1、南水北调中线渠道衬砌混凝土质量缺陷的预防及处理摘要：南水北调工程是国家重点引水工程，衬砌施工质量直接影响工程的使用性能。在混凝土衬砌施工中，裂缝、冻融剥蚀等质量缺陷是薄板衬砌结构中普遍存在的一种现象，它们的出现不仅影响工程外观形象，更会降低衬砌面板的抗渗能力。采用合理的预防措施与有效的的处理方法来避免或减少缺陷的产生，确保渠道衬砌质量，在南水北调工程建设中有着非常重要的作用。 关键词：衬砌；裂缝；冻融剥蚀；改性环氧胶粘剂 Abstract：Is the national key water diversion project of south-to-north water diversion
2、project, the lining construction quality directly affect the use of project performance. During the construction of concrete lining, the quality defects such as cracks, freeze-thaw erosion is common in sheet lining structure is a kind of phenomenon, they not only influence the appearance, more can r
3、educe the permeability resistance of lining panel. Adopt reasonable prevention measures and effective methods to avoid or reduce the generation of defects, to ensure the quality of canal lining, in the construction of south-to-north water transfer project is a very important role. Key worth：The lini
4、ng; Fracture; Freeze-thaw erosion; Modified epoxy adhesive 中图分类号：TV554+.14 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013） 南水北调中线渠道工程施工的混凝土面板采用机械化衬砌，施工过程中产生了不同程度的裂缝，同时由于华北平原气候影响，不可避免的存在剥蚀现象，为了预防质量缺陷的产生，在施工过程中总结些许经验如下：混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在许多微小空隙、微裂缝，这样就降低了混凝土的承载能力、耐久性及抗渗功
5、能，加之人为、环境气候的因素，更影响渠道外观、使用寿命。混凝土质量缺陷产生的原因很多，根据现场施工实际情况，分析裂缝产生的原因，以预防质量缺陷的产生。 1、衬砌混凝土裂缝的成因分析及预防措施 1.1 沉陷裂缝的成因及预防 沉陷裂缝的产生是由于地基土质不匀、松软，回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致；或者是因为保温板与基面接触不紧密，有悬空现象导致，特别是在冬季，保温板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，使混凝土产生裂缝，此类裂缝一般与地面垂直或呈现 3045方向发展，往往出现较大的贯穿性裂缝，往往有一定的错位，另外，通缝切割不及时或者留置不当也会产生沉陷裂缝。 主要预防措施：回填前要对原基
