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摘要：通过对南水北调中线焦作2段渠道衬砌面板出现多条裂缝及底板剥蚀的处理，施工方案与处理措施的分析探讨，以期对同类工程的施工具有指导意义。
关键词：衬砌裂缝；剥蚀；施工方案；处理措施
中图分类号：TV543文献标识码： A
1、问题提出
南水北调中线工程焦作2段渠道衬砌面板出现多条裂缝及底板剥蚀现象。
前期虽采取多种修复措施，但并没有达到预期的效果。
2、衬砌施工形式
南水北调中线工程焦作2段渠道衬砌采用渠道衬砌机进行大面积衬砌和人工局部襯砌相结合的形式。
3、工程概况
南水北调中线焦作2段渠道衬砌采用C20W6F150素混凝土，其过水断面渠坡和渠底全部采用现浇混凝土衬砌，衬砌厚度渠底8cm，渠坡10cm。衬砌板变形缝间距4.0m，间距设置伸缩缝、沉降缝，伸缩缝间距为8.0m，沉降缝的间距为8.0cm。伸缩缝为矩形通缝，缝宽10mm，沉降缝为矩形半缝，缝宽10mm。2013年4月初检查，渠道边坡、渠底共计出现裂缝22条，渠底左侧剥蚀现象出现约42m。
4、施工方案选择及处理措施
1渠道混凝土裂缝处理方案
根据裂缝的宽度、裂缝的分布数量和材料的不同特性，采用不同的处理方法。处理后的裂缝要能保证结构原有的整体性以及防水防渗漏的要求。本工程采取表面涂抹、凿槽嵌缝、拆除重新浇筑混凝土等方法。
1.1 表面涂抹处理
对于缝宽δ≤0.2mm的裂缝，涂抹水泥基渗透结晶型防水材料进行表面处理，即可以保证原混凝土的整体性，又可利用防水材料的渗透作用，填塞缝隙，达到防水的目的。缝宽0.2mm＜δ＜0.4mm的裂缝，为防止裂缝的变化造成处理失效，采用涂抹水泥基柔性防水材料进行表面处理。
1.1.1材料性能及原理
1）水泥基渗透结晶型防水材料是一种刚性防水材料，具有呼吸性、防水作用的永久性和独特的自修复能力，安全无毒。与水作用后，材料中含有的活性化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。
2）水泥基柔性防水材料是一种双组分、高聚物改性的水泥基防水材料，弥补了水泥基刚性防水材料抗拉强度过低、抗冲击强度差的弱点。与普通水泥砂浆相比，具有高强度、高韧性、高粘结性和耐酸碱性、抗渗透性以及低温固化等特点。通过自然蒸发和水化反应干燥成为粘结良好、柔韧、致密的防水涂膜，达到防水的目的。
1.1.2施工方法及要求
1）水泥基渗透结晶型防水材料
①防水基面预处理：除去浮灰、浮浆、油脂等物，冲洗干净；铲除空鼓、疙瘩以及起皮等疏松部位；将表面打磨粗糙后用水浸透防水基层。
②制备料浆：按体积比水泥基渗透结晶型防水材料：水=5：2进行配置，搅拌均匀，每次拌料应在25min内用完，使用过程中不得二次加水，料浆用量以干粉计约1kg/m2。
③在缝宽δ＜0.2mm的裂缝混凝土表面直接涂刷，涂刷范围为裂缝两侧各10cm，涂刷一遍，厚度约1mm。
④养护：当涂层固化到不会被洒水损坏时开始养护，以喷洒水雾为主，保持涂层湿润，养护3天以上。养护主要是促进防水涂层的强度尽早体现、防止开裂、更好的渗透。
⑤施工温度：施工环境温度不宜低于5℃和高于40℃。
1.2 凿槽嵌缝处理
缝宽δ≥0.4mm的裂缝，由于裂缝较宽，进行凿槽嵌缝处理，保证修补材料的牢固性。嵌缝材料为水泥基柔性防水材料或聚硫密封胶。
1.2.1材料性能
双组分聚硫密封胶是以液态聚硫橡胶为基料配制而成的常温下能够自硫化交联的双组分密封胶，对金属及混凝土等材质具有良好的粘接性，可在连续伸缩、振动及温度变化下保持良好的气密性和防水性，耐久性甚佳。明渠专用聚硫密封胶是渠道工程选定的填缝材料。
