淺析渠道混凝土防滲伸縮縫的設置及填料工藝

周瑞紅

（1.太原理工大學，山西 太原 030024；2.山西省水利工程質量與安全監督站，山西 太原 030002）

我國是一個缺水國家，人均淡水量僅有世界人均占有量的25%，節水對于中國來說，迫在眉睫、意義重大，渠道防滲是提高現有水利工程效益的重要途徑，也是現實有效的節水措施。

渠道混凝土防滲中伸縮縫的設置與施工，是整個防滲工程的關鍵。伸縮縫設置的不合理，引起混凝土在伸縮縫以外裂縫，引起滲漏，伸縮縫施工質量不保證，形成滲漏通道，本論文在此背景下進行渠道混凝土防滲伸縮縫的設置及填料工藝研究。

1 伸縮縫的間距、縫寬、縫型

根據氣候條件，混凝土襯砌厚度，強度等級及施工因素確定伸縮縫的間距。目前大部分現澆混凝土的橫向伸縮縫間距3 m～5 m，縱向伸縮縫在斷面大的混凝土襯砌渠道設置，一般設在渠底與邊坡的交界處。

縫寬要滿足3個條件，①滿足由于溫度變化混凝土伸縮的要求；②滿足當溫度升高時填料不被擠出；③滿足當溫度下降時填料不會被拉斷，縫寬按以下三式計算，最后采用最大值。

式中：b：縫寬/cm；

L：縫的間距/cm；

a：混凝土線膨脹系數，a=0.00001；

to：施工時的溫度/℃；

tmax：當地最高氣溫/℃；

tmin：當地最低氣溫/℃；

ζc：當氣溫為tmax時，填料的壓縮系數，一般取0.10；

ζp：當氣溫為tmin時，填料的延伸系數，一般取0.15；

ζYc：混凝土的干縮系數，一般取0.0004；

k1、k2、k3：安全系數（k1=1、k2=k3=2）。

伸縮縫的縫型有矩形、梯形、T形。具體選擇時應根據渠道規模，對防滲的要求，地基有無凍脹性或濕陷性以及施工條件等因素確定，一般半縫適用于襯砌機連續澆筑施工或渠基有沉陷可能；矩形縫和梯形縫適用于混凝土預制施工和現場分塊澆筑或噴射施工，目前采用矩形偏多。

2 伸縮縫的填料

伸縮縫的填料有聚氯乙烯膠泥防水油膏、焦油塑料防水油膏、木屑水泥、水泥砂漿、鋸末瀝青、瀝青砂漿、瀝青油氈板、油氈、JS-18防水卷材。在河南省南水北調總干渠工程渠道襯砌技術現場試驗中采用JW聚氨脂止水材料和焦油聚氨脂止水材料、PT砂等。

聚氯乙烯（PVC）膠泥防水油膏、焦油塑料防水油膏均為炎夏不流淌、低溫柔性好、黏結力強、彈塑性好、防水防滲性強、老化緩慢、有一定的耐酸堿耐油能力。其技術性能見表1和表2。

表1 聚氯乙烯（PVC）膠泥防水油膏

表2 焦油塑料防水油膏

鋸末瀝青的制作工藝為將瀝青放入平底鍋中，用火加熱至瀝青熔化，再加入鋸末炒拌均勻（鋸末瀝青不可炒焦）。然后將炒拌好的鋸末瀝青充填在清整好的伸縮縫內壓實。另一種是將鋸末瀝青炒拌均勻后，放入按照設計尺寸制作好的木材模具中，壓實成條形后，運至工地，直接壓入縫內待用。

瀝青砂漿的制作為將瀝青碎成小塊，放在鍋內均勻加熱，不斷攪拌，直至加熱到140℃～160℃，然后按瀝青∶水泥=1∶4配制，攪拌均勻即可。

水泥鋸末砂漿的制作為：韶山灌區是將水泥、無木花的鋸木灰按重量比水泥∶鋸木灰=1∶3，加水拌和至手捏成型不散。甘肅省景電二期工程木屑水泥比例為4∶1。

陜西省水利農業綜合開發辦，與西安三聯防水材料公司合作，開發出JS-18防水卷材，經過異形加工成的專用止水帶，埋設于伸縮縫內，取得了較好的止水效果。防水卷材物力學性能見表3［2］。不同環境下防水卷材性能見表4。

