渠道衬砌混凝土缺陷处理

1、渠道衬砌混凝土缺陷处理河北省水利工程局 王乃超 高级工程师河北省水利工程局 聂欣岩 高级工程师渠道衬砌为大面积薄板混凝土结构，在硬化过程和硬化后会因混凝土干缩、温度变化及地基沉降等产生不同程度的裂缝。从施工过程上讲，裂缝的产生与混凝土衬砌时的施工环境、削坡的质量、混凝土养护及切缝时间的掌握等因素有关。1裂缝处理渠道裂缝处理的各种材料必须为专业厂家生产的合格产品，并提供有检测资质单位的无毒、无公害及各种性能检测报告。渠道衬砌混凝土裂缝分类及处理：1.1 缝宽 0.2mm的裂缝。一般采用涂抹水泥基渗透结晶型防水材料进行表面处理。水泥基渗透结晶型防水材料是刚性防水材料，与水作用后，材料中含有的活性化

2、学物质通过载体向混凝土内部渗透，在混凝土中形成不溶于水的结晶体，填塞毛细孔道，从而使混凝土致密防水。水泥基渗透结晶型防水材料主要性能：水泥基渗透结晶型防水材料具有呼吸性、防水作用的永久性和自修复能力；是无毒、无公害的经国家的卫生、健康、环保部门的检验为无毒，可安全的用于接触饮用水的混凝土结构工程；施工操作简单，可采用干撒、涂刷和喷涂等工艺操作。水泥基渗透结晶型防水材料的性能详见表6-12。表1-1 水泥基渗透结晶型防水材料的性能参数表试验项目指标凝结时间初凝，min20终凝，h24强度MPa抗折，7d2.8抗压，7d12湿基面粘结（28d）强度，MPa1.0抗渗压力（28d）MPa0.8第二次

3、抗渗压力，56d，MPa0.6抗渗压力，28d，%200表面涂抹水泥基渗透结晶型防水材料施工要求：（1）基面处理：a除去浮尘、水泥浮浆、油垢和油脂等杂物，并用水冲洗干净；b空鼓、疙瘩以及起皮等疏松部位，将其铲除，并用水冲洗；c若表面较光滑，用钢丝刷、砂磨机等工具将其表面打磨粗糙后，用水冲洗；d必须用水充分浸水基面，而不仅仅是表面湿润；e表面处理时不能用酸液。（2）浆液的制备根据待涂面积，确定水泥基渗透结晶型防水材料用量并称量。按体积比，水泥基渗透结晶型防水材料：水=5：2确定用水量，用水量受环境天气影响，实际所配浆液应以便于涂刷为宜。先将粉加入桶中，再加入水，采用机械搅拌器，搅拌约三分钟（搅拌

4、均匀充分，无结团、无干粉；搅拌开始时感觉较稠，不可加水，加强搅拌后浆料会产生变稀现象）。在使用过程中料液应不时搅动，每次混合的浆液应在30分钟内用完，使用过程中不得二次加水。浆液用量：以干粉计约1kg/m2。（3）在缝宽0.2mm的裂缝混凝土表面上直接涂刷，涂刷范围为裂缝两侧各10cm，涂刷一遍，厚度约1mm。（4）涂刷方法：将每次所拌料均匀涂刷到基面上。涂刷的工具是专用的半硬毛刷，采用圆形轨迹的方式涂刷，避免出现漏刷。（5）养护：养护的目的是促进防水涂层的强度尽早体现、防止开裂、更好的渗透。养护以喷洒水雾为主，当涂层固化到不会被洒水损坏时养护就可以开始，每天喷洒水雾至少3次（当天气炎热干燥时

5、，增加喷洒次数，以表面湿润为准），并应采取遮荫措施。连续喷洒养护3天以上。养护期间严禁采用不透气的材料直接覆盖在涂层上。禁止用污水、压力水养护涂层，也不得用水浸泡养护。（6）施工环境：施工环境温度不宜低于5，不宜高于40。1.2 0.2缝宽0.4mm的裂缝。进行涂抹水泥基柔性防水材料进行表明处理。水泥基柔性防水材料含聚合物乳液，具有良好的延伸性能抵抗建筑物沉降、热胀、冷缩等造成的位移变化；通过自然蒸发和水化反应干燥成为粘性良好、柔性、致密的防水涂膜，达到防水的目的。水泥基柔性防水材料主要性能：由高分子聚合物、矿物粉体、水泥、石英砂为主要成分，并加入多种改性助剂配制而成。具有较好的抗渗性能，具有

