混凝土保濕養(yǎng)護(hù)膜在南水北調(diào)工程中的應(yīng)用

王守奎

(河南科光工程建設(shè)監(jiān)理有限公司 鄭州 455003)

1 引言

舉世矚目的南水北調(diào)中線工程正在如火如荼地進(jìn)行,渠道混凝土襯砌的裂縫問題,至今尚無法完全有效地控制。但根據(jù)裂縫的成因分析,有些裂縫是可以控制的。

2 渠道混凝土襯砌裂縫的分類和控制方法

a)基礎(chǔ)變形產(chǎn)生的裂縫。

由膨脹土或膨脹巖遇水膨脹使基面隆起造成裂縫問題,解決辦法是用粘性土換填2m左右,可以消除。另有高填方因沉降引起混凝土裂縫,解決辦法是延長(zhǎng)沉降時(shí)間,一般為6個(gè)月以上,或超填一定高度進(jìn)行加載,加速沉降,待沉降趨穩(wěn)后再襯砌。

b)混凝土配合比不當(dāng)產(chǎn)生的裂縫。

目前普通硅酸鹽水泥出廠強(qiáng)度都很高,而襯砌混凝土一般為C20,如只考慮混凝土強(qiáng)度配合比不當(dāng),也易產(chǎn)生裂縫。解決辦法是反復(fù)模擬試驗(yàn),優(yōu)化配合比?；炷撂涠犬?dāng)渠坡為1︰2時(shí)宜在5.5～6.5cm之間,渠坡為 1︰2.5～3宜在 6.5～7.5cm之間。

c)襯砌機(jī)型產(chǎn)生的裂縫。

襯砌機(jī)選型不當(dāng),如自制簡(jiǎn)易襯砌機(jī),因振搗效果差,易產(chǎn)生裂縫。所以購(gòu)機(jī)前先實(shí)地考察,選已使用證明可行的廠家生產(chǎn)的襯砌機(jī)。振動(dòng)碾壓式襯砌機(jī)比振動(dòng)滑模式襯砌機(jī)產(chǎn)生的裂縫要少。

d)人為因素產(chǎn)生的裂縫。

人為因素很復(fù)雜,一般表現(xiàn)在施工人員未進(jìn)行崗前培訓(xùn),質(zhì)量意識(shí)差,粗心大意,振搗不到位,抹面時(shí)機(jī)不當(dāng)?shù)?此類產(chǎn)生的裂縫最多。解決辦法只有加強(qiáng)崗前培訓(xùn),在襯砌前先進(jìn)行一段非正式模擬襯砌試驗(yàn),待人機(jī)配合熟練后再開始渠道襯砌。

e)施工時(shí)環(huán)境溫度產(chǎn)生的裂縫。

當(dāng)白天溫度高于25℃時(shí),由于混凝土板太薄表面失水過快,抹面時(shí)機(jī)不好掌握,易產(chǎn)生裂縫。當(dāng)氣溫低于0℃時(shí)也易產(chǎn)生凍裂。解決辦法是當(dāng)氣溫高于25℃時(shí)利用夜晚進(jìn)行襯砌,當(dāng)氣溫低于0℃時(shí)停止施工。

f)大風(fēng)產(chǎn)生的裂縫。

黃河以北四季多風(fēng),且白天風(fēng)力遠(yuǎn)大于夜晚。風(fēng)力超過4級(jí),由于混凝土板太薄表面失水過快,來不及收面已產(chǎn)生裂縫。解決辦法是留心觀察天氣預(yù)報(bào)和氣象規(guī)律,避開大風(fēng)天氣襯砌。

g)鋸縫太晚產(chǎn)生的裂縫。

鋸縫時(shí)間非常關(guān)鍵,選擇不當(dāng)極易產(chǎn)生裂縫。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可采用溫度時(shí)法進(jìn)行控制,即350～400h?℃開始鋸縫,可有效控制此類裂縫。

h)凍脹裂縫。

黃河以北冬季氣溫較低,因不好覆蓋保暖易產(chǎn)生裂縫。進(jìn)入冬季,雖氣溫高于0℃,但鋸縫用水和水養(yǎng)護(hù)法容易在坡腳積水,冬季水分蒸發(fā)慢,當(dāng)寒潮突然襲擊,飽和水易產(chǎn)生冰凍,使齒墻產(chǎn)生裂縫。所以冬季應(yīng)盡量減少用水量,渠底及時(shí)排水,當(dāng)不能及時(shí)進(jìn)行渠底襯砌時(shí),要用干土或草袋覆蓋保暖。