1.2.2施工方法及要求
1）水泥基柔性防水材料
①沿裂缝方向凿成一个宽25mm、深38mm的“U”型槽沟，槽深为槽宽的1.5倍。
②清除缝内的污物及杂质，用清洁的压力水彻底冲洗、湿润，确保施工面干净、潮湿。
③粉料、液料按约5：1的比例混合成厚质膏状。
④将拌和好的防水砂浆填入槽内压实，为确保表面平整度，在初凝具有一定强度后立即进行找平处理。
⑤施工环境温度不宜低于5℃和高于40℃，拌和好的料浆在20min内用完。
1.3 拆除重新浇筑混凝土
对于单块混凝土板抬动1cm以上且有多处裂缝的进行拆除处理，拆除后对基础的冻涨层清除，更换与原基础介质相同的材料，压实度达到设计指标后重新浇筑混凝土；抬动1cm以上裂缝较少，且裂缝危害不大的只对裂缝进行处理。
2渠道混凝土剥蚀处理方案
（1）剥蚀深度<3mm，混凝土表面无粗骨料外露的可采用水磨石打磨平整即可。
（2）剥蚀深度≧3mm的混凝土表面处理，可采用SPC聚合物砂浆、丙乳砂浆或普通水泥砂浆（M15F100）三种方法进行处理。
2.1 原材料性能指标
2.1.1 SPC聚合物水泥砂浆物理力学性能指标
SPC聚合物水泥砂浆是以少量的有机聚合物乳液掺到水泥砂浆中，借以改善水泥砂浆物理力学性能而形成的一种具有独特性能的新型复合材料，其性能指标见表1.
表1SPC聚合物水泥砂浆的物理力学性能指标
2.1.2SPC聚合物涂料性能指标
为防止混凝土老化，在其表面刮涂1至2道SPC聚合物涂料，SPC聚合物涂层的性能指标见表2.
表2 SPC防护涂层性能指标
2.1.3SPC界面剂性能指标
SPC界面剂是一种由无机粉料和有高分子聚合物乳液复合而成的双组份材料，涂在混凝土表面可有效的提高表层砂浆和混凝土的粘结强度，其性能指标见表3.
表3 SPC界面剂性能指标
2.2 施工方法及要求
2.2.1 剥蚀深度≧3mm部位的施工及要求
剥蚀深度≧3mm部位:采用SPC界面剂+SPC聚合物水泥砂浆处理。
1）划定修补区域
根据工程剥蚀状况，划定混凝土修补区域范围。
为确保修补质量和外观要求，修补区域应尽量方整，边缘采用云石机切至需要的修补深度。
2）渠道处理
采用人工或机械凿毛、角磨机打磨、喷砂抛毛等方式对底板混凝土表面进行处理。凿除（清除）表面疏松层、污垢，直至露出坚硬、牢固、新鲜的混凝土层面。施工时注意对混凝土缝面的聚硫密封胶应进行保护，以避免打磨的损坏混凝土缝面的聚硫密封胶。
采用高压水（水压控制在0.4～0.6MPa）将凿毛、打磨处理部位冲洗干净，确认修补深度和修补面积，经监理验收合格后才能进行抹面施工。
3）材料配制
SPC聚合物砂浆的配置：按照产品说明提供的配比要求配置。将胶料加到粉料中，人工掺和拌匀，一次拌和量应以1h内用完为宜。
4)抹面施工
①喷雾湿润已处理合格的混凝土表面，但不能存在积水。
②均匀涂刷或喷刷1道SPC界面剂，用量控制在（0.4~0.5）kg/m2。
③按照划定的修补区域及自然分块，跳仓分区进行抹面施工，抹面要求拍实、抹平，不要反复压摸以防抹面拉裂。
④对于剥蚀深度大于10mm部位，为了避免因SPC聚合物砂浆和普通水泥砂浆不均匀收缩造成抹面不平整及裂纹的产生，建议分层摸层，分层间隔时间视施工环境状况而定，一般2~4h（前一层触干后进行下一层施工）。
⑤抹面养护
SPC聚合物砂浆初凝后，采用塑料薄膜覆盖，保持潮湿养护。塑料薄膜四周用细砂压边，以防塑料薄膜被风吹走，3天后可除去塑料薄膜。然后定时喷水。保护抹面处于潮湿状态7天龄期。
5、应用效果
