1、渠道衬砌混凝土面板裂缝处理摘要：本文介绍了南水北调渠道衬砌混凝土面板裂缝的处理方法与步骤对成果进行了分析，可供类似工程借鉴。 关键词：南水北调裂缝成因处理材料及方法 中图分类号：TU375 文献标识码：A 一、工程概况 南水北调中线工程从加坝扩容后的丹江口水库引水，沿线开挖渠道，经唐白河流域西部过长江流域与淮河流域的分水岭方城垭口，沿黄淮海平原西部边缘，在郑州以西李村附近穿过黄河，沿京广铁路西侧北上，可基本自流到北京、天津。工程自 2003 年 12 月 30 日开工建设以来，已历经 10 余年的建设，2014 年讯后也即将通水。 渠道衬砌设计结构：采用梯形断面，渠坡 1:21:3，渠底宽9.
2、5m20m，渠坡结构设计从下到上为：5cm 粗砂或砂砾石垫层、2cm3cm 保温板、复合土工膜、10cm 混凝土面板；渠底结构设计为：5cm 粗砂或砂砾石垫层、2cm 保温板（局部有） 、复合土工膜、8cm 混凝土面板。渠道面板分缝均为 4m4m。 二、裂缝情况及成因分析 混凝土面板施工中受天气、温度、养护、切缝时间等诸多因素的综合影响，局部混凝土面板出现长度不一的水平裂缝。通过裂缝的成因分析，按照南水北调相关的裂缝处理技术要求，制定有效的处理措施，防止渠道渗漏，确保工程安全。 原因分析：（1）收缩裂缝，混凝土浇筑后在塑性状态下发生的收缩。当表面水分向外蒸发时引起局部应力，当蒸发速率大于泌水速
3、率时，会发生局部的塑性收缩开裂。较低水胶比混凝土拌合物体内自由水少，矿物细粉和水化生成物又迅速填充毛细孔，阻碍泌水上升，因此表面更易于出现塑性收缩开裂。此类裂缝常出现在表面，形状规则长短不一，一般在浇筑后 2左右出现。在施工中因干燥、风速大时易造成收缩裂缝的出现。 （2）温度变形，混凝土硬化期间由于水化放热产生温升而膨胀，到达温峰后降温时产生收缩变形。升温期因混凝土模量还很低，只产生较小的压应力，且因徐变作用而松弛；降温期收缩变形因弹模增长，而松弛作用减小，受约束时形成大得多的拉应力，当超过抗拉强度（断裂能）时出现开裂。此外，不同温度区域热膨胀作用的差异，如混凝土中内部温度较高，产生较大膨胀，
4、而外部则收缩，因而在外表混凝土中将产生很大的拉应力，使混凝土产生裂缝。渠道混凝土面板下部的600g/两布一膜型复合土工膜及 5cm 厚泡沫板隔绝了混凝土面板和土体的能量传递和消除了混凝土与土体之间的约束力，这样混凝土面板的自由度变大，更容易温度变形。 （3）自生变形，自混凝土在没有温度变化，没有和外界发生水分交换，也不受力的条件下发生的表观体积变形称自生变形，自生变形时体积减小称自生收缩。混凝土发生自生变形的原因，是由于化学减缩水泥（及掺合料）和水发生水化反应绝对体积减小的现象。 （4）沉陷变形，因面板下基层压实不均匀，造成混凝土在受力或自重的情况下断裂。 （5）切缝不及时时因温度变形、自生变
5、形在应力约束部位产生裂缝。 本标段的裂缝大多在渠道衬砌后 23 个月内出现，我们认为是温度变形裂缝和自生变形裂缝。当渠道运行后，在水压力的作用，基础会有一定的变形，混凝土面板会受压受拉，因此先前的裂缝会不断发生变化，表面缝有可能加深成贯穿缝甚至形成新的贯穿缝，因此我们认为渠道混凝土面板裂缝采用柔性材料处理是适宜的，有足够的韧性适应裂缝的收缩变形，有足够的强度、耐久性防止水压力侵蚀。 三、处理材料 本工程裂缝处理采用河南省水利科学研究院研发的 HPC 水工混凝土涂膜防渗专用胶，具有高拉伸强度（不低于 4MPa，高达 8.5 MPa） 、高伸长率（不低于 450%） 、高粘结性（剥离强度不低于 1
