水利渠道斜面大斷面薄壁襯砌混凝土裂縫處理

張信剛

(中鐵二十局集團(tuán)第五工程有限公司，云南 昆明 650200)

1 工程概況

烏茲別克斯坦渠道工程混凝土襯砌全長35.2km，渠道過水?dāng)嗝鏋樘菪螖嗝?，設(shè)計(jì)渠底寬度為10m，頂寬為32.3m，內(nèi)側(cè)坡比為1∶2.5，外側(cè)坡比為1∶3，PK000+00—PK352+00段渠底高程為103.47～98.27m，渠道縱坡為1.5/10000，全渠段采用混凝土襯砌，厚度為12cm；竣工后渠道過水深度為6m。襯砌混凝土屬于薄壁結(jié)構(gòu)，本地區(qū)位于沙漠地區(qū)，白晝氣溫溫差大，多風(fēng)，失水很快，容易產(chǎn)生裂縫。

2 出現(xiàn)混凝土裂縫的原因及特征

(1)混凝土在硬化過程中由于干縮引起的體積變形受到約束時(shí)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫的寬度有時(shí)會(huì)很大，甚至?xí)灤┱麄€(gè)構(gòu)件。

(2)當(dāng)有約束時(shí)，混凝土熱脹冷縮所產(chǎn)生的體積脹縮受到約束力的限制，在內(nèi)部產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，由于混凝土抗拉強(qiáng)度較低，容易被溫度引起的拉應(yīng)力拉裂從而產(chǎn)生溫度裂縫(由于太陽曝曬而產(chǎn)生的裂縫是工程中最常見的現(xiàn)象)。

(3)在炎熱或大風(fēng)天氣，混凝土表面水分蒸發(fā)過快以及混凝土水化熱高等，在混凝土澆筑后數(shù)小時(shí)仍處于塑性狀態(tài)時(shí)，易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

(4)局部土工膜褶皺引起裂縫。

(5)混凝土坍落度偏大導(dǎo)致混凝土凝固前產(chǎn)生裂縫。

(6)裂縫位置出現(xiàn)在斜面。

3 裂縫分類

渠道襯砌混凝土裂縫檢查判別標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 渠道襯砌混凝土裂縫檢查判別標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)調(diào)查，在里程為PK266+36—PK163+00段，渠道共有裂縫64條，其中Ⅰ類裂縫45條，Ⅱ類裂縫19條，裂縫形狀如圖1所示。

圖1 裂縫形狀

4 裂縫處理

4.1 原材料

原材料采用Premhor R型裂縫處理劑、環(huán)氧樹脂、稀釋劑(異丙醇或乙酸乙酯)。

(1)規(guī)格參數(shù)

Premhor R：材料的容重為1.28g/cm3；粒度(粒度測定法)(EN 12192-1) 0～2mm；應(yīng)用溫度為5～30℃；混合料的儲(chǔ)存時(shí)間為10min(40℃)；20min(30℃)；30min(20℃)；初凝時(shí)間(EN 13294) ≥15min，終凝時(shí)間≥ 60min；硫酸根離子含量(EN 115-17) <0.20%；抗壓強(qiáng)度(EN 12190)>35MPa；彎曲強(qiáng)度(EN 12190)>7MPa；限制收縮率<0.08%。

環(huán)氧樹脂溶液：密度(EN 1015-6)為1990kg/m3，摻合環(huán)氧樹脂的目的是進(jìn)一步防止?jié){料收縮產(chǎn)生細(xì)微裂縫。

(2)材料性能、適用部位及優(yōu)勢

①一種觸變性、快速凝固、不收縮微膨脹的修復(fù)組合物，用于恢復(fù)和修復(fù)表面以及快速固定。由于特殊的組合，使用Premhor R制成的修復(fù)點(diǎn)具有防水性能。

②Premhor R硬化很快，對混凝土的修復(fù)和恢復(fù)極為重要，尤其是在冬天(修復(fù)混凝土表面，修復(fù)飛檐、窗臺(tái)、門楣、關(guān)節(jié)之間的墻壁，墻壁和地板之間，裂縫修復(fù)，混凝土地板上，橋梁、隧道、大壩、坦克和水箱，等等)。此外，Premhor R也推薦用于快速固定的部位。

③其優(yōu)勢是需要快速凝結(jié)及高強(qiáng)度的部位，在低溫環(huán)境下有較好的工作效應(yīng)，有較好的防水性能。

4.2 主要機(jī)具

電動(dòng)機(jī)具：電動(dòng)攪拌器、打磨機(jī)、空壓機(jī)。

手用工具：鋼絲刷、攪拌桶、小鐵桶、噴槍、刮刀、毛刷、消防器材、防腐手套等。

4.3 裂縫處理方法

根據(jù)裂縫的寬度、裂縫的分布數(shù)量和材料的不同特性，采用不同的處理方法。處理后的裂縫要能保證結(jié)構(gòu)原有的整體性以及防水防滲漏的要求。本工程采取表面涂抹、鑿槽嵌縫方法。

(1)縫寬δ≤0.5mm時(shí)，采用Premhor R型裂縫處理劑涂抹方式處理；縫寬δ>0.5mm時(shí)，采用鑿槽加Premhor R型裂縫處理劑摻合環(huán)氧樹脂嵌縫處理。