南水北调焦作2段工程渠道裂缝及剥蚀经处理达到验收标准，该工程裂缝及剥蚀经处理措施对以后同类工程的施工具有一定的指导意义。
关键词：衬砌裂缝；剥蚀；施工方案；处理措施
中图分类号：TV543文献标识码： A
1、问题提出
南水北调中线工程焦作2段渠道衬砌面板出现多条裂缝及底板剥蚀现象。
前期虽采取多种修复措施，但并没有达到预期的效果。
2、衬砌施工形式
南水北调中线工程焦作2段渠道衬砌采用渠道衬砌机进行大面积衬砌和人工局部襯砌相结合的形式。
3、工程概况
南水北调中线焦作2段渠道衬砌采用C20W6F150素混凝土，其过水断面渠坡和渠底全部采用现浇混凝土衬砌，衬砌厚度渠底8cm，渠坡10cm。衬砌板变形缝间距4.0m，间距设置伸缩缝、沉降缝，伸缩缝间距为8.0m，沉降缝的间距为8.0cm。伸缩缝为矩形通缝，缝宽10mm，沉降缝为矩形半缝，缝宽10mm。2013年4月初检查，渠道边坡、渠底共计出现裂缝22条，渠底左侧剥蚀现象出现约42m。
4、施工方案选择及处理措施
1渠道混凝土裂缝处理方案
根据裂缝的宽度、裂缝的分布数量和材料的不同特性，采用不同的处理方法。处理后的裂缝要能保证结构原有的整体性以及防水防渗漏的要求。本工程采取表面涂抹、凿槽嵌缝、拆除重新浇筑混凝土等方法。
1.1 表面涂抹处理
对于缝宽δ≤0.2mm的裂缝，涂抹水泥基渗透结晶型防水材料进行表面处理，即可以保证原混凝土的整体性，又可利用防水材料的渗透作用，填塞缝隙，达到防水的目的。缝宽0.2mm＜δ＜0.4mm的裂缝，为防止裂缝的变化造成处理失效，采用涂抹水泥基柔性防水材料进行表面处理。
1.1.1材料性能及原理
1）水泥基渗透结晶型防水材料是一种刚性防水材料，具有呼吸性、防水作用的永久性和独特的自修复能力，安全无毒。与水作用后，材料中含有的活性化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。
2）水泥基柔性防水材料是一种双组分、高聚物改性的水泥基防水材料，弥补了水泥基刚性防水材料抗拉强度过低、抗冲击强度差的弱点。与普通水泥砂浆相比，具有高强度、高韧性、高粘结性和耐酸碱性、抗渗透性以及低温固化等特点。通过自然蒸发和水化反应干燥成为粘结良好、柔韧、致密的防水涂膜，达到防水的目的。
1.1.2施工方法及要求
1）水泥基渗透结晶型防水材料
①防水基面预处理：除去浮灰、浮浆、油脂等物，冲洗干净；铲除空鼓、疙瘩以及起皮等疏松部位；将表面打磨粗糙后用水浸透防水基层。
②制备料浆：按体积比水泥基渗透结晶型防水材料：水=5：2进行配置，搅拌均匀，每次拌料应在25min内用完，使用过程中不得二次加水，料浆用量以干粉计约1kg/m2。
③在缝宽δ＜0.2mm的裂缝混凝土表面直接涂刷，涂刷范围为裂缝两侧各10cm，涂刷一遍，厚度约1mm。
④养护：当涂层固化到不会被洒水损坏时开始养护，以喷洒水雾为主，保持涂层湿润，养护3天以上。养护主要是促进防水涂层的强度尽早体现、防止开裂、更好的渗透。
⑤施工温度：施工环境温度不宜低于5℃和高于40℃。
1.2 凿槽嵌缝处理
缝宽δ≥0.4mm的裂缝，由于裂缝较宽，进行凿槽嵌缝处理，保证修补材料的牢固性。嵌缝材料为水泥基柔性防水材料或聚硫密封胶。
1.2.1材料性能
双组分聚硫密封胶是以液态聚硫橡胶为基料配制而成的常温下能够自硫化交联的双组分密封胶，对金属及混凝土等材质具有良好的粘接性，可在连续伸缩、振动及温度变化下保持良好的气密性和防水性，耐久性甚佳。明渠专用聚硫密封胶是渠道工程选定的填缝材料。
1.2.2施工方法及要求
1）水泥基柔性防水材料
