渠道襯砌工程中混凝土板裂縫處理技術探索

胡韓臣 易思遠 趙成南

(湖北省引江濟漢工程管理局，湖北 武漢 430000)

引江濟漢工程作為本文研究的主要案例，本文針對于這一案例進行分析，原因在于這一工程使用了渠道襯砌工程建設方式。在這一工程持續使用的過程中，難免出現混凝土板裂縫，因此選擇這一案例非常合適。

1 案例概況

引江濟漢工程采用明渠自流結合泵站抽水的輸水型式，引水干渠與沿線河流、渠道的交叉工程根據地形、水位等條件，采用平交、立交和平立交結合型式，與沿線公路、鐵路交叉工程全部采用跨渠橋梁型式。

引江濟漢工程主要項目包括。渠道工程、河渠交叉建筑物、進出口控制工程、進口段110kV線路、機電設備安裝、金屬結構安裝、安全監測、房建工程、水保工程、環境保護工程、綠化工程等。本文主要針對于引江濟漢工程的土建工程進行分析，而引江濟漢工程的土建工程由引水干渠、進出口控制工程、跨渠倒虹吸、路渠交叉及東荊河節制工程等建筑物組成。工程沿線各類建筑物共計106座，其中引江濟漢干渠各種水閘9座，泵站2座，船閘2座，倒虹吸28座,公路橋30座，鐵路橋1座，機耕橋24座；東荊河節制工程各類水閘5座，橡膠壩3座，交通橋2座(另目前在建的有棗潛高速橋、蒙華鐵路橋、207國道改造橋、農高橋、跨海子湖大橋)。引江濟漢工程的機電設備安裝主要涉及泵站、節制閘、分水閘、倒虹吸、出水閘等沿線所有建筑物，共有啟閉機設備105臺套，進口段泵組設備6臺套，清污機設備13臺套(專用清污機8臺套，移動式5臺套)和駁岸起重機設備2臺套。

引江濟漢干渠全長67.23km，進口渠底高程26.20m，出口渠底高程25.00m，干堤渠底縱坡1/33 550，渠底寬60m。渠道在拾橋河相交處分水入長湖，經田關河、田關閘入東荊河。干渠設計引水流量350m3/s，最大引水流量500m3/s，進口泵站近期設計流量為200m3/s，遠期設計流量為250m3/s；補東荊河設計流量100m3/s，加大流量110m3/s。引江濟漢干渠內坡坡比1∶2～1∶4，外坡坡比1∶2～1∶3。

站在價值上來說，引江濟漢工程初步設計批復的工程靜態總投資為61.69億元(不含通航工程投資)，屬于我國的一項大工程，將會涉及到城市、農村、城鄉結合部等等多處改造，因此有必要保證工程質量，避免由于工程質量出現后需返工問題，這將會極大的影響工程實際使用。

2 渠道襯砌混凝土裂縫產生的原因與分析

作為渠道中砼襯砌建設的重要工程，在施工過程中首先必須就渠道開裂所形成的影響因素展開分析和探討?，F澆砼渠道在襯砌施工后所產生的裂縫既有一般砼施工裂縫的共性，同時又有不同于一般大體面積砼裂縫的突出表現。裂縫一旦出現，就很難通過結構力的方式來自我愈合。通過對施工經驗進行剖析之后可以看出，由于南北方向的渠道在陰陽二坡上均會遭遇日照、風吹，而同時受到各種因素的影響也處于一致狀態，所以陰陽兩坡裂縫情況也基本類似。針對于這一情況進行分析之后可以發現，裂縫出現的原因在于水泥使用之后很多時候會受到外界環境的影響，在不同條件下，水泥還會出現不同的裂縫，這些裂縫的背后都有約束應力的存在。而在渠道襯砌在澆灌施工的過程中，由于混凝土屬于一種薄壁加工材料，因此會存在很大的抗壓強度能力。但是這種材料很多時候構件強度相對比較低，適應拉伸變化以及不平衡變化的能力也都比較差。在實際分析的過程中可以發現，在渠道施工過程中，容易產生以下幾種類型的裂縫。

2.1 塑性收縮裂縫

塑性收縮很多時候是指水泥在澆筑以前，表層因為鋼筋混凝土失水速度過快形成的裂紋，這一裂紋通常出現于混凝土表層，形態規范但長短不一，互相之間也不太相連，并且這一裂紋顏色也較淺，通常在混凝土澆注后二小時以內發生。這類裂紋產生的因素在許多時候都與溫度、風力、土壤潮濕程度之間直接相關，同時也由于施工者在水泥澆筑以后未能及時用塑料薄膜遮蓋并保濕，這使得水泥長期受到風吹或日曬，表層的水泥蒸發速度過快，在許多時候由于混凝土強度無法抵抗拉伸應力從而形成裂紋。使用渠道邊坡的澆筑方法襯砌砼，在許多時候都會受到自重的作用和影響，從而造成砼下滑并形成拉力破壞。

