淺析渠道襯砌混凝土裂縫處理措施

馮 松 姬海鵬 張文擴(kuò)

一、概述

南水北調(diào)中線工程方城段渠道襯砌混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度C20、抗?jié)BW6、抗凍 F150，渠道內(nèi)坡比 1∶2、1∶2.5，渠坡襯砌板厚10cm、渠底板厚8cm；分縫采用矩形縫，垂直渠道方向每4m設(shè)一道半縫、每16m設(shè)一道通縫，平行渠道方向每4m設(shè)一道半縫，渠底兩坡腳縱縫為通縫，縫深0.75倍板厚，縫寬1cm；混凝土下設(shè)復(fù)合土工膜防滲，渠坡基礎(chǔ)面鋪設(shè)排水板，渠底基礎(chǔ)面鋪設(shè)10cm砂墊層。

本文主要針對(duì)澆筑成型的面板混凝土出現(xiàn)的裂縫形式提出不同的處理措施。

二、渠道襯砌混凝土裂縫的產(chǎn)生原因

現(xiàn)澆渠道襯砌混凝土屬于薄壁鋼性結(jié)構(gòu)，具有較高的抗壓強(qiáng)度，但其抗拉強(qiáng)度較低，適應(yīng)拉伸變形和不均勻變形的能力很差。根據(jù)渠道襯砌的特點(diǎn)及混凝土自身的特性，現(xiàn)將渠道混凝土裂縫的成因歸結(jié)為以下幾個(gè)方面。

1.塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫主要由于混凝土初凝前受自身因素、施工工藝及外部環(huán)境因素等的影響，表面水分蒸發(fā)速率大于泌水速率引起局部產(chǎn)生應(yīng)力，處于塑性狀態(tài)時(shí)混凝土的強(qiáng)度不能抵抗這種應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫。

2.干縮裂縫

干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間內(nèi)。主要原因是混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同導(dǎo)致變形不同，產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。

3.沉陷裂縫

沉陷裂縫多見(jiàn)于渠基換填處、填方渠道和基礎(chǔ)不穩(wěn)定地區(qū)，表現(xiàn)為貫穿性沉陷裂縫。主要原因?yàn)榛A(chǔ)或墊層（砂墊層等）壓實(shí)不均勻，地基土質(zhì)不均勻或回填土不密實(shí)，渠堤填方的預(yù)沉降不夠等。

三、渠道襯砌混凝土裂縫處理

根據(jù)裂縫的部位、數(shù)量及寬度、性質(zhì)的不同，采取不同的處理方法，處理后的裂縫不但要能保證結(jié)構(gòu)原有的整體性及防水防滲要求，還要經(jīng)濟(jì)。在本工程中采用的表面涂抹和切槽嵌縫等方法取得了良好的效果。

1.表面處理

對(duì)于縫寬δ≤0.4mm表面裂縫，刮涂A6細(xì)微裂縫封閉膏，進(jìn)行表面處理。A6細(xì)微裂縫封閉膏特點(diǎn)為：具有極強(qiáng)的粘接力，防水性能優(yōu)良，與混凝土同色、環(huán)保、施工便捷。

（1）材料性能

A6細(xì)微裂縫封閉膏是一種雙組分灰色膏狀體，為混凝土裂縫封閉專用，采用最新的樹(shù)脂合金技術(shù)，具有極強(qiáng)的粘接力和韌性，剛?cè)峤Y(jié)合，能有效防止水汽、化學(xué)物質(zhì)和二氧化碳的侵入，并防止開(kāi)裂結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步損壞。其抗壓強(qiáng)度≥40.0MPa，拉伸剪切強(qiáng)度≥5.0MPa，抗拉強(qiáng)度≥10.0MPa，粘接強(qiáng)度（與混凝土）≥3.0MPa，抗?jié)B壓力≥1.0MPa，抗?jié)B壓力比≥300%。

（2）施工方法及要求

a.材料準(zhǔn)備

施工前，準(zhǔn)備A6細(xì)微裂縫封閉膏、防污膠條、刮刀、棉絲、酒精等材料。

b.基面處理

采用手持式角磨機(jī)將裂縫兩側(cè)5cm范圍內(nèi)進(jìn)行打磨，并用高壓吹風(fēng)機(jī)除去浮灰等，用酒精將表面擦拭干凈，并沿裂縫兩側(cè)粘貼防污膠帶，以保證邊緣美觀整齊。

c.配料刮涂

配置A6：將A6細(xì)微裂縫封閉膏按甲組∶乙組=2∶1（重量比）配合并攪拌均勻，然后靜置10min，使用時(shí)再攪拌一次，即可采用刮刀進(jìn)行刮摸，刮摸時(shí)厚度不得低于2mm。每次配料以不超過(guò)500g為宜，保持在40min內(nèi)用完，隨配隨用。

d.施工環(huán)境

施工環(huán)境溫度不宜低于5℃和高于35℃，避免在雨天、大風(fēng)及冰凍時(shí)施工。

A6細(xì)微裂縫封閉膏干燥時(shí)間大約24h，施工完畢后應(yīng)避免踩踏，其達(dá)到最終強(qiáng)度約14d。

2.切槽處理

對(duì)于縫寬δ＞0.4mm裂縫，應(yīng)視其不同性質(zhì)采用不同的處理方法，需對(duì)裂縫進(jìn)行觀察，如果裂縫處于活動(dòng)期，則采用柔性材料修補(bǔ)，反之則采用剛性材料修補(bǔ)。

