淺析渠道混凝土防滲伸縮縫的設(shè)置及填料工藝

周瑞紅

（1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024；2.山西省水利工程質(zhì)量與安全監(jiān)督站，山西 太原 030002）

我國是一個(gè)缺水國家，人均淡水量僅有世界人均占有量的25%，節(jié)水對于中國來說，迫在眉睫、意義重大，渠道防滲是提高現(xiàn)有水利工程效益的重要途徑，也是現(xiàn)實(shí)有效的節(jié)水措施。

渠道混凝土防滲中伸縮縫的設(shè)置與施工，是整個(gè)防滲工程的關(guān)鍵。伸縮縫設(shè)置的不合理，引起混凝土在伸縮縫以外裂縫，引起滲漏，伸縮縫施工質(zhì)量不保證，形成滲漏通道，本論文在此背景下進(jìn)行渠道混凝土防滲伸縮縫的設(shè)置及填料工藝研究。

1 伸縮縫的間距、縫寬、縫型

根據(jù)氣候條件，混凝土襯砌厚度，強(qiáng)度等級及施工因素確定伸縮縫的間距。目前大部分現(xiàn)澆混凝土的橫向伸縮縫間距3 m～5 m，縱向伸縮縫在斷面大的混凝土襯砌渠道設(shè)置，一般設(shè)在渠底與邊坡的交界處。

縫寬要滿足3個(gè)條件，①滿足由于溫度變化混凝土伸縮的要求；②滿足當(dāng)溫度升高時(shí)填料不被擠出；③滿足當(dāng)溫度下降時(shí)填料不會(huì)被拉斷，縫寬按以下三式計(jì)算，最后采用最大值。

式中：b：縫寬/cm；

L：縫的間距/cm；

a：混凝土線膨脹系數(shù)，a=0.00001；

to：施工時(shí)的溫度/℃；

tmax：當(dāng)?shù)刈罡邭鉁?℃；

tmin：當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁?℃；

ζc：當(dāng)氣溫為tmax時(shí)，填料的壓縮系數(shù)，一般取0.10；

ζp：當(dāng)氣溫為tmin時(shí)，填料的延伸系數(shù)，一般取0.15；

ζYc：混凝土的干縮系數(shù)，一般取0.0004；

k1、k2、k3：安全系數(shù)（k1=1、k2=k3=2）。

伸縮縫的縫型有矩形、梯形、T形。具體選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)渠道規(guī)模，對防滲的要求，地基有無凍脹性或濕陷性以及施工條件等因素確定，一般半縫適用于襯砌機(jī)連續(xù)澆筑施工或渠基有沉陷可能；矩形縫和梯形縫適用于混凝土預(yù)制施工和現(xiàn)場分塊澆筑或噴射施工，目前采用矩形偏多。

2 伸縮縫的填料

伸縮縫的填料有聚氯乙烯膠泥防水油膏、焦油塑料防水油膏、木屑水泥、水泥砂漿、鋸末瀝青、瀝青砂漿、瀝青油氈板、油氈、JS-18防水卷材。在河南省南水北調(diào)總干渠工程渠道襯砌技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)中采用JW聚氨脂止水材料和焦油聚氨脂止水材料、PT砂等。

聚氯乙烯（PVC）膠泥防水油膏、焦油塑料防水油膏均為炎夏不流淌、低溫柔性好、黏結(jié)力強(qiáng)、彈塑性好、防水防滲性強(qiáng)、老化緩慢、有一定的耐酸堿耐油能力。其技術(shù)性能見表1和表2。

表1 聚氯乙烯（PVC）膠泥防水油膏

表2 焦油塑料防水油膏

鋸末瀝青的制作工藝為將瀝青放入平底鍋中，用火加熱至瀝青熔化，再加入鋸末炒拌均勻（鋸末瀝青不可炒焦）。然后將炒拌好的鋸末瀝青充填在清整好的伸縮縫內(nèi)壓實(shí)。另一種是將鋸末瀝青炒拌均勻后，放入按照設(shè)計(jì)尺寸制作好的木材模具中，壓實(shí)成條形后，運(yùn)至工地，直接壓入縫內(nèi)待用。

瀝青砂漿的制作為將瀝青碎成小塊，放在鍋內(nèi)均勻加熱，不斷攪拌，直至加熱到140℃～160℃，然后按瀝青∶水泥=1∶4配制，攪拌均勻即可。

水泥鋸末砂漿的制作為：韶山灌區(qū)是將水泥、無木花的鋸木灰按重量比水泥∶鋸木灰=1∶3，加水拌和至手捏成型不散。甘肅省景電二期工程木屑水泥比例為4∶1。

陜西省水利農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)辦，與西安三聯(lián)防水材料公司合作，開發(fā)出JS-18防水卷材，經(jīng)過異形加工成的專用止水帶，埋設(shè)于伸縮縫內(nèi)，取得了較好的止水效果。防水卷材物力學(xué)性能見表3［2］。不同環(huán)境下防水卷材性能見表4。

