渠道混凝土質(zhì)量缺陷及修補(bǔ)研究

□ 呂占彪（黃河工程咨詢(xún)監(jiān)理有限公司）

1 質(zhì)量缺陷產(chǎn)生原因

盡管在混凝土的攪拌、運(yùn)輸、澆筑和養(yǎng)護(hù)等各個(gè)施工工序中采取嚴(yán)格的控制措施，渠道襯砌質(zhì)量缺陷仍然存在，主要的質(zhì)量缺陷有渠道襯砌混凝土平整度不達(dá)標(biāo)、局部錯(cuò)臺(tái)、麻面、孔洞、表層起皮剝落裂縫等。

1.1 混凝土平整度不達(dá)標(biāo)

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備不足；收面作業(yè)人員技能水平不足，責(zé)任心不強(qiáng)；質(zhì)量管控人員過(guò)程管控缺失。

1.2 局部錯(cuò)臺(tái)、麻面、氣泡

相鄰板面未順接，收面人員責(zé)任心不強(qiáng)；混凝土收面時(shí)間段未掌控，技能水平不足；封頂板、坡腳等部位振搗不到位。

1.3 裂縫

1.3.1 塑性收縮裂縫誘因

塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。此類(lèi)裂縫形狀規(guī)則長(zhǎng)短不一，互不連貫，裂縫較淺，混凝土未終凝便會(huì)出現(xiàn)。特別是當(dāng)外界氣溫高，風(fēng)速大，氣候干燥時(shí)更易出現(xiàn)。主要原因是混凝土澆筑后未能及時(shí)噴灑養(yǎng)護(hù)液并用塑料薄膜覆蓋保濕，受風(fēng)吹日曬，表面游離水分蒸發(fā)過(guò)快，混凝土的強(qiáng)度不能抵抗這種應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。渠道邊坡澆筑襯砌混凝土，由于重力作用，混凝土下滑也宜導(dǎo)致面板產(chǎn)生拉裂。

1.3.2 干縮裂縫誘因

干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土澆筑完畢后的半個(gè)月左右，此類(lèi)裂縫表現(xiàn)為表面性，縱橫交錯(cuò)、無(wú)規(guī)律、分布不均，表面為多沿短邊方向分布。主要原因是混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果：混凝土受天氣條件的影響，表面水分損失過(guò)快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小，變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，相對(duì)濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產(chǎn)生。混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。

1.3.3 沉陷裂縫誘因

沉陷裂縫常見(jiàn)于渠基換填處，高填方渠道和工程地質(zhì)不穩(wěn)定地區(qū)，呈較大的貫穿性沉陷裂縫，往往上下或左右有一定的錯(cuò)距。其產(chǎn)生原因是混凝土下的基面或墊層壓實(shí)不均勻，渠道填方預(yù)沉降不夠。經(jīng)分析原因主要有：主要管理人員、領(lǐng)導(dǎo)層質(zhì)量意識(shí)不夠，各種預(yù)防措施落實(shí)不到位；切縫不及時(shí)，受大風(fēng)、高溫惡劣天氣影響；坡腳齒槽保護(hù)不到位，切縫水在坡腳匯集，浸泡齒槽外側(cè)土層導(dǎo)致承載力下降，加之齒槽結(jié)構(gòu)導(dǎo)致應(yīng)力易集中；混凝土本身收縮；施工時(shí)混凝土布料銜接不到位；襯砌機(jī)振搗棒未全部工作等。

1.4 渠道襯砌混凝土凍蝕、剝離

混凝土澆筑后保溫防護(hù)未到位，混凝土在早期允許受凍臨界強(qiáng)度之前受凍；混凝土表面出現(xiàn)較多泌水，未及時(shí)排除，使混凝土表層存在水汽泡且導(dǎo)致表面強(qiáng)度降低；混凝土澆筑后收面不及時(shí)，終凝后的混凝土反復(fù)擾動(dòng)導(dǎo)致表面強(qiáng)度降低。

2 混凝土缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)的危害

明渠段混凝土襯砌板為大面積、薄板混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土因干縮、溫度、地基沉降及施工等因素，成型后可能會(huì)出現(xiàn)裂縫。一般情況下，最初基本為表面裂縫，基本不影響混凝土強(qiáng)度及工程使用，但如果不及時(shí)處理會(huì)發(fā)展成貫穿性裂縫。渠道襯砌板開(kāi)裂后，外界水進(jìn)入襯砌板，可能導(dǎo)致一系列其它病害的發(fā)生，比如混凝土板的凍融破壞、鋼筋銹蝕、堿骨料反應(yīng)以及加深混凝土碳化深度等，而且當(dāng)渠道輸水時(shí)，外界水沿著裂縫滲入到混凝土板下，使基土的含水量提高乃至飽和，到冬季時(shí)飽含水分的土壤受凍膨脹變形，另外，在基土具有膨脹性的情況下，也會(huì)引起基土的膨脹變形，這些加重襯砌板破壞程度，并且形成惡性循環(huán)，造成混凝土板沿裂縫鼓起、錯(cuò)位甚至翹起，混凝土在裂縫產(chǎn)生之后，往往需要耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固甚至重建。因此，以下就常用的混凝土缺陷修補(bǔ)措施進(jìn)行介紹。

