水利渠道斜面大斷面薄壁襯砌混凝土裂縫處理

張信剛

(中鐵二十局集團(tuán)第五工程有限公司，云南 昆明 650200)

1 工程概況

烏茲別克斯坦渠道工程混凝土襯砌全長(zhǎng)35.2km，渠道過(guò)水?dāng)嗝鏋樘菪螖嗝妫O(shè)計(jì)渠底寬度為10m，頂寬為32.3m，內(nèi)側(cè)坡比為1∶2.5，外側(cè)坡比為1∶3，PK000+00—PK352+00段渠底高程為103.47～98.27m，渠道縱坡為1.5/10000，全渠段采用混凝土襯砌，厚度為12cm；竣工后渠道過(guò)水深度為6m。襯砌混凝土屬于薄壁結(jié)構(gòu)，本地區(qū)位于沙漠地區(qū)，白晝氣溫溫差大，多風(fēng)，失水很快，容易產(chǎn)生裂縫。

2 出現(xiàn)混凝土裂縫的原因及特征

(1)混凝土在硬化過(guò)程中由于干縮引起的體積變形受到約束時(shí)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫的寬度有時(shí)會(huì)很大，甚至?xí)灤┱麄€(gè)構(gòu)件。

(2)當(dāng)有約束時(shí)，混凝土熱脹冷縮所產(chǎn)生的體積脹縮受到約束力的限制，在內(nèi)部產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，由于混凝土抗拉強(qiáng)度較低，容易被溫度引起的拉應(yīng)力拉裂從而產(chǎn)生溫度裂縫(由于太陽(yáng)曝曬而產(chǎn)生的裂縫是工程中最常見(jiàn)的現(xiàn)象)。

(3)在炎熱或大風(fēng)天氣，混凝土表面水分蒸發(fā)過(guò)快以及混凝土水化熱高等，在混凝土澆筑后數(shù)小時(shí)仍處于塑性狀態(tài)時(shí)，易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

(4)局部土工膜褶皺引起裂縫。

(5)混凝土坍落度偏大導(dǎo)致混凝土凝固前產(chǎn)生裂縫。

(6)裂縫位置出現(xiàn)在斜面。

3 裂縫分類(lèi)

渠道襯砌混凝土裂縫檢查判別標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 渠道襯砌混凝土裂縫檢查判別標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)調(diào)查，在里程為PK266+36—PK163+00段，渠道共有裂縫64條，其中Ⅰ類(lèi)裂縫45條，Ⅱ類(lèi)裂縫19條，裂縫形狀如圖1所示。

圖1 裂縫形狀

4 裂縫處理

4.1 原材料

原材料采用Premhor R型裂縫處理劑、環(huán)氧樹(shù)脂、稀釋劑(異丙醇或乙酸乙酯)。

(1)規(guī)格參數(shù)

Premhor R：材料的容重為1.28g/cm3；粒度(粒度測(cè)定法)(EN 12192-1) 0～2mm；應(yīng)用溫度為5～30℃；混合料的儲(chǔ)存時(shí)間為10min(40℃)；20min(30℃)；30min(20℃)；初凝時(shí)間(EN 13294) ≥15min，終凝時(shí)間≥ 60min；硫酸根離子含量(EN 115-17) <0.20%；抗壓強(qiáng)度(EN 12190)>35MPa；彎曲強(qiáng)度(EN 12190)>7MPa；限制收縮率<0.08%。

環(huán)氧樹(shù)脂溶液：密度(EN 1015-6)為1990kg/m3，摻合環(huán)氧樹(shù)脂的目的是進(jìn)一步防止?jié){料收縮產(chǎn)生細(xì)微裂縫。

(2)材料性能、適用部位及優(yōu)勢(shì)

①一種觸變性、快速凝固、不收縮微膨脹的修復(fù)組合物，用于恢復(fù)和修復(fù)表面以及快速固定。由于特殊的組合，使用Premhor R制成的修復(fù)點(diǎn)具有防水性能。

