止水铜片质量管理工作分析

阚 俊 杨圣伟

(1.昆山市水利建筑安装工程有限公司，江苏 昆山 215300；2.苏州万成建设工程有限公司，江苏 苏州 215000)

水利工程水闸和泵站工程设计中，为了减少建筑物的伸缩变形、混凝土裂缝以及适应地基等因素引起的不均匀沉降，在水工混凝土常设置各种作用缝。缝根据布置方向有垂直和水平两种，缝宽一般为2.0cm左右。缝中设止水材料和填缝材料。目前，江苏省水利工程中止水材料常采用紫铜片和橡胶带等，填充材料常采用聚乙烯高密度低发泡伸缩缝板和三毡两油沥青油毛毡板等。本文对止水铜片在规范标准、设计、施工、检测中遇到的问题等作相关分析总结。

1 原材料规范要求

紫铜是铜含量很高的铜，铜含量大于99.7%，因呈紫红色而得名，按照加工材料成分分为普通紫铜、无氧铜、磷脱氧铜等(铜合金本文不作描述)。紫铜因具有良好的延展性和耐腐蚀性，常作为水利工程的止水材料。

1.1 铜带和紫铜片

《水工混凝土施工规范》(DL/T 5144—2001)中止水铜片的技术参数要求在附录D中，它分为铜带和紫铜片两种类型(见表1～表2)。

表1 铜带不同状态下特性

表2 紫铜片物理力学指标

《水工混凝土施工规范》(DL/T 5144—2015)删除了附录D紫铜片的相关技术参数要求，在正文中新加入了止水片(带)的施工应符合《水工建筑物止水带技术规范》(DL/T 5215)的要求的内容[1]。

《水工建筑物止水带技术规范》(DL/T 5215—2005)中对铜止水带的要求是：厚度宜为0.8～1.2mm，抗拉强度不小于205MPa,伸长率应不小于20%，其化学成分和物理力学性能应满足《铜和铜合金带材》(GB/T 2059)的规定。其规范条文说明解释：目前工程中一般采用T2、T3软(M)态铜材轧制铜止水。《混凝土面板堆石坝接缝止水技术规范》(DL/T 5115)中曾规定铜片的伸长率不小于20%，而《铜和铜合金带材》GB/T 2059规定铜片的伸长率不小于30%。这里仍沿用DL/T 5115的规定，但工程中应尽量满足GB/T 2059中T2、T3软(M)态铜材的指标要求[2]。

1.2 铜合金带材

《铜和铜合金带材》(GB/T 2059—2017)中关于牌号、状态和规格、力学性能、弯曲试验的要求(见表3～表5)[3]。

表3 牌号、状态和规格

表4 带材力学性能

表5 弯曲试验要求

《铜和铜合金板材》(GB/T 2040—2017)中关于牌号、状态和规格、板材的横向温室力学性能、弯曲试验的要求(见表6～表8)[4]。

表6 牌号、状态和规格

表7 板材的力学性能

表8 板材的弯曲试验

1.3 铜合金状态

《铜及铜合金状态表示方法》(GB/T 29094—2012)附录中有新旧状态代号对照表(见表9)[5]。

表9 新旧状态代号对照

2 地方标准要求

江苏省地方标准《水利工程施工质量检验与评定规范》(DB32/T 2334.2—2013)第2部分建筑工程附录中主要原材料常规检验相关内容见表10。

表10 原材料常规检验

3 材料采购与检验

3.1 采购

施工单位应根据设计图纸关于止水铜片原材料的技术要求进行采购，如市场没有适用的产品，需向生产厂家进行订货，提出铜片的化学成分、牌号、强度、延伸率和弯曲试验等技术要求。

3.2 进场检查

表面应平整光滑，有光泽，无浮皮、锈污、油渍，不得有砂眼、钉孔等外观缺陷。

每批应为同一牌号、状态和规格材料。每批重量应不大于4500kg。每批带材应进行力学性能和弯曲试验。拉伸试验每批任取2卷，每卷沿带材轧制方向任取1个试样；弯曲试验每批任取2卷，每卷沿垂直带材轧制方向任取1个试样。

