止水銅片質(zhì)量管理工作分析

闞 俊 楊圣偉

(1.昆山市水利建筑安裝工程有限公司，江蘇 昆山 215300；2.蘇州萬成建設(shè)工程有限公司，江蘇 蘇州 215000)

水利工程水閘和泵站工程設(shè)計中，為了減少建筑物的伸縮變形、混凝土裂縫以及適應(yīng)地基等因素引起的不均勻沉降，在水工混凝土常設(shè)置各種作用縫?？p根據(jù)布置方向有垂直和水平兩種，縫寬一般為2.0cm左右?？p中設(shè)止水材料和填縫材料。目前，江蘇省水利工程中止水材料常采用紫銅片和橡膠帶等，填充材料常采用聚乙烯高密度低發(fā)泡伸縮縫板和三氈兩油瀝青油毛氈板等。本文對止水銅片在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計、施工、檢測中遇到的問題等作相關(guān)分析總結(jié)。

1 原材料規(guī)范要求

紫銅是銅含量很高的銅，銅含量大于99.7%，因呈紫紅色而得名，按照加工材料成分分為普通紫銅、無氧銅、磷脫氧銅等(銅合金本文不作描述)。紫銅因具有良好的延展性和耐腐蝕性，常作為水利工程的止水材料。

1.1 銅帶和紫銅片

《水工混凝土施工規(guī)范》(DL/T 5144—2001)中止水銅片的技術(shù)參數(shù)要求在附錄D中，它分為銅帶和紫銅片兩種類型(見表1～表2)。

表1 銅帶不同狀態(tài)下特性

表2 紫銅片物理力學(xué)指標(biāo)

《水工混凝土施工規(guī)范》(DL/T 5144—2015)刪除了附錄D紫銅片的相關(guān)技術(shù)參數(shù)要求，在正文中新加入了止水片(帶)的施工應(yīng)符合《水工建筑物止水帶技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5215)的要求的內(nèi)容[1]。

《水工建筑物止水帶技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5215—2005)中對銅止水帶的要求是：厚度宜為0.8～1.2mm，抗拉強度不小于205MPa,伸長率應(yīng)不小于20%，其化學(xué)成分和物理力學(xué)性能應(yīng)滿足《銅和銅合金帶材》(GB/T 2059)的規(guī)定。其規(guī)范條文說明解釋：目前工程中一般采用T2、T3軟(M)態(tài)銅材軋制銅止水?！痘炷撩姘宥咽瘔谓涌p止水技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5115)中曾規(guī)定銅片的伸長率不小于20%，而《銅和銅合金帶材》GB/T 2059規(guī)定銅片的伸長率不小于30%。這里仍沿用DL/T 5115的規(guī)定，但工程中應(yīng)盡量滿足GB/T 2059中T2、T3軟(M)態(tài)銅材的指標(biāo)要求[2]。

1.2 銅合金帶材

《銅和銅合金帶材》(GB/T 2059—2017)中關(guān)于牌號、狀態(tài)和規(guī)格、力學(xué)性能、彎曲試驗的要求(見表3～表5)[3]。

表3 牌號、狀態(tài)和規(guī)格

表4 帶材力學(xué)性能

表5 彎曲試驗要求

《銅和銅合金板材》(GB/T 2040—2017)中關(guān)于牌號、狀態(tài)和規(guī)格、板材的橫向溫室力學(xué)性能、彎曲試驗的要求(見表6～表8)[4]。

表6 牌號、狀態(tài)和規(guī)格

表7 板材的力學(xué)性能

表8 板材的彎曲試驗

1.3 銅合金狀態(tài)

《銅及銅合金狀態(tài)表示方法》(GB/T 29094—2012)附錄中有新舊狀態(tài)代號對照表(見表9)[5]。

表9 新舊狀態(tài)代號對照

2 地方標(biāo)準(zhǔn)要求

江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)《水利工程施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)范》(DB32/T 2334.2—2013)第2部分建筑工程附錄中主要原材料常規(guī)檢驗相關(guān)內(nèi)容見表10。

表10 原材料常規(guī)檢驗

3 材料采購與檢驗

3.1 采購

施工單位應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙關(guān)于止水銅片原材料的技術(shù)要求進(jìn)行采購，如市場沒有適用的產(chǎn)品，需向生產(chǎn)廠家進(jìn)行訂貨，提出銅片的化學(xué)成分、牌號、強度、延伸率和彎曲試驗等技術(shù)要求。

3.2 進(jìn)場檢查

表面應(yīng)平整光滑，有光澤，無浮皮、銹污、油漬，不得有砂眼、釘孔等外觀缺陷。

每批應(yīng)為同一牌號、狀態(tài)和規(guī)格材料。每批重量應(yīng)不大于4500kg。每批帶材應(yīng)進(jìn)行力學(xué)性能和彎曲試驗。拉伸試驗每批任取2卷，每卷沿帶材軋制方向任取1個試樣；彎曲試驗每批任取2卷，每卷沿垂直帶材軋制方向任取1個試樣。

施工單位取樣員按照要求進(jìn)行取樣，監(jiān)理單位見證員對取樣過程進(jìn)行見證，并進(jìn)行封樣，送檢測中心進(jìn)行檢測。

專職試驗員按照《金屬材料拉伸方法 第1部分 室溫試驗方法》(GB/T 228.1—2010)和《金屬材料彎曲試驗方法》(GB/T 232—2010)的檢測方法進(jìn)行檢測。

