濟(jì)平干渠襯砌混凝土質(zhì)量缺陷分析與處理

王自民，劉 巖

（南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250109）

濟(jì)平干渠工程是南水北調(diào)東線首批開工的項(xiàng)目之一，渠道采用梯形明渠全斷面防滲襯砌型式，為薄板素混凝土結(jié)構(gòu)。采用人工與機(jī)械化相結(jié)合施工，平陰段主要為人工襯砌，長清至小清河眭里莊跌水段主要為機(jī)械襯砌。由于機(jī)械化施工工藝尚不成熟，造成部分襯砌混凝土產(chǎn)生表面凍融及裂縫等缺陷。為此，原山東省南水北調(diào)工程建設(shè)指揮部組織有關(guān)技術(shù)人員成立了濟(jì)平干渠混凝土襯砌缺陷處理項(xiàng)目組，負(fù)責(zé)調(diào)查分析混凝土襯砌缺陷產(chǎn)生的原因，提出混凝土襯砌缺陷防治措施，并編制混凝土襯砌缺陷處理技術(shù)。

1 缺陷調(diào)查、檢測及成因分析

1.1 襯砌混凝土表面凍融調(diào)查及成因分析

經(jīng)調(diào)查，長清段于2005年12月份進(jìn)行襯砌施工，由于當(dāng)時(shí)氣溫較低，冬季養(yǎng)護(hù)措施不到位，導(dǎo)致混凝土表面水分結(jié)冰，融化后形成麻面，嚴(yán)重影響混凝土耐久性和外觀的要求，其它非冬季施工的標(biāo)段很少出現(xiàn)這種情況。

1.2 襯砌混凝土裂縫調(diào)查、檢測及成因分析

1）裂縫的調(diào)查、檢測。主要調(diào)查了混凝土裂縫寬度、長度及形狀、是否貫通、縫內(nèi)有無異物及裂縫寬度的變化等情況。主要有以下幾種：（1）渠坡縱向裂縫。大部分出現(xiàn)在渠坡中間，裂縫長度長短不一，長的貫穿整個(gè)施工板塊，短的在1.0m以內(nèi)，裂縫寬窄不一，寬的在0.5～3.0mm左右，窄的在0.5mm以下；（2）渠坡橫向裂縫。該裂縫出現(xiàn)在未切割的混凝土板上，約30m就有一道，寬度在1.0～3.0mm；（3）混凝土板表層裂縫。該裂縫寬度在0.2mm以下，在整塊板（3m×3m）上分布不規(guī)則，數(shù)量少者幾條，多者10～30條，該裂縫均集中出現(xiàn)在相鄰的幾塊板上，下游標(biāo)段較多；（4）渠坡和渠底局部沉陷和空鼓造成的裂縫。

2）裂縫成因分析。濟(jì)平干渠下游標(biāo)段的混凝土板主要采用機(jī)械化設(shè)備襯砌?！肚阑炷烈r砌機(jī)械化施工技術(shù)規(guī)程》（NSBD05-2006）中規(guī)定：切縫施工宜在襯砌混凝土抗壓強(qiáng)度為1～5MPa時(shí)進(jìn)行，即在混凝土終凝時(shí)就應(yīng)開始切割。而下游部分標(biāo)段2005年12月澆筑混凝土，項(xiàng)目組2006年3月現(xiàn)場調(diào)查時(shí)局部伸縮縫尚未切割，因此產(chǎn)生了上述的第一種和第二種裂縫，屬于貫穿裂縫；機(jī)械化襯砌對(duì)混凝土拌和物的坍落度和養(yǎng)護(hù)均有嚴(yán)格的要求，第三種裂縫則是由于混凝土坍落度過大或初期養(yǎng)護(hù)不當(dāng)造成的，屬于淺細(xì)裂縫；第四種裂縫中，渠坡和渠底局部沉陷是由于基礎(chǔ)不均勻沉降引起的，渠坡和渠底局部空鼓是由于渠道內(nèi)外水壓差形成的揚(yáng)壓力造成的。

2 缺陷處理

2.1 處理原則

濟(jì)平干渠混凝土襯砌缺陷處理主要遵循以下原則：1）表面凍融破壞的混凝土襯砌板修補(bǔ)后應(yīng)滿足混凝土強(qiáng)度、抗凍、防滲和美觀的要求。2）裂縫修補(bǔ)后應(yīng)滿足界面粘接強(qiáng)度要求，涂層和填充物彈性好，拉伸率大，能適應(yīng)熱脹冷縮變形和外型美觀的要求。3）缺陷處理時(shí)，要考慮渠道混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、環(huán)境條件、時(shí)間、空間等因素，選擇適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?、修補(bǔ)材料和工藝，以最低的工程費(fèi)用達(dá)到預(yù)期的修復(fù)目標(biāo)。4）選擇修補(bǔ)材料時(shí)，要考慮修補(bǔ)材料對(duì)水質(zhì)的污染和修補(bǔ)材料在特定環(huán)境下的耐久性。