表3 防水卷材物理力學(xué)性能

表4 不同環(huán)境下防水卷材性能

用于渠道伸縮縫的止水材料是一種異型止水帶。

3 伸縮縫的填充

伸縮縫的填充的步驟如下:①將伸縮縫內(nèi)的泥土，雜物清理干凈，必要時(shí)用噴燈烘干。②用PT砂作填充材料時(shí)，首先配制PT砂，然后將PT砂嵌入縫中，迅速搗實(shí)。③用瀝青砂漿、PT膠泥、瀝青油氈、聚氯乙烯膠泥等熱灌施工時(shí)須在縫壁上涂上一層用瀝青與柴油混合物的冷底子油，使它與混凝土更好粘結(jié)。④熱灌焦油塑料膠泥施工時(shí)，用煤爐架鐵鍋熬膠泥，溫度達(dá)140℃后用小火熬制，不停攪拌，先灌渠道弧底，再灌邊坡，邊坡需灌2～3次，直至設(shè)計(jì)厚度為至。

在江蘇省南通市，由于是高沙土地區(qū)，混凝土防滲渠道因地基不穩(wěn)定出現(xiàn)大量縱向變形和渠基的熱脹冷縮，現(xiàn)澆混凝土整體出現(xiàn)裂縫，造成了防滲渠道坍塌，崩潰等嚴(yán)重破壞現(xiàn)象，為此研究了一種整體現(xiàn)澆混凝土渠道變形縫施工方法，即沿渠道設(shè)立伸縮縫和變形縫，伸縮縫8 m～10 m設(shè)置，在施工中預(yù)埋木條，待混凝土凝固后取出木條，在縫中用改性802型塑料油膏嵌填，變形縫8 m～10 m設(shè)置，是在防滲渠道澆筑完成后，用切割機(jī)切割防滲層2/3的厚度，縫寬3 cm，然后澆注熱瀝青填實(shí)。切割時(shí)間要控制在混凝土凝固初期，抗壓強(qiáng)度6.0 MPa～12.0 MPa。該方法施工的現(xiàn)澆混凝土，兩年來基本未發(fā)生裂縫，防滲效果很好，可在類似地區(qū)借鑒。

甘肅省景電二期工程渠道伸縮縫原設(shè)計(jì)為下層4 cm厚聚氯乙烯膠泥，表層2 cm厚100#水泥砂漿封口，施工一年后，封口砂漿大部分脫落，個(gè)別渠道伸縮縫兩側(cè)混凝土板鼓起，這是由于縫內(nèi)砂漿不能滿足溫度變化時(shí)混凝土伸縮要求引起的，經(jīng)反復(fù)研究后改為下層3 cm厚的4∶1木屑水泥，表層用2 cm厚的膠泥封口，施工后，運(yùn)行十年，渠道伸縮縫良好，夏季膠泥鼓脹，充滿灌注時(shí)預(yù)留的1 cm縫，與渠道坡相平；冬天冷縮陷進(jìn)1 cm，保持原灌注位置。整個(gè)伸縮縫內(nèi)膠泥與混凝土預(yù)制板粘接密實(shí)，無漏水。

景電二期工程伸縮縫的施工工藝為：

（1）聚氯乙烯膠泥指標(biāo)［3］：延伸率（cm），25℃時(shí)大于 3，-17℃時(shí)大于0.3，與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度≥1.5 kg/cm2，耐熱性80℃時(shí)在45℃斜坡上不流淌，在-20℃時(shí)不硬脆，不開裂，比重1.13 kg/cm3。

（2）①將膠泥切成10 cm×10 cm大，3 cm～6 cm厚的塊，放入平底鍋內(nèi)，緩慢加熱，不斷攪拌，鍋內(nèi)膠泥溫度控制在120℃左右，保持膠泥不鼓泡，不冒黃煙，濃煙，以免膠泥碳化。為防止個(gè)別不熔化的硬塊灌縫時(shí)堵塞流淌，采用10 mm×10 mm的濾網(wǎng)進(jìn)行過濾。②將縫內(nèi)泥土、雜物剔除，填入3 cm的木屑水泥，木屑水泥比例為4∶1，縫內(nèi)清掃干凈。在伸縮縫上粘貼大約20 cm寬的厚紙，用廢水泥袋裝土壓進(jìn)縫內(nèi)1 cm，將熔化好的膠泥從渠邊兩側(cè)灌入，1 h后清除土袋，扯去廢紙。

4 結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，渠道混凝土防滲伸縮縫的填料和工藝也在不斷發(fā)展變化，更多更新的技術(shù)和材料應(yīng)用于混凝土渠道防滲的要求中去，如在河南省新鄉(xiāng)市推廣使用的改性802型塑料油膏和冷嵌施工方法，高寒地區(qū)采用的聚氨酯砂漿嵌縫和苯板填充料型式都有很廣闊的發(fā)展前景。但本文技術(shù)方法作為規(guī)范推薦的一項(xiàng)技術(shù)具有一定的廣泛實(shí)用性，是減少渠道輸水損失的重要途徑，是發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)不可缺少的技術(shù)措施。

［1］SL18-2004.渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范[S].中華人民共和國水利部2004,06

［2］李敬瑋，郝巨濤.彈性聚氨酯填縫止水密封材料的研究[J].水利水電技術(shù)，21305，(11):93-95.

［3］姚治邦.建筑材料實(shí)用配方手冊[M].南京:河海大學(xué)出版社,1991.