i)結(jié)構(gòu)性裂縫。

渠坡與齒墻剛性連接,當(dāng)鋸縫水和養(yǎng)護(hù)水太多,在齒墻處積水長(zhǎng)時(shí)間浸泡使地基變軟,使齒墻下沉,在齒墻于坡面30～50cm處產(chǎn)生水平裂縫。此類結(jié)構(gòu)性裂縫最好是設(shè)計(jì)將剛性連接變?yōu)槿嵝赃B接。

j)養(yǎng)護(hù)不當(dāng)產(chǎn)生的裂縫。

此類裂縫多為細(xì)小裂縫。目前南水北調(diào)工程普遍采用常規(guī)水養(yǎng)法。為了減少用水量,很多標(biāo)段采用了很多方法。如有用草袋覆蓋,有用棉氈覆蓋的,有用土工布覆蓋的,有用灑水車灑水的,有用人工澆水的,還有用塑料管滴水養(yǎng)護(hù)的。但所有這些方法都有一個(gè)缺點(diǎn),人為因素大,時(shí)濕時(shí)干,無法保持均衡濕潤(rùn)狀態(tài)。且草袋易使混凝土表面變黃,影響觀感。草袋、棉氈塊小,易被大風(fēng)吹走。土工布不吸水,養(yǎng)護(hù)一次高溫季節(jié)維持不到一個(gè)小時(shí)。為改善養(yǎng)護(hù)方法,在南水北調(diào)安陽段建管處和監(jiān)理部領(lǐng)導(dǎo)的同意和大力支持下,決定引進(jìn)公路工程使用的混凝土保濕養(yǎng)護(hù)膜,在安陽進(jìn)行試驗(yàn)。

3 混凝土保濕養(yǎng)護(hù)膜在渠道襯砌中的應(yīng)用

混凝土保濕養(yǎng)護(hù)膜系列產(chǎn)品以新型可控高分子吸收材料為主料,根據(jù)混凝土的水化機(jī)理進(jìn)行設(shè)計(jì),具有較好的節(jié)水保濕性能。在公路工程中已被廣泛使用。但公路工程大多為水平面,渠道襯砌大多為斜面,是否對(duì)斜面也適用,只有通過實(shí)驗(yàn)。

2008年9月25日將節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜在南水北調(diào)安陽段四標(biāo)AY16+500～524右岸渠坡進(jìn)行試驗(yàn)。所用養(yǎng)護(hù)膜為雙層 (芯膜+面膜),幅寬2m,卷長(zhǎng)500m。施工時(shí)幅與幅之間用膠帶粘接,坡面上下用土壓緊,兩邊用保溫板條卡在伸縮縫中,養(yǎng)護(hù)28d,期間風(fēng)力大多在2～4級(jí),經(jīng)觀察,7d內(nèi)相對(duì)濕度為95%以上,28d內(nèi)相對(duì)濕度在90%以上,保濕效果非常理想。養(yǎng)護(hù)期間混凝土表面總能保持濕潤(rùn)狀態(tài),養(yǎng)護(hù)后無浮砂,顏色呈青灰色。養(yǎng)護(hù)時(shí)膜內(nèi)溫度比環(huán)境溫度高2～10℃,并能有效平緩晝夜溫差,對(duì)減少和抑制微裂縫有很好作用。鉆芯取樣三組試件,對(duì)混凝土強(qiáng)度有輕微提高。

2008年 10月30日又將試驗(yàn)長(zhǎng)度擴(kuò)大到200m。期間出現(xiàn)過3次5～6級(jí)風(fēng),由于普通膠帶在野外抗老化能力差,大風(fēng)將養(yǎng)護(hù)膜從粘接處撕開吹起,破壞面積有一半,抗風(fēng)又成為新問題。且時(shí)間已是2008年11月18日,冷空氣過后,夜晚氣溫已降至零度以下,發(fā)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)膜內(nèi)有結(jié)冰現(xiàn)象,為了防止凍傷混凝土,暫停使用養(yǎng)護(hù)膜。

