塔里木河流域治理項目混凝土板渠道填縫材料的應用

喻少平

（喀什葉爾羌河勘測設計院，新疆喀什844700）

塔里木河流域治理項目混凝土板渠道填縫材料的應用

喻少平

（喀什葉爾羌河勘測設計院，新疆喀什844700）

本文通過對塔河治理項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用、運行效果進行分析，總結出不同嵌縫材料的使用情況對塔河流域的同類渠道具有指導意義。

伸縮縫；嵌縫材料；聚氨酯；瀝青砂漿；聚氨酯砂漿

1 引言

根據防滲渠道設計規范要求，剛性材料防滲層和膜料防滲的剛性材料保護層均應設置伸縮縫，以適應氣候變化和地基變形而引起的防滲層（或保護層）的變形要求。伸縮縫的形式根據渠道規模、對防滲效果的要求、渠基有無凍脹性、濕陷性、施工條件和運行條件等因素進行設計。在實際工程中，對預制板襯砌的小斷面渠道，一般用低標號水泥砂漿填平伸縮縫，以求節省費用。對于現澆混凝土板襯砌的渠道，依據規范按照一定間距設置伸縮縫，縫寬2～3c m。塔河治理工程混凝土板渠道應用過多種填縫材料，不同材料各有優劣，下面對其進行簡要分析。

2 填縫材料應用情況

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計中應用。夏馬力渠道設計流量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，也可以為了節省投資嵌填背襯材料，其結構型式如圖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：一是控制嵌填密封材料的深度，以節約用材，二是使密封材料與底部基層脫開，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低廉的特點。

圖1 瀝青砂漿填縫結構型式示意圖

通過對建成后的渠道進行觀察發現，填縫材料有裂縫、鼓脹現象，部分斷裂脫落。分析原因主要是由于瀝青為熱塑性材料，粘度、延度隨溫度變化而變化，在儲運和使用過程中受到空氣、陽光、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，內部產生復雜的物理化學變化，導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，瀝青現場加熱時溫度較難控制，且加熱瀝青污染也嚴重，瀝青加熱時間越長，將來老化程度也越嚴重，這一工序控制不好，導致瀝青砂漿填縫存在施工質量隱患。

2.2 焦油塑料膠泥

塔河治理項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，材料會流淌出來，不易將縫灌滿，對板面污染大，因此施工難度大，施工緩慢，質量難以控制。在垂直面和斜面上由于溫度稍高會軟化流失，材料浪費也大，故沒有大范圍應用。由于塑料膠泥填時溫度過高會造成背襯材料變形，一般不設背襯材料，其結構型式如圖2所示。

圖2 焦油塑料膠泥填縫結構型式示意圖

2.3 聚氨酯

隨著止水填縫材料的發展，塔河治理項目自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計的標準設計，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）所構成的雙組分反應型嵌縫材料。

葉城縣烏吉熱克支渠節水改造工程等一大批分縫材料選用了聚氨酯填縫，其結構型式如圖3所示。聚氨酯密封膏具有常溫作業、可灌性好、施工方便、高溫不溢出、低溫不脆裂、止水效果好等優點。材料的物理力學指標見表1。

表1 聚氨酯防水材料的主要技術指標

圖3 聚氨酯填縫結構型式示意圖

施工及使用中要注意的主要的問題是在施工之前，應用簡單的方法進行粘結試驗，以檢查密封材料及基層處理劑是否滿足需求。試驗時，以實際粘結體或飾面試件作粘結體，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，置于現場固化。待固化后，用手將密封材料條揭起，當密封條拉伸直到破壞時，粘結面上仍留有破壞的密封材料時，則可認為密封材料與基層處理劑粘結性能合格。材料合格后使用基層處理劑對嵌縫涂刷。使用基層處理劑的目的是提高密封材料與粘結體之間的粘結性，對表面疏松、強度低的粘結體，基層處理劑滲透進去，還可提高基層強度，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。基層處理劑干燥后應立即嵌填密封材料，干燥時間一般為20～60m i n。

聚氨酯作填縫時，嵌縫的寬度控制為20～40m m，深度為寬度的0.5～0.7倍。施工時必須把甲、乙組分按規定配合比準確計量，并充分攪拌均勻后才能使用。配料時，甲、乙組分應按重量比1∶3準確稱量，然后倒人容器內進行攪拌。人工攪拌時用膩子刀充分混合均勻，攪拌過程中，應防止空氣混入。采用機械攪拌應選用功率大、旋轉速度慢的機械，以免卷入空氣。攪拌直至色澤均勻一致為度。為節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，圓形的背襯材料其直徑應大于接縫寬度1～2m m左右，由于接縫尺寸施工時難免有一些誤差，不可能完全與要求的形狀相一致。因此，在選用背襯材料時，要備用多種規格的背襯條，供施工時選用。

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比例精確計量，在拌料桶中充分攪拌均勻，將拌好的聚氨酯和干砂按重量比4∶6比例配合，并充分攪拌均勻后即可使用。填縫結構型式如圖4所示。

圖4 聚氨酯砂漿填縫結構型式示意圖

該材料柔性變形和粘結能力強，與混凝土板粘結牢固。瀝青砂漿雖然造價低，但延伸度小、脆性大，在負溫下極易與混凝土板拉開和斷裂。聚氨酯砂漿雖然造價略高，但能常溫操作、高溫不發粘、低溫不發脆、粘結強度大，具有較好的密封性（防止粉細砂進人縫內）、防水性、可灌性，耐熱、耐寒、耐老化，在嚴寒和高熱地區均可使用，且無毒無污染，綠色環保，有利于水質和環境保護。經綜合比較，聚氨酯砂漿具有很高的性價比，工程效益明顯。由于其造價相對聚氨酯更低，聚氨酯砂漿填縫已成為最常用的填縫材料。

3 結語

一些發達國家非常重視伸縮縫的質量，有些工程伸縮縫的造價甚至超過了渠道工程本身的造價。目前美國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，以保證其在高溫時不流淌或被擠出，低溫時不開裂，另外還必須與混凝土基面有良好的粘結，以保證在變形時粘結面不被拉開。通過不斷的工程實踐，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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圖4 絕緣接頭接口密封示意圖

4 應用效果

本成果已經在大伙房輸水二期工程分支管線上得到了應用，徹底解決了PCCP管道陰極保護的絕緣件的絕緣、密封及安裝問題。應用驗證本成果成熟可靠，具有先進性、實用性和易于推廣性的特點，填補了國內該領域應用技術空白，還將在遼寧省重點輸水工程308km的PCCP輸水管線上進行應用。

5 結論

通過采用大口徑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，而且生產制造簡單，省去絕緣法蘭及附屬設施，提高了生產和安裝功效，大幅度的降低了工程造價。另外由于絕緣和密封性能的提高，大幅度的減少了運行期間的維護工作，提高了供水質量。

本研究成果的應用與推廣在顯著提高PCCP輸水管道工程耐久性、滿足大型工程連續施工的要求以及節約工程造價等方面做出了巨大的貢獻，具有較大的間接經濟效益。

參考文獻

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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，高級工程師。