（1）處于活動(dòng)期的裂縫修補(bǔ)方法

處于活動(dòng)期的裂縫多發(fā)生在夏季，由于氣溫高，裂縫兩側(cè)的混凝土因熱膨脹處于活動(dòng)狀態(tài)，需要采用柔性材料進(jìn)行修補(bǔ)。本工程選用了雙組份聚硫密封膠作為修補(bǔ)材料，該膠體具有耐油、耐水、耐大氣老化、耐紫外線、耐酸堿、耐高溫120℃、耐低溫－40℃（低溫柔曲性好）、抗沖擊性強(qiáng)、無(wú)毒、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，屬低模量最高伸長(zhǎng)、非下垂型密封材料。

a.切縫

沿裂縫對(duì)混凝土進(jìn)行切割寬2cm、深2～3cm的槽，并將殘?jiān)描徸予彸?，切割縫的縫面用鋼絲刷、手提式砂輪機(jī)修整，并用高壓吹風(fēng)機(jī)將縫內(nèi)的灰塵與余渣吹凈，注膠前縫面應(yīng)潔凈干燥。

b.配置

雙組份渠道專用聚硫密封膠的配比：基膏（白色A組份）以下簡(jiǎn)稱A，硫化膏（黑色B組份）以下簡(jiǎn)稱B，按規(guī)定比例混合均勻，直到無(wú)色差為止。正常情況下按A∶B=100∶10配制，根據(jù)氣溫變化可適當(dāng)增減B組份用量，但B組份不宜加量過(guò)多，因固化快會(huì)影響?zhàn)そY(jié)強(qiáng)度，甚至反硫化（不固化）；氣溫升高可以減少B組份的用量，一般可在A∶B=100∶8～12之間調(diào)整B組份。取下A組份包裝上蓋，加入B組份，將攪拌器插入包裝桶內(nèi)，用手電鉆按下低速啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，自上而下，循序漸進(jìn)，或者將A、B兩組份倒在塑料板上，用抹刀來(lái)回?cái)嚹?，調(diào)至無(wú)色差，混膠工藝完成。將調(diào)好的膠用抹刀裝至注膠槍內(nèi)。

c.密封膠施工

涂膠前用高壓吹風(fēng)機(jī)將基面吹干，因該膠為油性物質(zhì)，遇水不粘。在縫面兩側(cè)貼防污膠帶紙，膠帶紙一般寬3～5cm，距伸縮縫邊緣0.5～1cm，在涂膠、整形后，應(yīng)立即除去膠帶紙。注膠前，要刷上底涂界面劑。底涂界面劑是由甲、乙兩組份組合而成，使用時(shí)將甲組份（無(wú)色透明）與乙組份（紅褐色）混合均勻，用毛刷將界面劑涂刷于變形縫兩側(cè)注膠基面上，基面上的界面劑必須完全固化后方可注膠，否則將嚴(yán)重影響粘接質(zhì)量。底涂界面劑刷好后將注膠槍內(nèi)的膠體擠入伸縮縫內(nèi)。注膠后宜反復(fù)擠壓，使密封膠與被粘結(jié)界面更好地浸潤(rùn)。再用刮刀進(jìn)行整形，做成“U”型，整形的目的是減少氣泡，增加光潔度和密實(shí)度，使縫壁兩側(cè)粘接牢固并擴(kuò)大粘接面，冷縮時(shí)增加延伸率，熱漲時(shí)膠體不宜凸出縫面，避免因長(zhǎng)期磨擦對(duì)膠體造成破壞。

（2）非活動(dòng)期的裂縫修補(bǔ)方法

a.切縫

在裂縫兩側(cè)各2～3cm范圍內(nèi)的混凝土進(jìn)行切割，將殘?jiān)描徸踊虮忡P鑿出，槽深約 3～5cm，呈“V”或“U”型。

b.基面處理

切割范圍經(jīng)驗(yàn)收符合要求后，對(duì)切槽部位周邊混凝土進(jìn)行鑿毛（或采用鋼絲刷打磨），用清水反復(fù)沖洗干凈。

c.修補(bǔ)材料

修補(bǔ)材料選用丙乳細(xì)石混凝土（摻微膨脹劑），并按丙乳凈漿打底+丙乳細(xì)石混凝土修補(bǔ)+丙乳凈漿刷面的結(jié)構(gòu)體系來(lái)進(jìn)行使用。

