塔里木河流域治理項(xiàng)目混凝土板渠道填縫材料的應(yīng)用

喻少平

（喀什葉爾羌河勘測(cè)設(shè)計(jì)院，新疆喀什844700）

塔里木河流域治理項(xiàng)目混凝土板渠道填縫材料的應(yīng)用

喻少平

（喀什葉爾羌河勘測(cè)設(shè)計(jì)院，新疆喀什844700）

本文通過(guò)對(duì)塔河治理項(xiàng)目中混凝土板防滲渠道工程伸縮縫采用不同的嵌縫材料應(yīng)用、運(yùn)行效果進(jìn)行分析，總結(jié)出不同嵌縫材料的使用情況對(duì)塔河流域的同類渠道具有指導(dǎo)意義。

伸縮縫；嵌縫材料；聚氨酯；瀝青砂漿；聚氨酯砂漿

1 引言

根據(jù)防滲渠道設(shè)計(jì)規(guī)范要求，剛性材料防滲層和膜料防滲的剛性材料保護(hù)層均應(yīng)設(shè)置伸縮縫，以適應(yīng)氣候變化和地基變形而引起的防滲層（或保護(hù)層）的變形要求。伸縮縫的形式根據(jù)渠道規(guī)模、對(duì)防滲效果的要求、渠基有無(wú)凍脹性、濕陷性、施工條件和運(yùn)行條件等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。在實(shí)際工程中，對(duì)預(yù)制板襯砌的小斷面渠道，一般用低標(biāo)號(hào)水泥砂漿填平伸縮縫，以求節(jié)省費(fèi)用。對(duì)于現(xiàn)澆混凝土板襯砌的渠道，依據(jù)規(guī)范按照一定間距設(shè)置伸縮縫，縫寬2～3c m。塔河治理工程混凝土板渠道應(yīng)用過(guò)多種填縫材料，不同材料各有優(yōu)劣，下面對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

2 填縫材料應(yīng)用情況

2.1 瀝青砂漿填縫

瀝青砂漿填縫曾在葉城縣夏馬力渠道的伸縮縫設(shè)計(jì)中應(yīng)用。夏馬力渠道設(shè)計(jì)流量5m3/s，渠道底寬2m，板厚8c m，分縫為矩形縫型式，縫寬2c m，縫深8c m，采用瀝青砂漿全縫填筑，配合比為瀝青：水泥：砂=1∶1∶4（重量比）。填縫可以直接滿填，也可以為了節(jié)省投資嵌填背襯材料，其結(jié)構(gòu)型式如圖1所示。背襯材料是填在密封材料底部的，其主要作用有兩點(diǎn)：一是控制嵌填密封材料的深度，以節(jié)約用材，二是使密封材料與底部基層脫開(kāi)，從而密封材料有較大的自由伸縮度，提高變形能力。背襯材料一般采用聚乙烯泡沫塑料條，俗稱苯板，或者是閉孔板。瀝青砂漿填縫具有造價(jià)低廉的特點(diǎn)。

圖1 瀝青砂漿填縫結(jié)構(gòu)型式示意圖

通過(guò)對(duì)建成后的渠道進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，填縫材料有裂縫、鼓脹現(xiàn)象，部分?jǐn)嗔衙撀洹７治鲈蛑饕怯捎跒r青為熱塑性材料，粘度、延度隨溫度變化而變化，在儲(chǔ)運(yùn)和使用過(guò)程中受到空氣、陽(yáng)光、氣溫、雨水和冰凍等氣候因素的交替作用，特別是高溫加熱及與水洗砂相互作用等的影響，內(nèi)部產(chǎn)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化，導(dǎo)致瀝青砂漿塑性降低，脆性增加，性能不斷惡化，因而逐步喪失使用功能。另外，瀝青現(xiàn)場(chǎng)加熱時(shí)溫度較難控制，且加熱瀝青污染也嚴(yán)重，瀝青加熱時(shí)間越長(zhǎng)，將來(lái)老化程度也越嚴(yán)重，這一工序控制不好，導(dǎo)致瀝青砂漿填縫存在施工質(zhì)量隱患。