6、优良的弹性和较好的粘结和防裂性能。采用100%固含环保聚合物作为改性成分，无溶剂挥发，为环保型产品。具有高强度、高韧性、高粘结性和优良的耐酸碱性、抗渗性及低固化特点。环保型水泥基柔性防渗材料的特性表见表6-13 表1-2 环保型水泥基柔性防渗材料的特性表检验项目计量单位环保型水泥基柔性防渗材料拉伸强度（28d）MPa60.5拉伸弹性模量（28d）GPa2.20断裂伸长率（28d）%2.5弯曲强度（28d）MPa81.3压缩强度（28d）MPa79.6表面涂抹水泥基柔性防水材料施工要求：（1）水泥基柔性防水材料涂抹前，基层混凝土强度不应低于设计强度的80%；（2）基面应平整、坚固、洁净，无浮沉杂

7、物，不得有疏松、凹陷处；如有油污、空洞等要进行清洗、修补处理；（3）施工前，基面要保持基本干燥，无大面潮湿时即可施工；（4）水泥基柔性防水材料的搅拌必须用砂浆搅拌机或手提钻配以搅拌齿进行现场搅拌，不能采用人工拌和。拌和时间比普通砂浆要延长23分钟，最好先预搅拌2分钟，净置2分钟，再二次搅拌2分钟以便充分搅拌均匀。一次不要搅拌太多，根据抹灰速度进行搅拌，搅拌好的砂浆要在2个小时内用完；（5）施工要采用人工抹面方法，在裂缝两侧各10cm内涂刷。涂刷一遍，厚度2mm，表面应压实、抹平；（6）养护方法与水泥基渗透结晶防水材料养护方法；（7）未硬化的水泥基柔性防水材料应注意保护，不得使其挫伤、损坏、不得

8、上人踩踏。若破损应及时修补；（8）水泥基柔性防水材料的平均厚度应符合设计要求，最小厚度不得小于设计值的85%。1.3 缝宽0.4mm的裂缝。进行凿槽嵌缝处理，嵌缝材料为水泥基柔性防水材料或聚硫密封胶。嵌缝用水泥基柔性防水材料施工要求：（1）使用开槽工具，沿裂缝方向造成一个宽25mm、深38mm的“U”型沟槽，根据裂缝实际情况可以稍有区别，但应满足槽深为槽宽的1.5倍。但不要造成“V”型沟槽。（2）清除缝内的污物及杂质，用清洁的压力水彻底冲洗、湿润。确保施工面干燥、潮湿。（3）配合比（重量比）配制：粉液：液料=5：1的比例混合成厚质膏状。（4）拌和时应先把粉料和液料充分搅拌均匀，搅拌时间应在5分

9、钟以上（使用电动搅拌器），搅拌至无干粉为止。干燥和夏季时可加入少量的清水，加水量不能超过总量的1%。（5）将拌和好的防水浆填入槽内压实，为确保表面的平整度，在初凝具有一定的强度后应立即进行找平，先用泥刀铲除高出平面的材料，再在表面用抹刀用力来回批刮几次。（6）施工环境温度不宜低于5，不宜高于40。（7）养护：同水泥基渗透结晶防水材料养护方法。嵌缝用水泥基柔性防水材料的性能详见表6-14表6-14 嵌缝用水泥基柔性防水材料的性能表检验项目计量单位指标拉压强度（28d）MPa25抗折强度（28d）MPa8.0粘结强度（28d）MPa2.5抗渗压力（28d）MPa2.0聚硫密封胶的开槽施工同上，具体