6、面进行彻底清基，将腐质物进行彻底的清除；渠道回填部位一定要压实均匀，且要达到设计压实度，尤其对渠道与建筑物交叉部位回填要进行严格要求，按规范要求进行开蹬，以利于回填土与原状土的连接；渠道高填方段要预留足够的沉降期后才能进行衬砌；铺设保温板时要连接牢固，铺设平整，不得有悬空；对基础有渗水或地下水的部位要做好排水设施，及时排除积水，防止浇筑过程中地基被水浸泡，对浇筑成型的坡面要及时安装路缘石或者做好坡肩防护，防止雨水从顶部灌入混凝土底部。 1.2 干缩裂缝的成因及预防 干缩裂缝主要发生在混凝土浇筑完一周左右或是养护结束后。主要是由于混凝土受外部条件的影响，表面水分流失过快，内部湿度变化较小变形较小
7、，表面干缩变形受内部约束造成的。此类裂缝多为表面性裂缝，呈平行线或网状。 主要预防措施：选用收缩量较小及安定的水泥；在混凝土配合比中尽量控制好水灰比，同时加入合适的减水剂；渠严格控制施工中的配合比、坍落度、机械行走速度、提浆及抹面时间；加强混凝土早期养护，达到规范要求养护龄期或适当延长，在冬季，且要注意覆盖保温；严格按照设计要求掌握切缝时间。 1.3 塑性收缩裂缝的成因及预防 塑性收缩裂缝是在混凝土凝结前表面因失水较快而产生的，一般在干热或大风天气出现，多呈中间宽，两端细且长短不一、不连贯状态，容易形成贯穿裂缝。 主要预防措施：选用干缩值较小的早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥；严格控制水灰
8、比，掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量；浇筑混凝土前适当湿润保温板或土工膜；及时覆盖塑料薄膜或潮湿土工布、草帘等，保持混凝土湿润。在大风季节尤其注意防风，及时养护。 1.4 温度裂缝的成因及预防 本工程温度裂缝多发生在混凝土浇筑完成后，在硬化过程中，水泥产生大量水化热，由于昼夜温差大，容易造成内外热胀冷缩程度不同，导致混凝土表面产生一定拉应力，当拉应力超过抗拉极限时，就产生了裂缝。 主要预防措施：改善骨料级配，掺加粉煤灰或减水剂，降低水化热；气温较高时，通过加具有减水、缓凝等作用的外加剂改善拌合物的流动保水性，降低入仓温度；加强混凝土养护，适当延长养护时间。 2、衬
9、砌混凝土冻融剥蚀的成因分析及预防措施 混凝土面板表面剥蚀主要发生在衬砌底板混凝土表面，主要是由于在收面时，混凝土有泌水现象且没有排除，另外混凝土过振和二次收面也会造成混凝土表面砂浆过厚，表层混凝土抗冻性能降低，在经过一个或者几个冬天，就出现冻融剥蚀，表面出现麻面、起皮和剥落老化的缺陷。 主要预防措施：浇筑混凝土时尽量避免过振，出现泌水及时排除；保证收面质量，避免二次收面，如有条件可采用真空吸水；冬季施工加强混凝土保温措施。 3、衬砌混凝土质量缺陷处理措施 质量缺陷处理材料：选用河南科信工程技术有限公司与河南省水利科学研究院共同研制的改性聚氨酯防水涂料KX-200 型双组份聚氨酯防水涂料。 KX
10、-200 型双组份聚氨酯防水涂料是由多异氰酸酯NCO 的高分子预聚体与多元醇合成体混合，并加入其它功能性助剂构成。其由甲、乙组份按比例配制而成，其中甲组份与 HBPU 类似，乙组分中的固化剂与 HBPU相同，不同的是 HBPU 乙组份中有大量沥青，而 KX-200 型涂料则是通过添加增韧剂、阻流剂、颜填料等助剂来实现该涂料的优越性能。该涂料具有粘结力大，延伸率高，防水，耐候性好，不变色，施工性能良好等优点。 甲乙组份按比例混合后，常温下自行固化成浅灰色（与混凝土颜色接近）弹性体。 3.1 衬砌混凝土裂缝的处理措施 在裂缝处理前要对裂缝进行认真的现场勘查，对裂缝发生的原因、部位、长度、有无发展趋