2.2 焦油塑料膠泥

塔河治理項(xiàng)目部分渠道采用了焦油塑料膠泥填縫的方法，由于該材料加熱后呈稀糊狀，灌注斜坡時(shí)，材料會(huì)流淌出來(lái)，不易將縫灌滿，對(duì)板面污染大，因此施工難度大，施工緩慢，質(zhì)量難以控制。在垂直面和斜面上由于溫度稍高會(huì)軟化流失，材料浪費(fèi)也大，故沒(méi)有大范圍應(yīng)用。由于塑料膠泥填時(shí)溫度過(guò)高會(huì)造成背襯材料變形，一般不設(shè)背襯材料，其結(jié)構(gòu)型式如圖2所示。

圖2 焦油塑料膠泥填縫結(jié)構(gòu)型式示意圖

2.3 聚氨酯

隨著止水填縫材料的發(fā)展，塔河治理項(xiàng)目自2007年大量使用了聚氨酯作為填縫材料，聚氨酯填縫幾乎成了混凝土板渠道設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，目前水利工程中采用的聚氨酯密封膏是以帶有異氰酸酯（-N o c）的化合物為主劑（稱為A液）和以胺類為原材料的固化劑（稱為B液）所構(gòu)成的雙組分反應(yīng)型嵌縫材料。

葉城縣烏吉熱克支渠節(jié)水改造工程等一大批分縫材料選用了聚氨酯填縫，其結(jié)構(gòu)型式如圖3所示。聚氨酯密封膏具有常溫作業(yè)、可灌性好、施工方便、高溫不溢出、低溫不脆裂、止水效果好等優(yōu)點(diǎn)。材料的物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 聚氨酯防水材料的主要技術(shù)指標(biāo)

圖3 聚氨酯填縫結(jié)構(gòu)型式示意圖

施工及使用中要注意的主要的問(wèn)題是在施工之前，應(yīng)用簡(jiǎn)單的方法進(jìn)行粘結(jié)試驗(yàn)，以檢查密封材料及基層處理劑是否滿足需求。試驗(yàn)時(shí)，以實(shí)際粘結(jié)體或飾面試件作粘結(jié)體，先在其表面貼塑料膜條，再在塑料膜條上涂基層處理劑，然后在已涂基層處理劑的塑料膜條上，粘貼條狀密封材料，置于現(xiàn)場(chǎng)固化。待固化后，用手將密封材料條揭起，當(dāng)密封條拉伸直到破壞時(shí)，粘結(jié)面上仍留有破壞的密封材料時(shí)，則可認(rèn)為密封材料與基層處理劑粘結(jié)性能合格。材料合格后使用基層處理劑對(duì)嵌縫涂刷。使用基層處理劑的目的是提高密封材料與粘結(jié)體之間的粘結(jié)性，對(duì)表面疏松、強(qiáng)度低的粘結(jié)體，基層處理劑滲透進(jìn)去，還可提高基層強(qiáng)度，并可防止水泥砂漿中的堿性成分的析出。工程采用的基層處理劑為一般為二甲苯?；鶎犹幚韯└稍锖髴?yīng)立即嵌填密封材料，干燥時(shí)間一般為20～60m i n。

聚氨酯作填縫時(shí)，嵌縫的寬度控制為20～40m m，深度為寬度的0.5～0.7倍。施工時(shí)必須把甲、乙組分按規(guī)定配合比準(zhǔn)確計(jì)量，并充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蟛拍苁褂?。配料時(shí)，甲、乙組分應(yīng)按重量比1∶3準(zhǔn)確稱量，然后倒人容器內(nèi)進(jìn)行攪拌。人工攪拌時(shí)用膩?zhàn)拥冻浞只旌暇鶆?，攪拌過(guò)程中，應(yīng)防止空氣混入。采用機(jī)械攪拌應(yīng)選用功率大、旋轉(zhuǎn)速度慢的機(jī)械，以免卷入空氣。攪拌直至色澤均勻一致為度。為節(jié)省投資常填背襯材料，背襯材料是填在密封材料底部的。背襯材料一般采用聚乙烯泡沫塑料條。在填塞時(shí)，圓形的背襯材料其直徑應(yīng)大于接縫寬度1～2m m左右，由于接縫尺寸施工時(shí)難免有一些誤差，不可能完全與要求的形狀相一致。因此，在選用背襯材料時(shí)，要備用多種規(guī)格的背襯條，供施工時(shí)選用。

