1．工程概况 
      河南省科技情报研究所3号楼始建于1998年，4层框架结构，屋面承重结构采用现浇钢筋混凝土，主要用作纸件期刊阅览室和纸件图书储藏室。 
      2003年以后，该楼发生了一系列变化，主要表现在如下几个方面：


     （1）与屋面承重层交接处的外墙四周产生了1~10mm宽窄不同的横向裂纹，环切四面墙体。
     （2）与外墙裂纹对应位置的四面内墙均未产生裂纹。
     （3）春夏秋冬、无论阴晴，与北面一侧外墙裂纹对应位置的内墙，常年处于严重潮湿状态；室内顶棚上与北墙相距约60cm处安装的灯泡常年滴水，致使地面水泥粉刷层出现凹坑。
     （4）屋面坡度，北高南低，单面排水，而只有北墙常年潮湿，其它三面墙均无渗漏现象。 
2．裂纹与渗漏原因分析 
      为找到建筑物开裂和渗漏的原因，消除安全隐患，维护建筑物的正常使用功能，河南省科技情报研究所邀请相关方面的专家、教授分别对该工程进行实地考察，得出两种截然不同的开裂渗漏原因和不同的治理方案，分述于下。 
2.1 膨胀机理 
     以某高校土木工程系组成的高校教授组认为，屋面现浇钢筋混凝土板膨胀是导致外墙开裂的主要原因，其理由如下：该建筑虽为框架结构，但屋面结构层以上的女儿墙是砖砌结构，女儿墙没有受到钢筋混凝土框架的束缚。春夏秋冬、气温不同，屋面现浇板产生膨胀和收缩。在夏季，气温较高，现浇钢筋混凝土板向四周膨胀，在膨胀力作用下，砖砌结构女儿墙和框架结构墙体在交接处产生横向环切裂纹。墙体四周开裂后，雨水顺着立墙上的横向环切裂纹进入墙体，导致墙体潮湿。 
2.2 冻害机理 
     以河南建筑材料研究设计院有限公司和郑州市建委组成的专家组不同意2.1所述的膨胀机理，并主张冻害是导致建筑物开裂渗漏的主要原因，否定和主张理由如下： 
2.2.1 反驳膨胀机理的理由 
     （1）膨胀机理认为墙体先开裂后渗漏，虽然能解释夏季雨水通过墙体裂缝浸湿墙体的现象，但不能解释冬季下雪造成的室内顶棚和墙体渗漏，因为外墙上没有积雪，水从何处来？没有水源，怎么产生渗漏？ 
     （2）水从墙体裂纹进入建筑物浸湿墙体，不能解释“春夏秋冬、无论阴晴”，墙体和顶棚灯泡常年均处于严重的潮湿、滴水状态。在降雨过程中，进入墙体的雨水虽然有可能润湿墙体，但进入墙体的水量不可能使建筑物外墙常年处于潮湿的状态；也不可能导致室内顶棚上安装的灯泡常年滴水。 
2.2.2 冻害是导致建筑物外墙开裂渗漏的主要原因 
     （1）防水层失效是发生开裂渗漏的首要原因 
      该屋面结构组成，由下至上依次是现浇钢筋混凝土板、保温层、找平层、SBS改性沥青防水卷材层。通过仔细查看屋面防水层发现：
     （1）屋面防水层多处开裂；
     （2）防水层与女儿墙的泛水处，防水层与基层多处脱开；
     （3）屋面积水严重；
     （4）卷材防水层在女儿墙凹槽内的收头未用密封胶密封，凹槽也未用水泥砂浆填平；
     （5）女儿墙压顶未作任何防水处理，且水泥砂浆粉刷层已经出现开裂；
     （6）SBS改性沥青防水卷材并非真品，而是一道3mm厚的复合胎卷材，同期施工的2号楼防水层已经更换2年，这道防水层应该在2年前已经失去防水功能。根据实际工作经验，上述原因能造成屋面产生严重的渗漏。 
（2）水的流经、冻害的发生与外墙渗漏 


      由于屋面板是整体现浇，没有施工缝和变形缝，且现浇板浇筑质量高，防水性能较好，雨水、雪水没有直接渗漏到室内。透过防水层的雨水、雪水积聚在屋面保温层中，保温层孔隙率高、容水较多，使保温层中具有丰富的水源。当进入保温层的水足够多时，水沿现浇混凝土板向四周扩散，由于保温层的吸水性较强，水向四周扩散的速度缓慢、时间持久。 