10、配置、混胶和注胶工艺参照聚硫密封胶施工工艺。1.4 对于单块混凝土抬动达1cm以上且有多处裂缝的应考虑拆除，拆除后对基础的冻胀层清除，更换与原介质相同的材料，压实度达到设计指标后重新浇筑混凝土；抬动达1cm以上但裂缝较少，且裂缝危害不大的时候对裂缝处理。具体情况现场确定。2冻融2.1混凝土冻融破坏的影响因素 试验研究和工程调查结果表明，混凝土冻融破坏受许多因素的影响，诸如：孔隙中的充水程度、水灰比、水泥品种及集料质量、含气量、环境温度以及反复冻融的次数等。其中充水程度是影响混凝土抗冻性的主要因素。冻融破坏的原因较为复杂，从施工角度看渠道工程混凝土配合比、混凝土施工工艺及原材料质量等均对混凝土的

11、冻融破坏有不同程度的影响。2.2混凝土外加剂的使用对冻融破坏产生的影响有抗冻要求的混凝土一般应掺用引气剂，并控制混凝土拌和物达到一定的含气量，F150的二级配混凝土或一级配混凝土的含气量宜不小于4%或4.5%。混凝土含气量小易产生混凝土冻融破坏。采用复合防水剂或引气型减水剂，含气量偏小时，也易使混凝土产生冻融破坏。2.3粉煤灰质量对冻融破坏的影响粉煤灰烧失量较大，接近或超过8%上限值时，易对混凝土的耐久性产生影响。2.4砂率对冻融破坏的影响砂率主要受石子级配、砂子的细度模数、水灰比的影响。如果砂率不合适，混凝土的和易性会不好，尤其是砂率偏小时，混凝土容易出现振捣不密实、提浆困难等现象，可能导致

12、混凝土的冻融破坏。2.5施工工艺对冻融破坏的影响对衬砌混凝土出现的少量、小面积、点状冻融破坏的原因主要为施工过程控制不严造成，如渠道混凝土浇筑时，由于坡面被雨水冲刷或振捣收面不及时，存在现场施工人员在局部、小面积撒水泥、涂抹砂浆等进行收面的现象。对衬砌混凝土出现的延续较长的渠道冻融破坏现象，形成原因较为复杂。从施工工艺上分析，渠道混凝土机械抹面的施工时间以初凝前为宜。超过初凝时间后，渠道混凝土表面虽然看起来还有可塑性甚至有余浆，但是如这时再采用抹面机械强制整平、抹面，势必造成初凝混凝土受到扰动。容易导致混凝土本体与面层之间的结合能力受到损伤，形成隐形薄弱层面，一旦充水易遭受冻融破坏，产生成片起

13、皮现象。因此，渠道衬砌层面处理时机的掌握和采用适宜的抹面工艺十分重要，机械抹面整平应在混凝土初凝前及时进行，初凝后则只可人工压光收面而不可再采用抹面机强制抹面整平。3冻胀破坏渠道混凝土面板发生冻胀破坏的原因是渠基土发生冻胀，渠基土的冻胀与以下几个因素有关：1）寒冷地区的气温是否长期低于0；2) 基土中是否存在冻结的主体水份；3）基土的物理性质，主要包括土的颗粒组成等。按照土质的分类，粘土的冻胀破坏最强，其次依次降低的是粉质土、亚粘土和亚砂土。根据冻胀产生的原因，渠道衬砌工程施工中应注意以下几个问题：渠道填筑土方必须达到设计要求，土的密实度沿渠道断面各部位必须均匀一致，土的压实度和均匀性是影响基土不均匀沉降和冻胀的重要因素；砂砾料回填要严格控制，满足设计要求；渠床必须平整，严格控制衬砌板基层平整度，确保防渗表面的平整度，严禁土工膜褶皱，做好土工膜的搭接和固定，防止渠道内水分向坡内渗漏；保温板在铺设过程中力求拼缝严密，减少接缝；在铺设保温板和土工膜之前，建基面不得有积水。4非冻胀破坏混凝土配合比对非冻胀裂缝产生有较大的影响，施工中一般应从以下几个方面加强控制：4.1外加剂的选择渠道混凝土由于切缝时间不及时，易导致出现一些贯穿性裂缝，这主要是由于对混凝土的凝结时间掌握不好，而混凝土的凝结时间与使用的外加剂性