11、向等认真分析，针对不同情况采取不同处理方法，确保处理后不复发或者出现其他变化，满足设计要求。 3.1.1 微细裂缝表面覆盖修补 对缝宽0.2mm 的裂缝和以及缝深较浅的裂缝，用改性聚氨酯涂层材料进行处理。处理方法如下： （1） 对裂缝两侧左右 5cm 范围内混凝土基面进行清理，利用砂轮角磨机打磨掉混凝土表面的浮灰、水泥浮浆，然后清除打磨后留下的灰尘及松脱的骨料。若表面凹坑太深，在表面清洗完成后用改性聚氨酯腻子填补平整。 （2） 改性聚氨酯涂层施工前保证基面干燥。对于宽度较大的裂缝在涂刷涂层之前沿裂缝涂抹一层改性聚氨酯腻子，宽度为裂缝宽度的 10-20 倍，可完全消除裂缝痕迹，使表观平整。 （3
12、）改性聚氨酯涂刷前先刷界面剂，以加强聚氨酯与混凝土基面的粘结。界面剂采用涂刷方式施工，要求均匀无流挂，待界面剂表干后开始改性聚氨酯涂层施工。 （4） 改性聚氨酯涂层可在-540范围内施工。该材料为双组分涂层，配制时将两组分按要求混合均匀。配置好的材料要在 2h 内涂刷完，每次配制量与待涂刷面积和操作速度相匹配。 （5） 改性聚氨酯涂层涂刷完成 5-6h 即可表干，期间涂层表面不可遇水及触碰，1 天内如遇寒潮或雨雪天气采用塑料布覆盖保护，避免材料表面受损。1 天后自然养护，14 天后可投入使用。 3.1.2 嵌缝修补 对缝宽0.2mm 的裂缝，由于裂缝较宽，保证修补材料的牢固性，用改性聚氨酯嵌缝
13、材料嵌缝修补。处理方法如下： （1） 沿裂缝方向开凿 V 型槽沟，上开口宽 1-2cm，清除槽内的污物及杂质，用乙醇或丙酮（易挥发性溶剂）冲洗，确保施工面干净、干燥。（2） 打磨施工面露出细骨料，清扫干净，保持干燥。 （3） 在 V 型槽内均匀涂刷界面剂。 （4） 搅拌均匀改性聚氨酯嵌缝材料，待界面剂表干（约 20 分钟）后，将搅拌好的改性聚氨酯嵌缝材料严密、均匀地嵌入 V 型槽内，表面刮平。 （5） 在胶面上施工时，注意不要破坏涂膜层，以免造成露点；一旦有破坏，需要重新补涂。 3.2 衬砌混凝土剥蚀的处理措施 渠道混凝土表面出现剥蚀的部位采用聚氨酯防水涂料涂层进行处理。处理方法如下： 3.2
14、.1 混凝土面打磨清理 用角磨机打磨混凝土剥蚀表面（含已经处理好的裂缝） ，露出新鲜混凝土粗糙面，打磨深度约 0.5-0.8 mm；并将混凝土面灰尘、杂物清理干净。 3.2.2 局部打底处理 对于局部剥蚀出现凹坑太深，可在表面清洗完成后用改性聚氨酯腻子填补平整；混凝土施工缝部位进行特殊处理。 3.2.3 涂刷底涂界面剂 将底涂界面剂按甲乙组分按一定的比例勾兑搅匀，均匀搅拌，涂抹在打磨好的混凝土粗糙表面，涂抹轻轻刷涂一层。 3.2.4 手刮聚氨酯封闭胶 约 20 分钟后，待底涂界面剂发粘时，将甲、乙组份聚氨脂防水封闭胶按照一定比例搅匀，均匀涂抹在底涂界面剂上，保持厚度在 0.8-1mm左右。 3
15、.2.5 改性聚氨酯涂层涂刷完成 5-6h 即可表干，期间涂层表面不可遇水及触碰，1 天内如遇寒潮或雨雪天气需要采用塑料布覆盖保护，避免材料表面受损。1 天后即可自然养护，14 天后可投入使用。 3.3 缺陷处理注意事项 3.3.1 聚氨脂混凝土表面封闭施工前，混凝土基层的含水率应不大于 3.0 % ，必须在裂缝干燥面上施工。 3.3.2 施工条件：施工温度约 5-30为佳，干燥、无雨、无大风。户外涂抹施工后，保持施工部位一天内不见水，三天内不遇到大雨。 3.3.3 根据现场实际环境温度及工程进度情况决定底涂界面剂每次勾兑量，并严格控制使用时间（5-10 分钟内涂刷完毕） 。 3.4.4 根据现场情况配制聚氨酯防水涂料的每次用量，最好在 2 小时内使用完毕。 4、结语 南水北调工程是优化我国水资源时空配置的重大举措，是未来我国可持续发展和整个国土整治的关键性工程，可改善华北和西北地区的水资源条件，从根本上缓解这一地区长期资源性缺水的矛盾，对于控制地区差距的扩大趋势，促进区域协调发展，对于改善生态坏境质量和实现第三步战略目标具有十分重要的意义，因此在施工时加强工程质量控制，保证工程质量以及加强缺陷的处理十分重要，通过切实有效的方法处理质量缺陷，保证衬砌面板不发生渗漏是水利建设人员应该认真探索的领域。