2.2 干縮裂縫

干縮性裂紋很多時間發生在水泥養護完成以后一段時間或者水泥施工完成以后的半個月以內，這一類裂紋發生之后很多時間處于表面化裂縫，裂紋內部相互交錯且缺乏規律性，呈現出不均勻分布情況，裂縫表面呈現出短向分布，而之所以產生裂縫，主要原因在于建筑混凝土內部水分揮發出現差異而產生變化，因為建筑混凝土結構在很多時間接受了天氣的直接干擾，表層水分損失過大，變化也很大，而室內相對濕度變動較小，變化也較小?？梢哉f明較大的表層干縮性變化引起了水泥內部結構約束，更容易形成很大的拉應力而形成裂紋，相對來說空氣潮濕度比較低，所以混凝土體干縮越大，那么表層干縮性裂紋也越易發生?；炷粮煽s一般和鋼筋混凝土結構的水灰比、砂漿成分、砂漿劑量、集料顆粒特性與用量、混凝土外加劑用量等因素相關。許多時候水泥具有三大一小的特性，也即混凝土用量大、水泥用量大、砂率大、砂石劑量小，但遭遇高溫水化熱、高氣溫比、高風力、低相應溫濕度比較等特性，水泥易形成干縮性裂紋，這就形成了一個工程質量通病，特別是板類構件以及較薄的平面水泥構件。

2.3 沉陷裂縫

許多時候在渠基換填法處，沉陷收縮開裂相當普遍，特別是在高填方和施工位置不穩的地方，會發生較大的貫穿性沉陷收縮開裂，這一裂縫很多時候上下或者左右都會出現一些錯距。而形成這些裂縫的根本原因就在于混凝土結構下的地面和墊板擠壓不勻，局部還會產生松軟土基，出現渠道填方等預下沉的嚴重缺陷。

3 渠道襯砌混凝土裂縫的預防

因此，針對于水泥裂縫的一般防治措施是:首先采用干燥性數值較小的硅酸鹽或是一般硅酸鹽混凝土，然后則是要嚴密的限制水灰比，最后再加入高效減水劑來提高混凝土坍落度以及和易度，從而降低混凝土以及水泥的總體用量。再次則是要求在渠道的模筑襯砌完以后必須及時做好割縫，防止砼表面產生裂紋，并且在施工現場還必須提供足夠的橡膠薄膜、草簾子、大桶以及相應的養護材料，并且渠道襯砌式在施工一次以后也要保養一次。最后，則是對于松軟土填筑物地基需在上面澆注砼，還需要做好必要的夯實和地面強化處理，并且對于下面是保溫板的，還必須注意連接的緊密狀態，避免出現局部下沉。

3.1 渠道裂縫處理

在這一流程中，必須針對裂紋的長度、裂紋的分布數量、材料的各種特點，采取不同的處理方式來對裂紋加以解決。通過修復以后，裂縫能夠保持結構自身的完整性和防水抗滲的特點，在本文選取的案例施工當中，采取了表面涂層、挖溝嵌縫、拆除重新澆注砼等方式。

3.2 表面涂抹處理

對裂縫寬度小于等于0.2mm的裂縫，可進行向混凝土基滲透結晶型防水材料，從而實現表面處理，這些處理方式一方面既能夠提高原有水泥材料的穩定性，同時又能夠利用防水材料的滲漏效果，增寬表面分析，從而實現了工程防水的目的和效果。對于裂縫寬大于0.2mm，或等于0.4mm的縫隙，可以涂抹混凝土基柔性防水材料進行處理。

3.2.1 材料性能及原理

水泥基滲透結晶型防水工藝屬于一類剛性的防水材料，具備呼吸性能、防水功能的永久性以及獨特的自恢復能力，安全并且沒有毒素。在和水進行化學反應以后，將材料當中存在的生物活性物質，透過化學載體往水泥里面進行滲入，在水泥當中產生了不溶于水的結晶體，并填塞了毛細小孔洞道，讓混凝土形成防水性能。

和一般的水泥砂漿比較之后，水泥基滲透結晶型防水工藝具備了強烈、高韌性、高粘結性、耐酸堿性能、抗滲透性、溫度穩定等優點。再經過自然蒸發和水化反應，可以干燥形成粘結良好、柔軟、緊密的建筑保護薄膜，進而實現了建筑防水的目的和要求。