2.4 聚氨酯砂漿

聚氨酯防水涂料由A組分主劑和B組分副劑組成。聚氨酯A組與B組按重量1∶2比例精確計(jì)量，在拌料桶中充分?jǐn)嚢杈鶆颍瑢韬玫木郯滨ズ透缮鞍粗亓勘?∶6比例配合，并充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蠹纯墒褂谩Ｌ羁p結(jié)構(gòu)型式如圖4所示。

圖4 聚氨酯砂漿填縫結(jié)構(gòu)型式示意圖

該材料柔性變形和粘結(jié)能力強(qiáng)，與混凝土板粘結(jié)牢固。瀝青砂漿雖然造價(jià)低，但延伸度小、脆性大，在負(fù)溫下極易與混凝土板拉開(kāi)和斷裂。聚氨酯砂漿雖然造價(jià)略高，但能常溫操作、高溫不發(fā)粘、低溫不發(fā)脆、粘結(jié)強(qiáng)度大，具有較好的密封性（防止粉細(xì)砂進(jìn)人縫內(nèi)）、防水性、可灌性，耐熱、耐寒、耐老化，在嚴(yán)寒和高熱地區(qū)均可使用，且無(wú)毒無(wú)污染，綠色環(huán)保，有利于水質(zhì)和環(huán)境保護(hù)。經(jīng)綜合比較，聚氨酯砂漿具有很高的性價(jià)比，工程效益明顯。由于其造價(jià)相對(duì)聚氨酯更低，聚氨酯砂漿填縫已成為最常用的填縫材料。

3 結(jié)語(yǔ)

一些發(fā)達(dá)國(guó)家非常重視伸縮縫的質(zhì)量，有些工程伸縮縫的造價(jià)甚至超過(guò)了渠道工程本身的造價(jià)。目前美國(guó)多采用彈性人造橡膠、聚氯乙烯止水帶作伸縮縫止水材料，日本多采用止水板、彈性密封膠等作為填縫材料。襯砌渠道伸縮縫中用填縫密封止水材料除了要求具有一定的防滲性能外，還必須具有較好的耐熱性和抗凍性，以保證其在高溫時(shí)不流淌或被擠出，低溫時(shí)不開(kāi)裂，另外還必須與混凝土基面有良好的粘結(jié)，以保證在變形時(shí)粘結(jié)面不被拉開(kāi)。通過(guò)不斷的工程實(shí)踐，塔河流域防滲渠道采用以聚氨酯砂漿嵌縫密封止水，閉孔板作為基底材料。

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［4］李敬瑋，韓本正.新型防滲渠道伸縮縫填縫材料［J］.水利與建筑工程學(xué)報(bào)，2005（06）.

圖4 絕緣接頭接口密封示意圖

4 應(yīng)用效果

本成果已經(jīng)在大伙房輸水二期工程分支管線上得到了應(yīng)用，徹底解決了PCCP管道陰極保護(hù)的絕緣件的絕緣、密封及安裝問(wèn)題。應(yīng)用驗(yàn)證本成果成熟可靠，具有先進(jìn)性、實(shí)用性和易于推廣性的特點(diǎn)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)空白，還將在遼寧省重點(diǎn)輸水工程308km的PCCP輸水管線上進(jìn)行應(yīng)用。

5 結(jié)論

通過(guò)采用大口徑PCCP管線承插式絕緣接頭，不但改善了接口的密封性能、絕緣性能、耐久性能，而且生產(chǎn)制造簡(jiǎn)單，省去絕緣法蘭及附屬設(shè)施，提高了生產(chǎn)和安裝功效，大幅度的降低了工程造價(jià)。另外由于絕緣和密封性能的提高，大幅度的減少了運(yùn)行期間的維護(hù)工作，提高了供水質(zhì)量。

本研究成果的應(yīng)用與推廣在顯著提高PCCP輸水管道工程耐久性、滿足大型工程連續(xù)施工的要求以及節(jié)約工程造價(jià)等方面做出了巨大的貢獻(xiàn)，具有較大的間接經(jīng)濟(jì)效益。

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1672-2469（2015）05-0092-03

10.3969/j.i s s n.1672-2469.2015.05.029

喻少平（1969年—），男，高級(jí)工程師。