6、6kN/m） 、高抗渗性（不低于 0.5 MPa） 、无毒性（急性经口毒试验） 、耐老化（暴晒无裂纹） 、施工速度快、可水中固化、涂层浅灰等优点。 HPC 高拉伸强度能承受更大水压力，抵抗外力的破坏。高伸长率能适应裂缝的变形，不至于把材料拉破坏。高粘结性能确保对裂缝的防渗密封效果，抵御水力剥离破坏。涂膜致密，强度高，能承受较大的静水压力。与混凝土颜色相近，施工能保持面板整体外观一致性。经中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所急性经口毒试验，属于无毒级，不会对水质造成污染。 HPC 主要力学性能指标 四、裂缝处理工艺 根据工程现场情况和材料性能研发出施工新技术，主要工序包括：骑裂缝两侧等距
7、离划线、线内磨槽、骑裂粘贴隔离胶带、涂刷专用底胶、分层填胶涂膜等，使用划线器、涂胶板专用施工工具。 1. 混凝土裂缝表面处理 1.1 画线：骑裂缝采用划线器画出与裂缝中心线等距离的两条标线，标线之间距离 6cm（即槽宽度） 。 1.2 磨槽：两线之间采用角磨机进行磨槽，槽深为 3mm5mm。 1.3 表面清理：磨槽完毕，槽内清理干净，无尘土。 1.4 粘贴隔离层：骑缝粘贴宽 510mm 聚乙烯隔离胶带。 1.5 粘贴胶带纸：沿槽口两侧，分别粘贴宽 5cm 左右胶带纸，裁去槽内部分胶带纸。 1.6 涂刷底涂剂：槽内涂刷专用 DT-2 底涂剂，涂刮均匀饱满，避免流淌，用量为 18g/m。 2. 涂
8、刮 HPC 防渗材料 第一道：按照约 150g/m 用量，按照 1:1 比例称量 HPC 甲、乙组分，混合均匀，放置 2050 分钟（视现场温度） ，均匀涂刮到槽内，填至约60%的槽深，表面发现气泡及时扎破处理。 第二道：待第一道指触不粘手时（约 80 分钟） ，涂刮第二道（按照80g/m 用量重新拌胶，拌合均匀后放置约 20 分钟） ，填至约 90%的槽深。 第三道：第二道涂刮约 40 分钟后，涂刮第三道（按照约 60g/m 用量重新拌胶，拌合均匀后放置约 20 分钟）至表平。撕去槽边胶带纸。涂膜无流淌，表面光亮无气泡。 图 1 混凝土面板裂缝处理示意图 渠道衬砌面板裂缝处理细部示意图 五、方案检验试验 1、此裂缝处理方案遵循了南水北调中线干线工程质量缺陷作业指导中裂缝刻槽，涂刷柔性水泥基材料处理的规定和方法。 2、HPC 水工混凝土涂膜防渗专用胶材料价格更高，性能等各项指标均大于柔性水泥防水材料。 3、此方法处理后，不但在强度和拉伸变形等方面满足要求，后期颜色基本与混凝土一致。 4、此施工工艺在试验段试验区裂缝处理中已得到应用，满足了设计要求，得到了建管等各方的好评。 5、按照此施工工艺在现场进行了操作试验（见图） ，符合处理要求。槽内涂刷 DT-2 底涂剂 裂缝处理后 作者简介： 何志刚，出生于 1985 年 9 月，本科学历，工作单位：河南省水利第一工程局，助理工程师。
