渠道混凝土質量缺陷及修補研究

□ 呂占彪（黃河工程咨詢監理有限公司）

1 質量缺陷產生原因

盡管在混凝土的攪拌、運輸、澆筑和養護等各個施工工序中采取嚴格的控制措施，渠道襯砌質量缺陷仍然存在，主要的質量缺陷有渠道襯砌混凝土平整度不達標、局部錯臺、麻面、孔洞、表層起皮剝落裂縫等。

1.1 混凝土平整度不達標

現場檢測設備不足；收面作業人員技能水平不足，責任心不強；質量管控人員過程管控缺失。

1.2 局部錯臺、麻面、氣泡

相鄰板面未順接，收面人員責任心不強；混凝土收面時間段未掌控，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前，表面因失水較快而產生的收縮。此類裂縫形狀規則長短不一，互不連貫，裂縫較淺，混凝土未終凝便會出現。特別是當外界氣溫高，風速大，氣候干燥時更易出現。主要原因是混凝土澆筑后未能及時噴灑養護液并用塑料薄膜覆蓋保濕，受風吹日曬，表面游離水分蒸發過快，混凝土的強度不能抵抗這種應力而產生裂縫。渠道邊坡澆筑襯砌混凝土，由于重力作用，混凝土下滑也宜導致面板產生拉裂。

1.3.2 干縮裂縫誘因

干縮裂縫多出現在混凝土澆筑完畢后的半個月左右，此類裂縫表現為表面性，縱橫交錯、無規律、分布不均，表面為多沿短邊方向分布。主要原因是混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形不同的結果：混凝土受天氣條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內部濕度變化較小，變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力而產生裂縫，相對濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產生。混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等有關。

1.3.3 沉陷裂縫誘因

沉陷裂縫常見于渠基換填處，高填方渠道和工程地質不穩定地區，呈較大的貫穿性沉陷裂縫，往往上下或左右有一定的錯距。其產生原因是混凝土下的基面或墊層壓實不均勻，渠道填方預沉降不夠。經分析原因主要有：主要管理人員、領導層質量意識不夠，各種預防措施落實不到位；切縫不及時，受大風、高溫惡劣天氣影響；坡腳齒槽保護不到位，切縫水在坡腳匯集，浸泡齒槽外側土層導致承載力下降，加之齒槽結構導致應力易集中；混凝土本身收縮；施工時混凝土布料銜接不到位；襯砌機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未到位，混凝土在早期允許受凍臨界強度之前受凍；混凝土表面出現較多泌水，未及時排除，使混凝土表層存在水汽泡且導致表面強度降低；混凝土澆筑后收面不及時，終凝后的混凝土反復擾動導致表面強度降低。

2 混凝土缺陷對結構的危害

明渠段混凝土襯砌板為大面積、薄板混凝土結構，混凝土因干縮、溫度、地基沉降及施工等因素，成型后可能會出現裂縫。一般情況下，最初基本為表面裂縫，基本不影響混凝土強度及工程使用，但如果不及時處理會發展成貫穿性裂縫。渠道襯砌板開裂后，外界水進入襯砌板，可能導致一系列其它病害的發生，比如混凝土板的凍融破壞、鋼筋銹蝕、堿骨料反應以及加深混凝土碳化深度等，而且當渠道輸水時，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，造成混凝土板沿裂縫鼓起、錯位甚至翹起，混凝土在裂縫產生之后，往往需要耗費大量的人力、物力、財力對其進行補強加固甚至重建。因此，以下就常用的混凝土缺陷修補措施進行介紹。

3 質量缺陷修補建議方法

在總結了中線工程多個標段質量缺陷處理經驗的前提下，提出如下質量缺陷修補建議方法。

3.1 混凝土平整度不達標

首先量測該部位混凝土厚度是否滿足要求，若滿足設計要求，則可采用打磨處理至平整度滿足要求，否則采用聚合物砂漿補平處理。

3.2 錯臺

采用打磨機對混凝土打磨處理，順水流方向坡比≥1:5；垂直水流方向坡比≥1:3。

3.3 麻面、氣泡

對于麻面，應清除松動碎塊、殘渣，直至母體露出密實面，將結合面處理干凈并灑水濕潤表干后，使用鐵抹子將聚合物水泥砂漿抹平處理。

修補氣泡密集區或單個直徑>10mm的氣泡時，應根據混凝土表面強度情況決定是否打磨。如混凝土表面密實，則僅對氣泡用鋼刷進行清孔，清除孔周邊乳皮和孔內雜物，結合面吸水濕潤表干潔凈后，用聚合物水泥砂漿或環氧膠泥將氣泡填補齊平；如混凝土表面強度低，應對混凝土表面進行打磨，磨至堅硬密實面后按麻面質量缺陷進行處理。

3.4 襯砌混凝土裂縫

縫寬<0.40mm的裂縫，清縫并潤濕表干后，使用毛刷在裂縫兩側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>1mm，并對表面壓實、抹平。

0.40mm<縫寬<1mm的裂縫，可根據各標段工藝試驗結果采用以下兩種方式之一：先對縫內涂刷結晶型水泥基，待表干后打磨混凝土表面，再次涂刷柔性水泥基，并對表面壓實、抹平。首先采用柔性水泥基涂料填縫，然后在裂縫兩側及端部涂刷水泥基。涂刷一遍表干后再次涂刷，涂刷總厚度應>1mm，并對表面壓實、抹平。縫寬>1mm且走向較規則的裂縫，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度判定襯砌混凝土實體強度是否滿足設計要求，若滿足設計強度要求，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面。

量測混凝土總厚度若不小于設計厚度時，可使用磨光機進行表層磨光處理。混凝土總厚度若小于設計厚度，則用水沖洗并充分浸透基面，待基面表干后對結合面涂刷界面劑，然后視凍蝕剝離深度用高于混凝土強度一個等級的聚合物水泥砂漿或細石環氧混凝土進行處理。

以下情況建議拆除原混凝土面板重新澆筑：單塊混凝土板混凝土強度不滿足設計要求；受凍脹抬動達1cm以上且有多處裂縫混凝土。

4 結論與建議

通過調研南水北調中線工程中混凝土襯砌可能導致的質量缺陷，常見的有混凝土平整度不達標、局部錯臺、麻面、孔洞、表層起皮剝落裂縫，分析了這些缺陷產生的原因，并對其修補方法提出了建議，為今后大型渠道襯砌施工質量控制提供參考。