      现浇板四周架在框架结构墙体上，现浇板外端是水泥砂浆外墙粉刷层，实际施工过程中，粉刷层和现浇板的施工时间相隔几个月，导致新旧混凝土之间结合不牢，并产生细微的空隙，从现浇板上流出的水源源不断地进入该空隙中。 
      夏季进入上述孔隙中的水直接润湿墙体；冬季白天进入上述空隙中的雪水直接润湿墙体，残余的的雪水晚上结冰。我们在《水的物理性质与建筑防水》（《中国建筑防水》2006的期）一文中，推算出水从液态变为固态的过程中，体积膨胀约9%，对空隙四周产生200Mpa的压力，如此大的压力可以开山劈石，足以导致墙体粉刷层开裂。 
      四面墙体均有裂纹，说明保温层中在冬季曾经有过丰富的积水，雪水从现浇板四周向外溢出，溢出的雪水结冰，在同一时期内对板端外的粉刷层产生有害膨胀，导致横向环切裂纹的产生。 
      富的雨水、雪水储存在保温层中，且向四周缓慢而持久地扩散，理应造成四周墙体常年均处于严重的潮湿状态，而现实情况是只有处于屋面坡度上游的北面墙体产生渗漏，而其它三面墙体均没有渗漏。主要原因是混凝土现浇板并不水平，北面稍低，尽管通过保温层、找平层使屋面由北向南排水，但屋面防水层失效后，水进入保温层并通过现浇板向北窜流，造成北面墙体常年处于潮湿状态。 
我们曾认为，只有北面墙体渗漏的另一个原因是该地域降雨时总伴随有西北风，雨水被风吹到墙体上，从开裂的缝隙内进入墙体。虽然自然现象和渗漏现状支持这一观点，但从下述的治理效果中可以看出，通过墙体裂缝进入墙体的水，不足以浸透墙体，同时也支持了我们认为的水是从现浇板上流入墙体这一观点。 
（3）内墙没有开裂的原因 
      外墙粉刷层厚度通常只有15~20mm，而墙体厚度至少有240mm，当水结冰膨胀时，粉刷层是薄弱环节，首先被胀裂。粉刷层被胀裂后，结冰空隙压力消除，不会对结构墙体造成破坏，所以该建筑物内墙没有开裂，结构不存在安全隐患，没有必要做结构加固。 
（4）顶棚常年渗漏的原因 
      顶棚灯泡处常年滴水，与外墙开裂没有关系，造成滴水的原因是在安装灯泡、布设暗线的过程中，将混凝土顶棚击穿，保温层中丰富的积水常年顺着灯泡滴入室内，致使水泥砂浆地面粉刷层被滴成凹坑。 
      通过上述分析，冻害机理能完全解释该建筑物上发生的所有开裂、渗漏现象，当属正确的开裂渗漏机理。 
2.3 两种机理的区别 
      膨胀机理要点：
     （1）开裂发生在夏季；
     （2）开裂原因是钢筋混凝土现浇板膨胀；
     （3）开裂在先、渗漏在后；
     （4）修复办法：结构加固。 
      冻害机理要点：
     （1）开裂发生在冬季；
     （2）开裂原因是进入墙体中的水结冰膨胀；
     （3）渗漏在先、开裂在后；
     （4）修复办法：治理渗漏。 


      尽管双方均没有观察到开裂的发生过程，但在自然科学发展过程中，人们曾假设了许多理论来解释自然现象，能解释自然现象的假设，被我们称为定律、定理、原理，不能解释自然现象的假设，不能成为定理。 
膨胀机理不能完全解释墙体、顶棚的渗漏现象，现浇混凝土屋面板膨胀导致该建筑物外墙开裂渗漏的假设不成立。 
      冻害机理科学、合理地解释了该建筑物上发生的全部开裂渗漏现象，水结冰膨胀导致建筑物外墙开裂渗漏的假设成立，是正确的技术分析并被河南省科技情报研究所采纳。 
3．治理维修技术 
