
我們?cè)凇对囌?a href='http://onlinefundstransfer.com' target='_blank' title='建筑防水'>建筑防水的四大板塊》(《中國(guó)建筑防水》2006年第11期)和《試論防水層應(yīng)具備的性能》(2006年第12期)中強(qiáng)調(diào)了防水層應(yīng)保持整體性的重要性,并主張把水落口、排氣管等作為屋面防水層的一部分,使水落口、排氣管等和屋面防水層成為一體。在本次工程維修中,這一觀點(diǎn)得到徹底貫徹執(zhí)行,卷材的搭接寬度不少于80mm,搭接處熔融卷材并擠出1~2mm涂蓋油,所有搭接縫用熱融型SBS改性瀝青防水涂料封閉,寬度不少于20mm;卷材和水落口、排氣管滿粘,除用附加層加強(qiáng)外,最上層用熱融型SBS改性瀝青防水涂料封閉,覆蓋卷材在該處過(guò)多的接縫。
3.2 不同施工面的防水層順?biāo)罱?br/> 我們?cè)凇对囌?a href='http://onlinefundstransfer.com' target='_blank' title='建筑防水'>建筑防水的四大板塊》一文中強(qiáng)調(diào)同一板塊不同施工面的防水層之間采用順?biāo)罱,這一觀點(diǎn)在本工程中也得到徹底貫徹執(zhí)行。該建筑女兒墻蓋頂未做滴水線(槽),也未作任何防水,且出現(xiàn)開(kāi)裂。不僅能導(dǎo)致水潤(rùn)濕墻體,而且水順著女兒墻上的裂紋流入現(xiàn)澆板,造成水在現(xiàn)澆板上竄流。為此,我們采用SBS改性瀝青防水卷材在女兒墻蓋頂上做防水層,并在蓋頂內(nèi)側(cè)立面下延20mm,代替滴水線,使女兒墻上的水直接滴落到屋面防水層上,避免水順著女兒墻下流。女兒墻內(nèi)側(cè)立面也作防水層,并和女兒墻蓋頂防水層、屋面防水層形成順?biāo)罱印?br/> 3.3 SBS改性瀝青防水卷材采用點(diǎn)粘技術(shù)
我們?cè)凇斗乐筍BS防水卷材零延伸斷裂的施工技術(shù)》(《中國(guó)建筑防水》2006年第9期)中介紹了基層開(kāi)裂30~40mm,SBS防水層不被拉斷的施工技術(shù),在本次工程中繼續(xù)采用。該屋面舊防水層和屋面基層已經(jīng)基本完全分離,處于空鋪或點(diǎn)粘狀態(tài)。該屋面基層局部空鼓高約200mm,空鼓面積約5m2,盡管基層變形很大但該處舊防水層未被拉斷,再次證明了空鋪、點(diǎn)粘對(duì)防止防水層零延伸斷裂具有重要的意義。舊防水層上沒(méi)有重物覆蓋,處于空鋪或點(diǎn)粘狀態(tài)的舊防水層并沒(méi)有被風(fēng)揭走,說(shuō)明負(fù)壓風(fēng)力并不大,在該建筑上采用點(diǎn)粘施工工藝完全可行。
空鼓的找平層理應(yīng)更換,但未空鼓的找平層也被凍碎,這意味著需要更換全部的找平層,為節(jié)約維修基金,我們決定不更換找平層,保留失去防水功能的舊防水層,在舊防水層上直接點(diǎn)粘SBS防水層。新舊防水層點(diǎn)粘在一起,不僅提高了防水層抵抗零延伸斷裂的能力,同時(shí)增加了防水層的重量,提高了防水層抵抗負(fù)壓風(fēng)力的能力。
3.4卷材收頭加強(qiáng)密封處理
該工程中,女兒墻上留有凹槽,供封閉卷材收頭使用。但凹槽內(nèi)水泥砂漿粉刷極不平整,造成原防水層收頭不嚴(yán)密,防水層施工完畢,凹槽也未用砂漿抹平,上述現(xiàn)象是造成卷材收頭滲漏的主要原因。為加強(qiáng)收頭防水,我們拆除了女兒墻上原泛水防水層,重新做卷材防水層,用熱融SBS改性瀝青密封膠填平卷材收頭和基層之間縫隙,達(dá)到密封收頭的效果。最后,用水泥砂漿抹平凹槽,將卷材收頭壓固在凹槽中。
4 治理效果
該工程防水層維修部分于2006年9月完工后數(shù)日,外墻開(kāi)裂尚未維修時(shí),即遇到50mm/h強(qiáng)降雨,30min內(nèi)河南省科技情報(bào)研究所門(mén)前街道被完全淹沒(méi),倒灌到院內(nèi)的積水達(dá)20cm深,該單位多位領(lǐng)導(dǎo)冒雨檢查維修質(zhì)量,均未發(fā)現(xiàn)滲漏。自維修完畢至今,歷經(jīng)嚴(yán)冬酷暑及多次雨雪天氣,也未發(fā)現(xiàn)任何滲漏,維修后的外墻裂紋未出現(xiàn)再開(kāi)裂現(xiàn)象。維修治理效果再次證明了我們對(duì)外墻開(kāi)裂滲漏原因分析定位準(zhǔn)確,制訂的維修方案和施工要點(diǎn)科學(xué)合理。
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