渠道混凝土质量缺陷及修补研究

□ 吕占彪（黄河工程咨询监理有限公司）

1 质量缺陷产生原因

尽管在混凝土的搅拌、运输、浇筑和养护等各个施工工序中采取严格的控制措施，渠道衬砌质量缺陷仍然存在，主要的质量缺陷有渠道衬砌混凝土平整度不达标、局部错台、麻面、孔洞、表层起皮剥落裂缝等。

1.1 混凝土平整度不达标

现场检测设备不足；收面作业人员技能水平不足，责任心不强；质量管控人员过程管控缺失。

1.2 局部错台、麻面、气泡

相邻板面未顺接，收面人员责任心不强；混凝土收面时间段未掌控，技能水平不足；封顶板、坡脚等部位振捣不到位。

1.3 裂缝

1.3.1 塑性收缩裂缝诱因

塑性收缩是指混凝土在凝结前，表面因失水较快而产生的收缩。此类裂缝形状规则长短不一，互不连贯，裂缝较浅，混凝土未终凝便会出现。特别是当外界气温高，风速大，气候干燥时更易出现。主要原因是混凝土浇筑后未能及时喷洒养护液并用塑料薄膜覆盖保湿，受风吹日晒，表面游离水分蒸发过快，混凝土的强度不能抵抗这种应力而产生裂缝。渠道边坡浇筑衬砌混凝土，由于重力作用，混凝土下滑也宜导致面板产生拉裂。

1.3.2 干缩裂缝诱因

干缩裂缝多出现在混凝土浇筑完毕后的半个月左右，此类裂缝表现为表面性，纵横交错、无规律、分布不均，表面为多沿短边方向分布。主要原因是混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受天气条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小，变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝，相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。

1.3.3 沉陷裂缝诱因

沉陷裂缝常见于渠基换填处，高填方渠道和工程地质不稳定地区，呈较大的贯穿性沉陷裂缝，往往上下或左右有一定的错距。其产生原因是混凝土下的基面或垫层压实不均匀，渠道填方预沉降不够。经分析原因主要有：主要管理人员、领导层质量意识不够，各种预防措施落实不到位；切缝不及时，受大风、高温恶劣天气影响；坡脚齿槽保护不到位，切缝水在坡脚汇集，浸泡齿槽外侧土层导致承载力下降，加之齿槽结构导致应力易集中；混凝土本身收缩；施工时混凝土布料衔接不到位；衬砌机振捣棒未全部工作等。

1.4 渠道衬砌混凝土冻蚀、剥离

混凝土浇筑后保温防护未到位，混凝土在早期允许受冻临界强度之前受冻；混凝土表面出现较多泌水，未及时排除，使混凝土表层存在水汽泡且导致表面强度降低；混凝土浇筑后收面不及时，终凝后的混凝土反复扰动导致表面强度降低。

2 混凝土缺陷对结构的危害

明渠段混凝土衬砌板为大面积、薄板混凝土结构，混凝土因干缩、温度、地基沉降及施工等因素，成型后可能会出现裂缝。一般情况下，最初基本为表面裂缝，基本不影响混凝土强度及工程使用，但如果不及时处理会发展成贯穿性裂缝。渠道衬砌板开裂后，外界水进入衬砌板，可能导致一系列其它病害的发生，比如混凝土板的冻融破坏、钢筋锈蚀、碱骨料反应以及加深混凝土碳化深度等，而且当渠道输水时，外界水沿着裂缝渗入到混凝土板下，使基土的含水量提高乃至饱和，到冬季时饱含水分的土壤受冻膨胀变形，另外，在基土具有膨胀性的情况下，也会引起基土的膨胀变形，这些加重衬砌板破坏程度，并且形成恶性循环，造成混凝土板沿裂缝鼓起、错位甚至翘起，混凝土在裂缝产生之后，往往需要耗费大量的人力、物力、财力对其进行补强加固甚至重建。因此，以下就常用的混凝土缺陷修补措施进行介绍。

3 质量缺陷修补建议方法

在总结了中线工程多个标段质量缺陷处理经验的前提下，提出如下质量缺陷修补建议方法。

3.1 混凝土平整度不达标

首先量测该部位混凝土厚度是否满足要求，若满足设计要求，则可采用打磨处理至平整度满足要求，否则采用聚合物砂浆补平处理。

3.2 错台

采用打磨机对混凝土打磨处理，顺水流方向坡比≥1:5；垂直水流方向坡比≥1:3。

3.3 麻面、气泡

对于麻面，应清除松动碎块、残渣，直至母体露出密实面，将结合面处理干净并洒水湿润表干后，使用铁抹子将聚合物水泥砂浆抹平处理。

修补气泡密集区或单个直径>10mm的气泡时，应根据混凝土表面强度情况决定是否打磨。如混凝土表面密实，则仅对气泡用钢刷进行清孔，清除孔周边乳皮和孔内杂物，结合面吸水湿润表干洁净后，用聚合物水泥砂浆或环氧胶泥将气泡填补齐平；如混凝土表面强度低，应对混凝土表面进行打磨，磨至坚硬密实面后按麻面质量缺陷进行处理。

3.4 衬砌混凝土裂缝

缝宽<0.40mm的裂缝，清缝并润湿表干后，使用毛刷在裂缝两侧及端部涂刷柔性水泥基。涂刷一遍表干后再次涂刷，涂刷总厚度应>1mm，并对表面压实、抹平。

0.40mm<缝宽<1mm的裂缝，可根据各标段工艺试验结果采用以下两种方式之一：先对缝内涂刷结晶型水泥基，待表干后打磨混凝土表面，再次涂刷柔性水泥基，并对表面压实、抹平。首先采用柔性水泥基涂料填缝，然后在裂缝两侧及端部涂刷水泥基。涂刷一遍表干后再次涂刷，涂刷总厚度应>1mm，并对表面压实、抹平。缝宽>1mm且走向较规则的裂缝，可采用先刷水泥基再贴纤维布封闭措施处理，或按渠道衬砌伸缩缝的施工工艺填充双组份聚硫密封胶进行封缝处理。

3.5 渠道衬砌混凝土冻蚀、剥离

用回弹仪回弹混凝土强度判定衬砌混凝土实体强度是否满足设计要求，若满足设计强度要求，使用钢丝刷去除混凝土表面浮灰、水泥浮浆等污垢，清理至露出混凝土密实面。

量测混凝土总厚度若不小于设计厚度时，可使用磨光机进行表层磨光处理。混凝土总厚度若小于设计厚度，则用水冲洗并充分浸透基面，待基面表干后对结合面涂刷界面剂，然后视冻蚀剥离深度用高于混凝土强度一个等级的聚合物水泥砂浆或细石环氧混凝土进行处理。

以下情况建议拆除原混凝土面板重新浇筑：单块混凝土板混凝土强度不满足设计要求；受冻胀抬动达1cm以上且有多处裂缝混凝土。

4 结论与建议

通过调研南水北调中线工程中混凝土衬砌可能导致的质量缺陷，常见的有混凝土平整度不达标、局部错台、麻面、孔洞、表层起皮剥落裂缝，分析了这些缺陷产生的原因，并对其修补方法提出了建议，为今后大型渠道衬砌施工质量控制提供参考。