丙乳細(xì)石混凝土采用的水、水泥、砂和小石均與該部位母體混凝土原材料基本相同，另加入適量的膨脹劑，混凝土標(biāo)號(hào)為C30、坍落度控制在2～3cm。丙乳細(xì)石混凝土配比見(jiàn)表1。

施工前根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水泥和砂子及施工和易性要求通過(guò)試拌確定水灰比，丙乳細(xì)石混凝土選用小水灰比。

丙乳凈漿配合比：1kg丙乳加2kg水泥攪拌成漿，適于打底和最后罩面層采用，涂刷時(shí)力求薄而均勻。

d.混凝土拌制

所有材料必須經(jīng)過(guò)稱量，先拌制成均勻的干料，然后由人工加水拌制。拌制現(xiàn)場(chǎng)打掃干凈?；炷列鑷?yán)格控制加水量和坍落度，防止坍落度太大造成修補(bǔ)混凝土干縮變形太大而產(chǎn)生裂縫；每次拌制的丙乳細(xì)石混凝土，要求能在30～45min內(nèi)使用完，不宜一次拌和過(guò)多，一次拌合量控制在10kg水泥為宜。

e.基面處理

基面鑿?fù)诘男螤?、深度、范圍?jīng)驗(yàn)收符合要求后，用鉆子和鋼絲刷清除基面松動(dòng)顆粒，清水反復(fù)沖洗干凈，用綿紗蘸干積水，使基面潤(rùn)濕飽和，在表面均勻地涂刷一層丙乳基液作為粘結(jié)劑，要求凈漿涂布均勻，無(wú)漏涂。

表1 丙乳細(xì)石混凝土配比表

f.修補(bǔ)

涂刷后15min左右即可進(jìn)行混凝土修補(bǔ)。將拌制好的丙乳細(xì)石混凝土用抹刀壓入槽中，分層填補(bǔ)并拍打密實(shí)至表面泛漿，每層厚度不得大于2cm。各修補(bǔ)層間，用鋼刷刷毛，以利結(jié)合。填鋪?zhàn)詈笠粚踊炷燎埃韧坎家粚觾魸{，再填鋪。填鋪到位后，用力壓實(shí)，隨后抹面，注意向一個(gè)方向抹平，整個(gè)混凝土修補(bǔ)完成后認(rèn)真進(jìn)行多次壓緊抹面，使之與切縫兩側(cè)結(jié)合。

g.養(yǎng)護(hù)

丙乳細(xì)石混凝土抹壓后約4h（表面略硬化后），采用小型噴霧器進(jìn)行噴霧養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)24h后再用刷子在面層均勻、密封地刷1道丙乳凈漿，待凈漿終凝結(jié)硬后繼續(xù)噴霧養(yǎng)護(hù)，使混凝土面層始終保持潮濕狀態(tài)7d。修補(bǔ)完成后8h內(nèi)用濕草袋覆蓋保溫、保濕，養(yǎng)護(hù)期間不得日曬風(fēng)吹。

h.質(zhì)量檢查

填補(bǔ)完成7d后，檢查新老混凝土面結(jié)合是否嚴(yán)密，并用小錘輕擊砂漿表面，聲音清脆為合格，聲音發(fā)啞者應(yīng)鑿除重補(bǔ)。

i.后期處理

修補(bǔ)后的混凝土經(jīng)檢查合格后，采用手持式打磨機(jī)對(duì)其進(jìn)行打磨處理，使之與原混凝土面平整。

四、結(jié)束語(yǔ)

南水北調(diào)工程渠道襯砌混凝土多為機(jī)械化施工，其特點(diǎn)是澆筑時(shí)覆蓋面積大、施工速度快、體積薄，混凝土施工中雖然對(duì)工藝等進(jìn)行了嚴(yán)格控制，由于受到原材料、施工配合比設(shè)計(jì)、施工環(huán)境、施工人員素質(zhì)等眾多因素的影響，難免出現(xiàn)裂縫，但在施工中對(duì)已出現(xiàn)的裂縫應(yīng)及時(shí)處理，避免任其進(jìn)一步發(fā)展。上述裂縫處理方法修補(bǔ)的裂縫缺陷，經(jīng)近一年觀測(cè)和對(duì)水位變化區(qū)及水面以下的修補(bǔ)部位進(jìn)行分類檢查，發(fā)現(xiàn)經(jīng)處理部位兩側(cè)粘結(jié)嚴(yán)密，無(wú)開(kāi)裂、起包現(xiàn)象，整體修補(bǔ)效果良好，修補(bǔ)質(zhì)量得到了進(jìn)一步的檢驗(yàn)■