為了解決抗風(fēng)問題,經(jīng)多次與廠家溝通和研究,決定將養(yǎng)護(hù)膜熱焊,幅寬增加到4.2m,利用襯砌每4m有伸縮縫這一特點(diǎn),將每幅養(yǎng)護(hù)膜卡在伸縮縫里,增強(qiáng)抗風(fēng)能力。2009年3月初,氣溫已升到零度以上,3月5日用焊接膜進(jìn)行試驗(yàn),但由于養(yǎng)護(hù)膜塑料膜很薄,焊接質(zhì)量要求很高無法保障,且熱焊后膜變脆,大風(fēng)容易從焊縫處撕開,將養(yǎng)護(hù)膜破壞,雖破壞程度有所降低,但仍有三分之一被破壞。根本問題仍未得到解決。經(jīng)再次與廠家溝通和研究,形成共識(shí),只有改進(jìn)生產(chǎn)工藝,將面膜改為幅寬4.2m,沒有任何接縫,芯膜粘在面膜上,再進(jìn)行試驗(yàn)。

2009年3月27日,開始用新膜試驗(yàn),一個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)過4次5～6級(jí)風(fēng),2次7～9級(jí)風(fēng),除有兩處破壞外,98%以上完好無損,且破壞的地方為攤鋪質(zhì)量問題,經(jīng)總結(jié)確定了養(yǎng)護(hù)膜攤鋪方法。此攤鋪方法非常重要,如方法正確,抗風(fēng)已不是問題。

養(yǎng)護(hù)膜攤鋪方法:渠道襯砌鋸縫完成后,清掃板面的污垢,澆水讓板面達(dá)到飽和水狀態(tài),在板面有大量明水狀態(tài)下,將養(yǎng)護(hù)膜放在坡頂,注意有孔眼的一面朝向混凝土面 (每卷標(biāo)簽上有說明),拉開每卷膜端頭30cm長(zhǎng)用土塊或其他物品臨時(shí)壓緊不讓風(fēng)吹起,用直徑 20mm鋼管或鋼筋,長(zhǎng)4.6m,穿入每卷膜圓芯內(nèi),兩頭用繩子拉住,慢慢從坡頂向下滾動(dòng)攤鋪,如局部板面缺水,必須及時(shí)補(bǔ)水后再攤鋪,每幅鋪完后,在襯砌板垂直水流方向4m伸縮縫處要將膜兩邊全部塞進(jìn)縫內(nèi)并用保溫板條或渠道用閉孔泡沫板條全部鑲滿伸縮縫將膜卡緊,以防止被風(fēng)吹起而影響?zhàn)B護(hù)質(zhì)量,然后在坡底用土壓緊底膜端頭,利用剩余膜從坡底向上滾壓向上趕氣直到坡頂,使膜與混凝土面形成真空 (必須要趕氣),最后在坡頂用土將膜封嚴(yán)壓緊。要點(diǎn)是:一要板面必須在飽和水狀態(tài)下,二是不讓任何地方進(jìn)空氣,三是人不能踩在膜上。

2009年4月10日,在四標(biāo)再做土工布覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)試驗(yàn),經(jīng)成本對(duì)比,用養(yǎng)護(hù)膜養(yǎng)護(hù)的成本比用土工布覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)低30%。節(jié)水率高達(dá)95%以上。該養(yǎng)護(hù)膜經(jīng) “中國(guó)疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所”2009年1月12日檢測(cè)為無毒級(jí)。

4 結(jié)語

經(jīng)過半年多反復(fù)試驗(yàn),混凝土保濕養(yǎng)護(hù)膜在南水北調(diào)中線工程安陽段使用取得成功。由使用情況得知,經(jīng)過一個(gè)冬季,用養(yǎng)護(hù)膜養(yǎng)護(hù)的襯砌面,未發(fā)現(xiàn)新增裂縫,用水養(yǎng)護(hù)的襯砌面冬季后又發(fā)現(xiàn)有新增裂縫。由于養(yǎng)護(hù)膜用水量少,不浸泡坡腳,在齒墻與坡面30～50cm處出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫比水養(yǎng)護(hù)大大減少?；炷帘耩B(yǎng)護(hù)膜的優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單、養(yǎng)護(hù)效果好、成本低、節(jié)水多,預(yù)防干縮裂縫效果明顯,值得大面積推廣。因此,南水北調(diào)中線工程安陽段已有3、4、6標(biāo)主動(dòng)在使用,1、2標(biāo)已準(zhǔn)備使用。施工單位使用情況反映良好。