①沿裂缝方向凿成一个宽25mm、深38mm的“U”型槽沟，槽深为槽宽的1.5倍。
②清除缝内的污物及杂质，用清洁的压力水彻底冲洗、湿润，确保施工面干净、潮湿。
③粉料、液料按约5：1的比例混合成厚质膏状。
④将拌和好的防水砂浆填入槽内压实，为确保表面平整度，在初凝具有一定强度后立即进行找平处理。
⑤施工环境温度不宜低于5℃和高于40℃，拌和好的料浆在20min内用完。
1.3 拆除重新浇筑混凝土
对于单块混凝土板抬动1cm以上且有多处裂缝的进行拆除处理，拆除后对基础的冻涨层清除，更换与原基础介质相同的材料，压实度达到设计指标后重新浇筑混凝土；抬动1cm以上裂缝较少，且裂缝危害不大的只对裂缝进行处理。
2渠道混凝土剥蚀处理方案
（1）剥蚀深度<3mm，混凝土表面无粗骨料外露的可采用水磨石打磨平整即可。
（2）剥蚀深度≧3mm的混凝土表面处理，可采用SPC聚合物砂浆、丙乳砂浆或普通水泥砂浆（M15F100）三种方法进行处理。
2.1 原材料性能指标
2.1.1 SPC聚合物水泥砂浆物理力学性能指标
SPC聚合物水泥砂浆是以少量的有机聚合物乳液掺到水泥砂浆中，借以改善水泥砂浆物理力学性能而形成的一种具有独特性能的新型复合材料，其性能指标见表1.
表1SPC聚合物水泥砂浆的物理力学性能指标
2.1.2SPC聚合物涂料性能指标
为防止混凝土老化，在其表面刮涂1至2道SPC聚合物涂料，SPC聚合物涂层的性能指标见表2.
表2 SPC防护涂层性能指标
2.1.3SPC界面剂性能指标
SPC界面剂是一种由无机粉料和有高分子聚合物乳液复合而成的双组份材料，涂在混凝土表面可有效的提高表层砂浆和混凝土的粘结强度，其性能指标见表3.
表3 SPC界面剂性能指标
2.2 施工方法及要求
2.2.1 剥蚀深度≧3mm部位的施工及要求
剥蚀深度≧3mm部位:采用SPC界面剂+SPC聚合物水泥砂浆处理。
1）划定修补区域
根据工程剥蚀状况，划定混凝土修补区域范围。
为确保修补质量和外观要求，修补区域应尽量方整，边缘采用云石机切至需要的修补深度。
2）渠道处理
采用人工或机械凿毛、角磨机打磨、喷砂抛毛等方式对底板混凝土表面进行处理。凿除（清除）表面疏松层、污垢，直至露出坚硬、牢固、新鲜的混凝土层面。施工时注意对混凝土缝面的聚硫密封胶应进行保护，以避免打磨的损坏混凝土缝面的聚硫密封胶。
采用高压水（水压控制在0.4～0.6MPa）将凿毛、打磨处理部位冲洗干净，确认修补深度和修补面积，经监理验收合格后才能进行抹面施工。
3）材料配制
SPC聚合物砂浆的配置：按照产品说明提供的配比要求配置。将胶料加到粉料中，人工掺和拌匀，一次拌和量应以1h内用完为宜。
4)抹面施工
①喷雾湿润已处理合格的混凝土表面，但不能存在积水。
②均匀涂刷或喷刷1道SPC界面剂，用量控制在（0.4~0.5）kg/m2。
③按照划定的修补区域及自然分块，跳仓分区进行抹面施工，抹面要求拍实、抹平，不要反复压摸以防抹面拉裂。
④对于剥蚀深度大于10mm部位，为了避免因SPC聚合物砂浆和普通水泥砂浆不均匀收缩造成抹面不平整及裂纹的产生，建议分层摸层，分层间隔时间视施工环境状况而定，一般2~4h（前一层触干后进行下一层施工）。
⑤抹面养护
SPC聚合物砂浆初凝后，采用塑料薄膜覆盖，保持潮湿养护。塑料薄膜四周用细砂压边，以防塑料薄膜被风吹走，3天后可除去塑料薄膜。然后定时喷水。保护抹面处于潮湿状态7天龄期。
5、应用效果
南水北调焦作2段工程渠道裂缝及剥蚀经处理达到验收标准，该工程裂缝及剥蚀经处理措施对以后同类工程的施工具有一定的指导意义。