      由于该建筑物外墙的开裂是由屋面渗漏造成的，因此维修屋面防水是解决外墙开裂渗漏的关键。在维修方案中，根据河南省科技情报研究所的经济承受能力，我们仍采用一道SBS改性沥青防水卷材。SBS改性沥青防水卷材的施工工艺比较成熟，本文不再重复，但对本次施工中的关键技术作如下陈述。 
3.1同一施工面的防水层保持整体性 
      我们在《试论建筑防水的四大板块》（《中国建筑防水》2006年第11期）和《试论防水层应具备的性能》（2006年第12期）中强调了防水层应保持整体性的重要性，并主张把水落口、排气管等作为屋面防水层的一部分，使水落口、排气管等和屋面防水层成为一体。在本次工程维修中，这一观点得到彻底贯彻执行，卷材的搭接宽度不少于80mm，搭接处熔融卷材并挤出1~2mm涂盖油，所有搭接缝用热融型SBS改性沥青防水涂料封闭，宽度不少于20mm；卷材和水落口、排气管满粘，除用附加层加强外，最上层用热融型SBS改性沥青防水涂料封闭，覆盖卷材在该处过多的接缝。 
3.2 不同施工面的防水层顺水搭接 
      我们在《试论建筑防水的四大板块》一文中强调同一板块不同施工面的防水层之间采用顺水搭接，这一观点在本工程中也得到彻底贯彻执行。该建筑女儿墙盖顶未做滴水线（槽），也未作任何防水，且出现开裂。不仅能导致水润湿墙体，而且水顺着女儿墙上的裂纹流入现浇板，造成水在现浇板上窜流。为此，我们采用SBS改性沥青防水卷材在女儿墙盖顶上做防水层，并在盖顶内侧立面下延20mm，代替滴水线，使女儿墙上的水直接滴落到屋面防水层上，避免水顺着女儿墙下流。女儿墙内侧立面也作防水层，并和女儿墙盖顶防水层、屋面防水层形成顺水搭接。 
3.3 SBS改性沥青防水卷材采用点粘技术 
      我们在《防止SBS防水卷材零延伸断裂的施工技术》（《中国建筑防水》2006年第9期）中介绍了基层开裂30~40mm，SBS防水层不被拉断的施工技术，在本次工程中继续采用。该屋面旧防水层和屋面基层已经基本完全分离，处于空铺或点粘状态。该屋面基层局部空鼓高约200mm，空鼓面积约5m2，尽管基层变形很大但该处旧防水层未被拉断，再次证明了空铺、点粘对防止防水层零延伸断裂具有重要的意义。旧防水层上没有重物覆盖，处于空铺或点粘状态的旧防水层并没有被风揭走，说明负压风力并不大，在该建筑上采用点粘施工工艺完全可行。 
      空鼓的找平层理应更换，但未空鼓的找平层也被冻碎，这意味着需要更换全部的找平层，为节约维修基金，我们决定不更换找平层，保留失去防水功能的旧防水层，在旧防水层上直接点粘SBS防水层。新旧防水层点粘在一起，不仅提高了防水层抵抗零延伸断裂的能力，同时增加了防水层的重量，提高了防水层抵抗负压风力的能力。 
3.4卷材收头加强密封处理 
      该工程中，女儿墙上留有凹槽，供封闭卷材收头使用。但凹槽内水泥砂浆粉刷极不平整，造成原防水层收头不严密，防水层施工完毕，凹槽也未用砂浆抹平，上述现象是造成卷材收头渗漏的主要原因。为加强收头防水，我们拆除了女儿墙上原泛水防水层，重新做卷材防水层，用热融SBS改性沥青密封胶填平卷材收头和基层之间缝隙，达到密封收头的效果。最后，用水泥砂浆抹平凹槽，将卷材收头压固在凹槽中。 
4 治理效果 
      该工程防水层维修部分于2006年9月完工后数日，外墙开裂尚未维修时，即遇到50mm/h强降雨，30min内河南省科技情报研究所门前街道被完全淹没，倒灌到院内的积水达20cm深，该单位多位领导冒雨检查维修质量，均未发现渗漏。自维修完毕至今，历经严冬酷暑及多次雨雪天气，也未发现任何渗漏，维修后的外墙裂纹未出现再开裂现象。维修治理效果再次证明了我们对外墙开裂渗漏原因分析定位准确，制订的维修方案和施工要点科学合理。