3.2.2 施工方法及要求

首先針對水泥基滲透的結晶型防水工藝而言，首先就必須對防水工程的基礎面材料做好預處理，而這一過程中大致的工藝流程就是去除浮塵、浮漿、油脂等，而在清洗完畢以后，還必須鏟除基層空鼓、疙瘩、起皮等情況，把表層材料打磨粗糙之后，才能通過水來完全浸濕防水基層。其次則是要配制料漿，而這一過程也是要按照體積比水泥基滲透結晶型防水材料∶水=5∶2，使用這一比例進行配置。在拌和均勻以后，水必須在25min以內全部用完，且所用過程中不能進行二次加水，料漿用量則是需要使用干粉。再次也是要求在裂縫長度低于0.2mm的裂縫混凝土表面進行噴涂，將涂刷區域細分為裂縫兩邊10cm范圍之內，每次涂抹厚度需要達到1mm。接下來則是保養工作，在涂料沒有被灑水破壞的時候進行保養，主要以噴涂水霧層為主，主要保證涂料的高濕度，需要保證養護3d以上。養護的過程中，最首要的目的就是能夠促使防水涂料的硬度盡快體現，避免裂縫，從而達到良好的水分滲透。最后的要求也就是建筑環境溫度，在這一過程中建筑環境溫度要求不得小于5℃，不得超過40℃。

其次則是水泥基礎柔性防水工藝。這一材料在應用的過程中，第一需要水泥基礎柔性防水工藝涂抹之前，基礎混凝土強度不需要小于設定值的八成；第二則是要求水泥基礎應該保證均勻、牢固、干凈，一旦有油污或是裂縫，也是應該及時加以清理和修復；第三是在澆筑前后，基礎表層應該基本保證干燥，在沒有大面積的潮濕狀況下，應該做到即刻澆筑；第四在水泥基礎柔性防水工藝實施配比的過程中，則是需要使用砂漿剪板機或者手提電鉆來進行攪拌，并且這種攪拌的時間需要比一般的水泥攪拌時間快兩分鐘左右；而第五則是需要在縫隙二側10cm范圍當中完成二次涂抹，并且厚度保證在2cm以內，所涂刷的表層也需要保證壓實、抹平；第六是需要在混凝土基柔性防水材料完全凝固之后，完成自然的保養，并且保養溫度需要保持在不小于5℃。當沒有達到完全硬化狀況時，則禁止再加以保養或是直接被雨水沖洗。

3.3 鑿槽嵌縫處理

3.3.1 材料性能

雙組分聚硫密封膠，是由液態聚硫膠為基材配制而成的常溫下雙組分密封膠粘劑，這一封閉膠粘劑對于金屬和水泥材料具有優異的粘附特性，能夠在不斷伸縮、震動、氣溫變動等情況下保持良好的氣密性和保溫性能，同時耐久性也相對較好，在明溝砼澆筑的處理過程中，聚硫密封膠也屬于渠道建筑特有的填縫處理材質。

3.3.2 施工方法及要求

首先，針對于混凝土基柔性防水材料進行了分類，在應用這一材料時，第一必須順著裂縫的走向挖成一條寬25mm、深38mm的槽溝，槽溝深度約為槽溝長度的1.5倍左右；第二則是必須去除裂縫當中的污垢與污物，并通過潔凈的壓力水流來徹底沖刷、濕潤，確保在施工表面保持清潔和潮濕的狀況；第三則是必須將內粉和液料按照5∶1的配比，壓成厚質膏狀；第四則是必須將混合之后的水泥砂漿按進溝槽中壓實，同時為了保持表面的平整度，當初次攪拌的混凝土具備了一定硬度以后必須及時加以找平與處理；第五點則是必須在建筑溫度超過5℃或者小于40℃的條件下進行施工，而攪拌之后的水泥也是必須在20min以內用完。

其次，也是需要針對于聚硫密封膠的使用情況加以分析。第一是在使用過程中必須順著裂紋的走向鑿成一條寬為25mm，深為38mm的溝槽，槽深必須為溝寬的1.5倍；第二是要清理縫里的污垢及污物，保證縫隙內部處于干燥狀態；第三則是要把攪拌好的雙組分底液噴撒到被沾的物體表面上，然后干燥成膜；第四是要按照商品的實際規定配合比，把兩部分進行相互攪拌，以取得顏色均勻無色差的狀態，并填平密封處，同時進行壓實。

4 結 語

在砼構件施工當中，裂紋屬于一個十分普遍的現象和問題，這一問題的存在不但會削弱建筑物的抗滲能力，同時也會影響建筑的實際應用功能，最后還會削弱混凝土的耐久性，影響建筑的整體承載能力。所以在未來必須對水泥開裂加以仔細研究，并區別處理，特別是在這一處理過程中必須結合實際，采取恰當的方式加以解決和限制。在建筑施工當中，必須采取各項保護措施來防止開裂問題，確保建筑材料及其結構的實際應用狀態。