3 質(zhì)量缺陷修補(bǔ)建議方法

在總結(jié)了中線工程多個(gè)標(biāo)段質(zhì)量缺陷處理經(jīng)驗(yàn)的前提下，提出如下質(zhì)量缺陷修補(bǔ)建議方法。

3.1 混凝土平整度不達(dá)標(biāo)

首先量測(cè)該部位混凝土厚度是否滿(mǎn)足要求，若滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，則可采用打磨處理至平整度滿(mǎn)足要求，否則采用聚合物砂漿補(bǔ)平處理。

3.2 錯(cuò)臺(tái)

采用打磨機(jī)對(duì)混凝土打磨處理，順?biāo)鞣较蚱卤取?:5；垂直水流方向坡比≥1:3。

3.3 麻面、氣泡

對(duì)于麻面，應(yīng)清除松動(dòng)碎塊、殘?jiān)?，直至母體露出密實(shí)面，將結(jié)合面處理干凈并灑水濕潤(rùn)表干后，使用鐵抹子將聚合物水泥砂漿抹平處理。

修補(bǔ)氣泡密集區(qū)或單個(gè)直徑>10mm的氣泡時(shí)，應(yīng)根據(jù)混凝土表面強(qiáng)度情況決定是否打磨。如混凝土表面密實(shí)，則僅對(duì)氣泡用鋼刷進(jìn)行清孔，清除孔周邊乳皮和孔內(nèi)雜物，結(jié)合面吸水濕潤(rùn)表干潔凈后，用聚合物水泥砂漿或環(huán)氧膠泥將氣泡填補(bǔ)齊平；如混凝土表面強(qiáng)度低，應(yīng)對(duì)混凝土表面進(jìn)行打磨，磨至堅(jiān)硬密實(shí)面后按麻面質(zhì)量缺陷進(jìn)行處理。

3.4 襯砌混凝土裂縫

縫寬<0.40mm的裂縫，清縫并潤(rùn)濕表干后，使用毛刷在裂縫兩側(cè)及端部涂刷柔性水泥基。涂刷一遍表干后再次涂刷，涂刷總厚度應(yīng)>1mm，并對(duì)表面壓實(shí)、抹平。

0.40mm<縫寬<1mm的裂縫，可根據(jù)各標(biāo)段工藝試驗(yàn)結(jié)果采用以下兩種方式之一：先對(duì)縫內(nèi)涂刷結(jié)晶型水泥基，待表干后打磨混凝土表面，再次涂刷柔性水泥基，并對(duì)表面壓實(shí)、抹平。首先采用柔性水泥基涂料填縫，然后在裂縫兩側(cè)及端部涂刷水泥基。涂刷一遍表干后再次涂刷，涂刷總厚度應(yīng)>1mm，并對(duì)表面壓實(shí)、抹平。縫寬>1mm且走向較規(guī)則的裂縫，可采用先刷水泥基再貼纖維布封閉措施處理，或按渠道襯砌伸縮縫的施工工藝填充雙組份聚硫密封膠進(jìn)行封縫處理。

3.5 渠道襯砌混凝土凍蝕、剝離

用回彈儀回彈混凝土強(qiáng)度判定襯砌混凝土實(shí)體強(qiáng)度是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，若滿(mǎn)足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，使用鋼絲刷去除混凝土表面浮灰、水泥浮漿等污垢，清理至露出混凝土密實(shí)面。

量測(cè)混凝土總厚度若不小于設(shè)計(jì)厚度時(shí)，可使用磨光機(jī)進(jìn)行表層磨光處理。混凝土總厚度若小于設(shè)計(jì)厚度，則用水沖洗并充分浸透基面，待基面表干后對(duì)結(jié)合面涂刷界面劑，然后視凍蝕剝離深度用高于混凝土強(qiáng)度一個(gè)等級(jí)的聚合物水泥砂漿或細(xì)石環(huán)氧混凝土進(jìn)行處理。

以下情況建議拆除原混凝土面板重新澆筑：?jiǎn)螇K混凝土板混凝土強(qiáng)度不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；受凍脹抬動(dòng)達(dá)1cm以上且有多處裂縫混凝土。

4 結(jié)論與建議

通過(guò)調(diào)研南水北調(diào)中線工程中混凝土襯砌可能導(dǎo)致的質(zhì)量缺陷，常見(jiàn)的有混凝土平整度不達(dá)標(biāo)、局部錯(cuò)臺(tái)、麻面、孔洞、表層起皮剝落裂縫，分析了這些缺陷產(chǎn)生的原因，并對(duì)其修補(bǔ)方法提出了建議，為今后大型渠道襯砌施工質(zhì)量控制提供參考。