2.2 混凝土表面凍融處理

項(xiàng)目組此次在混凝土表面凍融破壞面上試驗(yàn)了水泥基滲透結(jié)晶型防水材料和丙乳砂漿兩種材料，并對(duì)丙乳砂漿進(jìn)行了配合比及性能試驗(yàn)。試驗(yàn)表明：前者對(duì)于新澆筑的混凝土面效果明顯，后者對(duì)處理已形成凍融破壞的混凝土效果較好，并且從以往的工程實(shí)例來看，丙乳砂漿具有質(zhì)量容易控制、施工簡便、造價(jià)較低的特點(diǎn)，因此本次缺陷采用丙乳砂漿對(duì)凍融破壞進(jìn)行修補(bǔ)。

針對(duì)濟(jì)平干渠襯砌混凝土的主要性能指標(biāo)，進(jìn)行了2種丙乳砂漿配合比試驗(yàn)，水泥和砂的配比分別為1∶1和1∶2。經(jīng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，當(dāng)其配合比為1∶1，其彈性模量與原混凝土接近，強(qiáng)度較高，更易與原混凝土融合為一體。

2.3 裂縫處理

1）處理方法。裂縫修補(bǔ)方法主要有三大類：（1）充填法。適于修補(bǔ)較寬裂縫（δ≥0.2mm）。（2）注入法。分為壓力注入法（灌漿法）和真空吸入法。（3）表面覆蓋法。分涂覆裂縫部位及全部涂覆兩種方法，適于處理細(xì)微裂縫（δ＜0.2mm）。

2）裂縫處理試驗(yàn)及方法選定。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，針對(duì)第一種和第二種貫通裂縫，修補(bǔ)方法有充填法和注入法，本次修補(bǔ)兩種方法均現(xiàn)場做了試驗(yàn)。充填法修補(bǔ)時(shí)，充填材料選用了雙組分聚硫膠和丙乳砂漿加鋼絲網(wǎng)片兩種材料，結(jié)果顯示：由于雙組分聚硫膠處理具有良好的彈性，與兩側(cè)混凝土結(jié)合緊密，較好地適應(yīng)裂縫的變形，效果較好；而采用丙乳砂漿加鋼絲網(wǎng)片，由于丙乳砂漿的收縮，易在鋼絲網(wǎng)一側(cè)形成新的裂縫，效果較差，質(zhì)量難以控制。試驗(yàn)注入法修補(bǔ)時(shí)，因襯砌板較薄且為貫穿裂縫，漿材很容易滲入至板底，并且漿材凝固硬化后易形成新的裂縫，質(zhì)量不易保證，表明注入法并不適于大面積薄板素混凝土結(jié)構(gòu)。針對(duì)非貫通裂縫，縫寬大于0.2mm，采用局部表面覆蓋法（涂覆裂縫部分），材料采用HK-964環(huán)氧增厚涂料；縫寬小于0.2mm且裂縫集中的板塊，采用全板塊表面覆蓋法，材料采用丙乳砂漿，同前述混凝土表面凍融破壞修補(bǔ)方法一樣。

3 缺陷處理效果評(píng)價(jià)

濟(jì)平干渠機(jī)械化襯砌混凝土缺陷處理從2006年4月開始在部分標(biāo)段進(jìn)行試驗(yàn)，2006年5月提出《濟(jì)平干渠襯砌缺陷處理技術(shù)要求》后大面積展開處理，至2006年8月結(jié)束，針對(duì)襯砌表面凍融破壞和表面淺細(xì)裂縫較多的混凝土板，采用表面覆蓋法（材料采用丙乳砂漿）共處理混凝土面積約30000m2，處理后的混凝土板經(jīng)檢測：丙乳砂漿與基層結(jié)合緊密，砂漿表面平整密實(shí)、無空鼓現(xiàn)象。采用充填法（充填材料采用雙組分聚硫膠）處理的裂縫總長約20000m，處理后的裂縫與原混凝土結(jié)合緊密，無外溢、無脫膠、下垂等現(xiàn)象。采用表面覆蓋法（材料采用HK-964環(huán)氧增厚涂料）處理的裂縫總長約300m，處理后的裂縫與原混凝土結(jié)合緊密，表面平整，無脫膠現(xiàn)象。

需注意的問題是用丙乳砂漿和HK-964環(huán)氧增厚涂料處理混凝土缺陷時(shí)，與原混凝土顏色差別較大，需在丙乳砂漿中參入一定量的白水泥，在HK-964環(huán)氧增厚涂料中加入一定量的顏料，并根據(jù)原混凝土的顏色進(jìn)行現(xiàn)場試配，才能取得較好的外觀效果。

4 缺陷預(yù)防措施

渠道機(jī)械化襯砌混凝土為薄板素混凝土結(jié)構(gòu)，除應(yīng)嚴(yán)格按照《渠道混凝土襯砌機(jī)械化施工技術(shù)規(guī)程》（NSBD05-2006）施工外，還應(yīng)制定相應(yīng)措施，盡量避免混凝土缺陷產(chǎn)生。由于襯砌板屬于大面積素混凝土薄板結(jié)構(gòu)，混凝土凝結(jié)時(shí)易受外界氣象條件影響，應(yīng)避免冬季施工，盡量避開夏季高溫時(shí)段和大風(fēng)天氣；嚴(yán)格控制混凝土塌落度，加強(qiáng)初期養(yǎng)護(hù)，按照終凝時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行切縫等，均能預(yù)防缺陷產(chǎn)生。