施工单位取样员按照要求进行取样，监理单位见证员对取样过程进行见证，并进行封样，送检测中心进行检测。

专职试验员按照《金属材料拉伸方法 第1部分 室温试验方法》(GB/T 228.1—2010)和《金属材料弯曲试验方法》(GB/T 232—2010)的检测方法进行检测。

3.3 判定

当力学性能、弯曲试验结果中有试样不合格时，应从该批带材中再取双倍数量的试样进行重复试验，重复试验结果全部合格，则判定该批带材合格。若重复试验结果仍有试样不合格，则判定该批带材不合格。

3.4 检测结果统计

对近几年的止水铜片原材料检测结果进行了统计，40样次中，检测结果合格为33次，检测结果不合格为7次，占比为17.5%，主要出现在延伸率和抗拉强度指标上。其中延伸率不合格占绝大多数。主要原因是材料采购时只注意牌号要求，未注意对状态的要求。

牌号为T2的材料，如果没有进行软化退火处理的话，其力学性能是不能满足要求的。状态为软的铜止水是进行过软化退火处理后的产品。旧标准状态标注为M(软)，新标准状态标注为O60(软化退火)。

4 施工质量控制措施

a.止水铜片的十字形接头和T形接头应在工厂加工制作。

b.止水铜片现场连接接头的焊接应双面铜焊，搭接长度不小于20mm，焊缝无砂眼、裂纹。接头焊接后，除逐个进行外观检查外，还应做渗透试验，一般采用将煤油滴在焊缝上，另一侧撒上粉笔灰的方法进行检验。

c.止水铜片接头必要时应进行强度检查，抗拉强度不应低于母材强度的75%。

d.止水铜片的安装应符合设计要求，止水铜片的中心变形部分安装时误差应小于5mm。止水铜片安装时应由模板夹紧定位，支撑牢固。模板安装时不得采用铁钉将铜片钉在模板上，这样会造成止水铜片出现钉孔，从而影响止水铜片的止水效果。在止水铜片定位后应在鼻子空腔内填满如建筑沥青等塑性材料。

e.混凝土浇筑过程中注意止水铜片周围混凝土的振捣和止水铜片的保护。止水铜片下的混凝土在初凝前要采取二次复振工艺，防止混凝土在凝结过程中泌水层形成渗水通道，影响止水效果。

5 有关建议

5. 1 建议设计单位修改参数

建议设计单位将止水铜片的状态M(软)修改为O60；将止水铜片力学性能中抗拉强度指标215MPa修改为195MPa。这是因为《铜和铜合金带材》(GB/T 2059)标准升级时其力学性能指标已经进行了调整，已经将M的抗拉强度从205MPa调整为195MPa。综上所述，建议设计单位修改参数进行汇总(见表11)。

5.2 进一步明确和强调软化退火处理工艺

软化退火处理工艺是一种热处理工艺，就是将紫铜缓慢加热到一定温度，保持足够的时间，然后以适宜速度冷却。目的是细化晶粒，调整结构，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，减少下料出现变形裂缝。O60是一种满足力学性能的软化退火的加工方法，能保证延伸率能达到30%，抗拉强度达到195MPa以上的要求。

表11 设计参数修改汇总

5.3 明确冷弯参数列为必检参数

国家标准中将弯曲试验列为选检参数，在江苏省地方标准《水利工程施工质量检验与评定规范》第2部分建筑工程中把止水铜片的冷弯列为检测参数，但是没有明确是否必检。由于紫铜片在牛鼻子加工过程中需要进行180°的弯曲，如果弯曲试验不合格的话，在加工过程中会出现裂纹等缺陷，会造成后期水工建筑物运行过程中出现渗漏涌水现象，所以建议在止水铜片原材料检测要求中列为必检参数。

5.4 建议进行连接件试验

目前，止水铜片只进行原材料检测，未对紫铜片连接接头进行力学性能试验，而实际上，止水铜片接头焊接不严，出现渗透情况的频率还比较高，水工建筑物的接头漏水情况在工程完工验收过程中也多次出现，使建筑物安全存在隐患，建议在以后的工程中开展止水铜片连接接头的检测工作。