①表面裂縫

采用Premhor R摻合水涂抹施工方法，其工藝流程如圖2所示。

圖2 表面裂縫處理工藝流程

a.表面處理。表面必須堅(jiān)固(抗拉強(qiáng)度在1N/mm2以上)，無油脂、油污、油漆或灰漿、砂子、灰塵等。使用機(jī)械方法(噴砂、鋼絲刷清洗)。光滑和良好的多孔表面也必須加工，以獲得足夠的粗糙度和孔隙率。

b.根據(jù)需要按Premhor R∶水=1比例將漿料拌合均勻。

c.清水濕潤裂縫，保持裂縫濕潤無明水，毛刷涂抹Premhor R混合漿料。

d.使用用土工布用力擦拭，使拌合漿料充分壓入縫隙。

e.現(xiàn)場使用干水泥粉飾裂縫表面，用抹布擦拭，該道工序的作用是能保持混凝土顏色基本一致。

f.養(yǎng)護(hù)保持表面濕潤至少14d以上。

②深度裂縫

采用鑿槽加Premhor R摻合環(huán)氧樹脂、細(xì)石混凝土施工方法，其工藝流程如圖3所示。

圖3 深度裂縫處理工藝流程

a.深度裂縫(裂縫深度<6cm)

需要鑿U形槽處理，用與表面成直角的垂直開槽至裂縫深度處，對于貫穿12cm厚度的裂縫，鑿到土工布上層時(shí)，用手動(dòng)配合小型機(jī)具小心清理鑿除，以免損壞土工膜布；一般情況下，寬度盡量小，但為保證施工方便，鑿槽寬度易開到3～5cm，然后用水沖洗，恢復(fù)混凝土表面，用金屬絲刷徹底清潔干凈。

保持混凝土鑿開斷面濕潤無明水，配制Premhor R摻合水1∶1漿料，毛刷涂抹鑿U形槽斷面處，注意無積水、無積漿。

Premhor R摻合水，按照水灰比為0.2充分快速攪拌均勻；環(huán)氧樹脂加熱至恒溫60℃，環(huán)氧樹脂按照質(zhì)量比10%～15%溶解稀釋劑中摻合充分?jǐn)嚢杈鶆颍话凑?0%～30%摻量溶解有環(huán)氧樹脂的稀釋劑溶液兌入粘稠的Premhor R漿料中，充分?jǐn)嚢杈鶆颉?/p>

用手配合小灰刀將配置好的漿料混合物捏成條狀，壓入鑿開經(jīng)過處理濕潤的U形槽內(nèi)，使用φ14～16圓頭鋼筋配合小灰刀插搗密實(shí)。

表面用灰刀壓實(shí)收面抹光。

b.深度或貫穿裂縫(裂縫深度≥6cm)

為了節(jié)約成本，對于厚度3～12cm范圍考慮使用Premhor R加稀釋劑(環(huán)氧樹脂按照質(zhì)量比10%～15%溶解異丙醇或乙酸乙酯)，再加入5～10mm細(xì)石；Premhor R∶細(xì)石∶稀釋劑質(zhì)量比例按照1∶2∶0.3；充分?jǐn)嚢杈鶆?，用手配合小灰刀將配置好的混合物捏成條狀，壓入鑿開經(jīng)過處理濕潤的U形槽內(nèi)(深度3～12cm范圍)(圖4)，使用φ14～16圓頭鋼筋配合小灰刀插搗密實(shí)。表層以下3cm范圍內(nèi)采用Premhor R摻合水，按照水灰比為0.2充分快速攪拌均勻；環(huán)氧樹脂加熱至恒溫60℃，環(huán)氧樹脂按照質(zhì)量比10%～15%溶解稀釋劑中摻合充分?jǐn)嚢杈鶆颍话凑?0%～30%摻量溶解有環(huán)氧樹脂的稀釋劑溶液兌入粘稠的Premhor R漿料中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍檬峙浜闲』业秾⑴渲煤玫臐{料混合物捏成條狀，壓入淺U形槽內(nèi)，使用φ14～16圓頭鋼筋配合小灰刀插搗密實(shí)，表面用灰刀壓實(shí)收面抹光。

圖4 深度裂縫(裂縫深度≥6cm)處理示意圖

30min后使用干水泥粉飾表面，用抹布擦拭，該道工序作用是能保持混凝土顏色基本一致。

土工布覆蓋灑水，保持表面濕潤7～14d。

4.4 裂縫處理養(yǎng)護(hù)完成后閉水試驗(yàn)檢測

烏茲別克斯坦國家水利部計(jì)量中心于2020年6月7—14日對PK266+30—PK265+80段(該段有一條長2m、寬1.5mm的裂縫，兩條長3m、寬0.4mm的裂縫)進(jìn)行閉水試驗(yàn)。檢測結(jié)果見表2。

表2 檢測結(jié)果

5 結(jié)語

使用Premhor R按照一定比例摻合水、摻合含環(huán)氧樹脂的稀釋劑方法解決處理烏茲別克斯坦布斯坦水利項(xiàng)目渠道裂縫，經(jīng)烏茲別克斯坦布斯坦國家水利部檢測機(jī)構(gòu)蓄水閉水試驗(yàn)，裂縫抗?jié)B效果良好，滿足地方標(biāo)準(zhǔn)要求；使用這種材料進(jìn)行裂縫處理為以后烏茲別克斯坦同類型混凝土施工裂縫處理積累豐富經(jīng)驗(yàn)。

烏茲別克斯坦地處中亞，國家條件限制材料匱乏，工業(yè)體系不發(fā)達(dá)，材料采購極其不便，大部分裂縫處理材料系進(jìn)口，成本較高。經(jīng)實(shí)踐證明，Premhor R材料裂縫處理后期一段時(shí)間養(yǎng)護(hù)要求較高，若養(yǎng)護(hù)不足會(huì)出現(xiàn)細(xì)裂紋。