表3 防水卷材物理力學性能

表4 不同環境下防水卷材性能

用于渠道伸縮縫的止水材料是一種異型止水帶。

3 伸縮縫的填充

伸縮縫的填充的步驟如下:①將伸縮縫內的泥土，雜物清理干凈，必要時用噴燈烘干。②用PT砂作填充材料時，首先配制PT砂，然后將PT砂嵌入縫中，迅速搗實。③用瀝青砂漿、PT膠泥、瀝青油氈、聚氯乙烯膠泥等熱灌施工時須在縫壁上涂上一層用瀝青與柴油混合物的冷底子油，使它與混凝土更好粘結。④熱灌焦油塑料膠泥施工時，用煤爐架鐵鍋熬膠泥，溫度達140℃后用小火熬制，不停攪拌，先灌渠道弧底，再灌邊坡，邊坡需灌2～3次，直至設計厚度為至。

在江蘇省南通市，由于是高沙土地區，混凝土防滲渠道因地基不穩定出現大量縱向變形和渠基的熱脹冷縮，現澆混凝土整體出現裂縫，造成了防滲渠道坍塌，崩潰等嚴重破壞現象，為此研究了一種整體現澆混凝土渠道變形縫施工方法，即沿渠道設立伸縮縫和變形縫，伸縮縫8 m～10 m設置，在施工中預埋木條，待混凝土凝固后取出木條，在縫中用改性802型塑料油膏嵌填，變形縫8 m～10 m設置，是在防滲渠道澆筑完成后，用切割機切割防滲層2/3的厚度，縫寬3 cm，然后澆注熱瀝青填實。切割時間要控制在混凝土凝固初期，抗壓強度6.0 MPa～12.0 MPa。該方法施工的現澆混凝土，兩年來基本未發生裂縫，防滲效果很好，可在類似地區借鑒。

甘肅省景電二期工程渠道伸縮縫原設計為下層4 cm厚聚氯乙烯膠泥，表層2 cm厚100#水泥砂漿封口，施工一年后，封口砂漿大部分脫落，個別渠道伸縮縫兩側混凝土板鼓起，這是由于縫內砂漿不能滿足溫度變化時混凝土伸縮要求引起的，經反復研究后改為下層3 cm厚的4∶1木屑水泥，表層用2 cm厚的膠泥封口，施工后，運行十年，渠道伸縮縫良好，夏季膠泥鼓脹，充滿灌注時預留的1 cm縫，與渠道坡相平；冬天冷縮陷進1 cm，保持原灌注位置。整個伸縮縫內膠泥與混凝土預制板粘接密實，無漏水。

景電二期工程伸縮縫的施工工藝為：

（1）聚氯乙烯膠泥指標［3］：延伸率（cm），25℃時大于 3，-17℃時大于0.3，與混凝土的粘結強度≥1.5 kg/cm2，耐熱性80℃時在45℃斜坡上不流淌，在-20℃時不硬脆，不開裂，比重1.13 kg/cm3。

（2）①將膠泥切成10 cm×10 cm大，3 cm～6 cm厚的塊，放入平底鍋內，緩慢加熱，不斷攪拌，鍋內膠泥溫度控制在120℃左右，保持膠泥不鼓泡，不冒黃煙，濃煙，以免膠泥碳化。為防止個別不熔化的硬塊灌縫時堵塞流淌，采用10 mm×10 mm的濾網進行過濾。②將縫內泥土、雜物剔除，填入3 cm的木屑水泥，木屑水泥比例為4∶1，縫內清掃干凈。在伸縮縫上粘貼大約20 cm寬的厚紙，用廢水泥袋裝土壓進縫內1 cm，將熔化好的膠泥從渠邊兩側灌入，1 h后清除土袋，扯去廢紙。

4 結束語

隨著科學技術的發展，渠道混凝土防滲伸縮縫的填料和工藝也在不斷發展變化，更多更新的技術和材料應用于混凝土渠道防滲的要求中去，如在河南省新鄉市推廣使用的改性802型塑料油膏和冷嵌施工方法，高寒地區采用的聚氨酯砂漿嵌縫和苯板填充料型式都有很廣闊的發展前景。但本文技術方法作為規范推薦的一項技術具有一定的廣泛實用性，是減少渠道輸水損失的重要途徑，是發展節水農業不可缺少的技術措施。

［1］SL18-2004.渠道防滲工程技術規范[S].中華人民共和國水利部2004,06

［2］李敬瑋，郝巨濤.彈性聚氨酯填縫止水密封材料的研究[J].水利水電技術，21305，(11):93-95.

［3］姚治邦.建筑材料實用配方手冊[M].南京:河海大學出版社,1991.