②Premhor R硬化很快，對(duì)混凝土的修復(fù)和恢復(fù)極為重要，尤其是在冬天(修復(fù)混凝土表面，修復(fù)飛檐、窗臺(tái)、門(mén)楣、關(guān)節(jié)之間的墻壁，墻壁和地板之間，裂縫修復(fù)，混凝土地板上，橋梁、隧道、大壩、坦克和水箱，等等)。此外，Premhor R也推薦用于快速固定的部位。

③其優(yōu)勢(shì)是需要快速凝結(jié)及高強(qiáng)度的部位，在低溫環(huán)境下有較好的工作效應(yīng)，有較好的防水性能。

4.2 主要機(jī)具

電動(dòng)機(jī)具：電動(dòng)攪拌器、打磨機(jī)、空壓機(jī)。

手用工具：鋼絲刷、攪拌桶、小鐵桶、噴槍、刮刀、毛刷、消防器材、防腐手套等。

4.3 裂縫處理方法

根據(jù)裂縫的寬度、裂縫的分布數(shù)量和材料的不同特性，采用不同的處理方法。處理后的裂縫要能保證結(jié)構(gòu)原有的整體性以及防水防滲漏的要求。本工程采取表面涂抹、鑿槽嵌縫方法。

(1)縫寬δ≤0.5mm時(shí)，采用Premhor R型裂縫處理劑涂抹方式處理；縫寬δ>0.5mm時(shí)，采用鑿槽加Premhor R型裂縫處理劑摻合環(huán)氧樹(shù)脂嵌縫處理。

①表面裂縫

采用Premhor R摻合水涂抹施工方法，其工藝流程如圖2所示。

圖2 表面裂縫處理工藝流程

a.表面處理。表面必須堅(jiān)固(抗拉強(qiáng)度在1N/mm2以上)，無(wú)油脂、油污、油漆或灰漿、砂子、灰塵等。使用機(jī)械方法(噴砂、鋼絲刷清洗)。光滑和良好的多孔表面也必須加工，以獲得足夠的粗糙度和孔隙率。

b.根據(jù)需要按Premhor R∶水=1比例將漿料拌合均勻。

c.清水濕潤(rùn)裂縫，保持裂縫濕潤(rùn)無(wú)明水，毛刷涂抹Premhor R混合漿料。

d.使用用土工布用力擦拭，使拌合漿料充分壓入縫隙。

e.現(xiàn)場(chǎng)使用干水泥粉飾裂縫表面，用抹布擦拭，該道工序的作用是能保持混凝土顏色基本一致。

f.養(yǎng)護(hù)保持表面濕潤(rùn)至少14d以上。

②深度裂縫

采用鑿槽加Premhor R摻合環(huán)氧樹(shù)脂、細(xì)石混凝土施工方法，其工藝流程如圖3所示。

圖3 深度裂縫處理工藝流程

a.深度裂縫(裂縫深度<6cm)

需要鑿U形槽處理，用與表面成直角的垂直開(kāi)槽至裂縫深度處，對(duì)于貫穿12cm厚度的裂縫，鑿到土工布上層時(shí)，用手動(dòng)配合小型機(jī)具小心清理鑿除，以免損壞土工膜布；一般情況下，寬度盡量小，但為保證施工方便，鑿槽寬度易開(kāi)到3～5cm，然后用水沖洗，恢復(fù)混凝土表面，用金屬絲刷徹底清潔干凈。

保持混凝土鑿開(kāi)斷面濕潤(rùn)無(wú)明水，配制Premhor R摻合水1∶1漿料，毛刷涂抹鑿U形槽斷面處，注意無(wú)積水、無(wú)積漿。

Premhor R摻合水，按照水灰比為0.2充分快速攪拌均勻；環(huán)氧樹(shù)脂加熱至恒溫60℃，環(huán)氧樹(shù)脂按照質(zhì)量比10%～15%溶解稀釋劑中摻合充分?jǐn)嚢杈鶆颍话凑?0%～30%摻量溶解有環(huán)氧樹(shù)脂的稀釋劑溶液兌入粘稠的Premhor R漿料中，充分?jǐn)嚢杈鶆颉?/p>