3.3 判定

當(dāng)力學(xué)性能、彎曲試驗結(jié)果中有試樣不合格時，應(yīng)從該批帶材中再取雙倍數(shù)量的試樣進(jìn)行重復(fù)試驗，重復(fù)試驗結(jié)果全部合格，則判定該批帶材合格。若重復(fù)試驗結(jié)果仍有試樣不合格，則判定該批帶材不合格。

3.4 檢測結(jié)果統(tǒng)計

對近幾年的止水銅片原材料檢測結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計，40樣次中，檢測結(jié)果合格為33次，檢測結(jié)果不合格為7次，占比為17.5%，主要出現(xiàn)在延伸率和抗拉強度指標(biāo)上。其中延伸率不合格占絕大多數(shù)。主要原因是材料采購時只注意牌號要求，未注意對狀態(tài)的要求。

牌號為T2的材料，如果沒有進(jìn)行軟化退火處理的話，其力學(xué)性能是不能滿足要求的。狀態(tài)為軟的銅止水是進(jìn)行過軟化退火處理后的產(chǎn)品。舊標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)標(biāo)注為M(軟)，新標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)標(biāo)注為O60(軟化退火)。

4 施工質(zhì)量控制措施

a.止水銅片的十字形接頭和T形接頭應(yīng)在工廠加工制作。

b.止水銅片現(xiàn)場連接接頭的焊接應(yīng)雙面銅焊，搭接長度不小于20mm，焊縫無砂眼、裂紋。接頭焊接后，除逐個進(jìn)行外觀檢查外，還應(yīng)做滲透試驗，一般采用將煤油滴在焊縫上，另一側(cè)撒上粉筆灰的方法進(jìn)行檢驗。

c.止水銅片接頭必要時應(yīng)進(jìn)行強度檢查，抗拉強度不應(yīng)低于母材強度的75%。

d.止水銅片的安裝應(yīng)符合設(shè)計要求，止水銅片的中心變形部分安裝時誤差應(yīng)小于5mm。止水銅片安裝時應(yīng)由模板夾緊定位，支撐牢固。模板安裝時不得采用鐵釘將銅片釘在模板上，這樣會造成止水銅片出現(xiàn)釘孔，從而影響止水銅片的止水效果。在止水銅片定位后應(yīng)在鼻子空腔內(nèi)填滿如建筑瀝青等塑性材料。

e.混凝土澆筑過程中注意止水銅片周圍混凝土的振搗和止水銅片的保護(hù)。止水銅片下的混凝土在初凝前要采取二次復(fù)振工藝，防止混凝土在凝結(jié)過程中泌水層形成滲水通道，影響止水效果。

5 有關(guān)建議

5. 1 建議設(shè)計單位修改參數(shù)

建議設(shè)計單位將止水銅片的狀態(tài)M(軟)修改為O60；將止水銅片力學(xué)性能中抗拉強度指標(biāo)215MPa修改為195MPa。這是因為《銅和銅合金帶材》(GB/T 2059)標(biāo)準(zhǔn)升級時其力學(xué)性能指標(biāo)已經(jīng)進(jìn)行了調(diào)整，已經(jīng)將M的抗拉強度從205MPa調(diào)整為195MPa。綜上所述，建議設(shè)計單位修改參數(shù)進(jìn)行匯總(見表11)。

5.2 進(jìn)一步明確和強調(diào)軟化退火處理工藝

軟化退火處理工藝是一種熱處理工藝，就是將紫銅緩慢加熱到一定溫度，保持足夠的時間，然后以適宜速度冷卻。目的是細(xì)化晶粒，調(diào)整結(jié)構(gòu)，提高材料的延伸率，降低材料硬度，改善材料的加工和使用性能，減少下料出現(xiàn)變形裂縫。O60是一種滿足力學(xué)性能的軟化退火的加工方法，能保證延伸率能達(dá)到30%，抗拉強度達(dá)到195MPa以上的要求。

表11 設(shè)計參數(shù)修改匯總

5.3 明確冷彎參數(shù)列為必檢參數(shù)

國家標(biāo)準(zhǔn)中將彎曲試驗列為選檢參數(shù)，在江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)《水利工程施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)范》第2部分建筑工程中把止水銅片的冷彎列為檢測參數(shù)，但是沒有明確是否必檢。由于紫銅片在牛鼻子加工過程中需要進(jìn)行180°的彎曲，如果彎曲試驗不合格的話，在加工過程中會出現(xiàn)裂紋等缺陷，會造成后期水工建筑物運行過程中出現(xiàn)滲漏涌水現(xiàn)象，所以建議在止水銅片原材料檢測要求中列為必檢參數(shù)。

5.4 建議進(jìn)行連接件試驗

目前，止水銅片只進(jìn)行原材料檢測，未對紫銅片連接接頭進(jìn)行力學(xué)性能試驗，而實際上，止水銅片接頭焊接不嚴(yán)，出現(xiàn)滲透情況的頻率還比較高，水工建筑物的接頭漏水情況在工程完工驗收過程中也多次出現(xiàn)，使建筑物安全存在隱患，建議在以后的工程中開展止水銅片連接接頭的檢測工作。