用手配合小灰刀將配置好的漿料混合物捏成條狀，壓入鑿開(kāi)經(jīng)過(guò)處理濕潤(rùn)的U形槽內(nèi)，使用φ14～16圓頭鋼筋配合小灰刀插搗密實(shí)。

表面用灰刀壓實(shí)收面抹光。

b.深度或貫穿裂縫(裂縫深度≥6cm)

為了節(jié)約成本，對(duì)于厚度3～12cm范圍考慮使用Premhor R加稀釋劑(環(huán)氧樹(shù)脂按照質(zhì)量比10%～15%溶解異丙醇或乙酸乙酯)，再加入5～10mm細(xì)石；Premhor R∶細(xì)石∶稀釋劑質(zhì)量比例按照1∶2∶0.3；充分?jǐn)嚢杈鶆颍檬峙浜闲』业秾⑴渲煤玫幕旌衔锬蟪蓷l狀，壓入鑿開(kāi)經(jīng)過(guò)處理濕潤(rùn)的U形槽內(nèi)(深度3～12cm范圍)(圖4)，使用φ14～16圓頭鋼筋配合小灰刀插搗密實(shí)。表層以下3cm范圍內(nèi)采用Premhor R摻合水，按照水灰比為0.2充分快速攪拌均勻；環(huán)氧樹(shù)脂加熱至恒溫60℃，環(huán)氧樹(shù)脂按照質(zhì)量比10%～15%溶解稀釋劑中摻合充分?jǐn)嚢杈鶆颍话凑?0%～30%摻量溶解有環(huán)氧樹(shù)脂的稀釋劑溶液兌入粘稠的Premhor R漿料中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍檬峙浜闲』业秾⑴渲煤玫臐{料混合物捏成條狀，壓入淺U形槽內(nèi)，使用φ14～16圓頭鋼筋配合小灰刀插搗密實(shí)，表面用灰刀壓實(shí)收面抹光。

圖4 深度裂縫(裂縫深度≥6cm)處理示意圖

30min后使用干水泥粉飾表面，用抹布擦拭，該道工序作用是能保持混凝土顏色基本一致。

土工布覆蓋灑水，保持表面濕潤(rùn)7～14d。

4.4 裂縫處理養(yǎng)護(hù)完成后閉水試驗(yàn)檢測(cè)

烏茲別克斯坦國(guó)家水利部計(jì)量中心于2020年6月7—14日對(duì)PK266+30—PK265+80段(該段有一條長(zhǎng)2m、寬1.5mm的裂縫，兩條長(zhǎng)3m、寬0.4mm的裂縫)進(jìn)行閉水試驗(yàn)。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 檢測(cè)結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

使用Premhor R按照一定比例摻合水、摻合含環(huán)氧樹(shù)脂的稀釋劑方法解決處理烏茲別克斯坦布斯坦水利項(xiàng)目渠道裂縫，經(jīng)烏茲別克斯坦布斯坦國(guó)家水利部檢測(cè)機(jī)構(gòu)蓄水閉水試驗(yàn)，裂縫抗?jié)B效果良好，滿足地方標(biāo)準(zhǔn)要求；使用這種材料進(jìn)行裂縫處理為以后烏茲別克斯坦同類(lèi)型混凝土施工裂縫處理積累豐富經(jīng)驗(yàn)。

烏茲別克斯坦地處中亞，國(guó)家條件限制材料匱乏，工業(yè)體系不發(fā)達(dá)，材料采購(gòu)極其不便，大部分裂縫處理材料系進(jìn)口，成本較高。經(jīng)實(shí)踐證明，Premhor R材料裂縫處理后期一段時(shí)間養(yǎng)護(hù)要求較高，若養(yǎng)護(hù)不足會(huì)出現(xiàn)細(xì)裂紋。