塔里木河流域治理项目混凝土板渠道填缝材料的应用

喻少平

（喀什叶尔羌河勘测设计院，新疆喀什844700）

塔里木河流域治理项目混凝土板渠道填缝材料的应用

喻少平

（喀什叶尔羌河勘测设计院，新疆喀什844700）

本文通过对塔河治理项目中混凝土板防渗渠道工程伸缩缝采用不同的嵌缝材料应用、运行效果进行分析，总结出不同嵌缝材料的使用情况对塔河流域的同类渠道具有指导意义。

伸缩缝；嵌缝材料；聚氨酯；沥青砂浆；聚氨酯砂浆

1 引言

根据防渗渠道设计规范要求，刚性材料防渗层和膜料防渗的刚性材料保护层均应设置伸缩缝，以适应气候变化和地基变形而引起的防渗层（或保护层）的变形要求。伸缩缝的形式根据渠道规模、对防渗效果的要求、渠基有无冻胀性、湿陷性、施工条件和运行条件等因素进行设计。在实际工程中，对预制板衬砌的小断面渠道，一般用低标号水泥砂浆填平伸缩缝，以求节省费用。对于现浇混凝土板衬砌的渠道，依据规范按照一定间距设置伸缩缝，缝宽2～3c m。塔河治理工程混凝土板渠道应用过多种填缝材料，不同材料各有优劣，下面对其进行简要分析。

2 填缝材料应用情况

2.1 沥青砂浆填缝

沥青砂浆填缝曾在叶城县夏马力渠道的伸缩缝设计中应用。夏马力渠道设计流量5m3/s，渠道底宽2m，板厚8c m，分缝为矩形缝型式，缝宽2c m，缝深8c m，采用沥青砂浆全缝填筑，配合比为沥青：水泥：砂=1∶1∶4（重量比）。填缝可以直接满填，也可以为了节省投资嵌填背衬材料，其结构型式如图1所示。背衬材料是填在密封材料底部的，其主要作用有两点：一是控制嵌填密封材料的深度，以节约用材，二是使密封材料与底部基层脱开，从而密封材料有较大的自由伸缩度，提高变形能力。背衬材料一般采用聚乙烯泡沫塑料条，俗称苯板，或者是闭孔板。沥青砂浆填缝具有造价低廉的特点。

图1 沥青砂浆填缝结构型式示意图

通过对建成后的渠道进行观察发现，填缝材料有裂缝、鼓胀现象，部分断裂脱落。分析原因主要是由于沥青为热塑性材料，粘度、延度随温度变化而变化，在储运和使用过程中受到空气、阳光、气温、雨水和冰冻等气候因素的交替作用，特别是高温加热及与水洗砂相互作用等的影响，内部产生复杂的物理化学变化，导致沥青砂浆塑性降低，脆性增加，性能不断恶化，因而逐步丧失使用功能。另外，沥青现场加热时温度较难控制，且加热沥青污染也严重，沥青加热时间越长，将来老化程度也越严重，这一工序控制不好，导致沥青砂浆填缝存在施工质量隐患。

2.2 焦油塑料胶泥

塔河治理项目部分渠道采用了焦油塑料胶泥填缝的方法，由于该材料加热后呈稀糊状，灌注斜坡时，材料会流淌出来，不易将缝灌满，对板面污染大，因此施工难度大，施工缓慢，质量难以控制。在垂直面和斜面上由于温度稍高会软化流失，材料浪费也大，故没有大范围应用。由于塑料胶泥填时温度过高会造成背衬材料变形，一般不设背衬材料，其结构型式如图2所示。

图2 焦油塑料胶泥填缝结构型式示意图

2.3 聚氨酯

随着止水填缝材料的发展，塔河治理项目自2007年大量使用了聚氨酯作为填缝材料，聚氨酯填缝几乎成了混凝土板渠道设计的标准设计，目前水利工程中采用的聚氨酯密封膏是以带有异氰酸酯（-N o c）的化合物为主剂（称为A液）和以胺类为原材料的固化剂（称为B液）所构成的双组分反应型嵌缝材料。

叶城县乌吉热克支渠节水改造工程等一大批分缝材料选用了聚氨酯填缝，其结构型式如图3所示。聚氨酯密封膏具有常温作业、可灌性好、施工方便、高温不溢出、低温不脆裂、止水效果好等优点。材料的物理力学指标见表1。

表1 聚氨酯防水材料的主要技术指标

图3 聚氨酯填缝结构型式示意图

施工及使用中要注意的主要的问题是在施工之前，应用简单的方法进行粘结试验，以检查密封材料及基层处理剂是否满足需求。试验时，以实际粘结体或饰面试件作粘结体，先在其表面贴塑料膜条，再在塑料膜条上涂基层处理剂，然后在已涂基层处理剂的塑料膜条上，粘贴条状密封材料，置于现场固化。待固化后，用手将密封材料条揭起，当密封条拉伸直到破坏时，粘结面上仍留有破坏的密封材料时，则可认为密封材料与基层处理剂粘结性能合格。材料合格后使用基层处理剂对嵌缝涂刷。使用基层处理剂的目的是提高密封材料与粘结体之间的粘结性，对表面疏松、强度低的粘结体，基层处理剂渗透进去，还可提高基层强度，并可防止水泥砂浆中的碱性成分的析出。工程采用的基层处理剂为一般为二甲苯。基层处理剂干燥后应立即嵌填密封材料，干燥时间一般为20～60m i n。

聚氨酯作填缝时，嵌缝的宽度控制为20～40m m，深度为宽度的0.5～0.7倍。施工时必须把甲、乙组分按规定配合比准确计量，并充分搅拌均匀后才能使用。配料时，甲、乙组分应按重量比1∶3准确称量，然后倒人容器内进行搅拌。人工搅拌时用腻子刀充分混合均匀，搅拌过程中，应防止空气混入。采用机械搅拌应选用功率大、旋转速度慢的机械，以免卷入空气。搅拌直至色泽均匀一致为度。为节省投资常填背衬材料，背衬材料是填在密封材料底部的。背衬材料一般采用聚乙烯泡沫塑料条。在填塞时，圆形的背衬材料其直径应大于接缝宽度1～2m m左右，由于接缝尺寸施工时难免有一些误差，不可能完全与要求的形状相一致。因此，在选用背衬材料时，要备用多种规格的背衬条，供施工时选用。

2.4 聚氨酯砂浆

聚氨酯防水涂料由A组分主剂和B组分副剂组成。聚氨酯A组与B组按重量1∶2比例精确计量，在拌料桶中充分搅拌均匀，将拌好的聚氨酯和干砂按重量比4∶6比例配合，并充分搅拌均匀后即可使用。填缝结构型式如图4所示。

图4 聚氨酯砂浆填缝结构型式示意图

该材料柔性变形和粘结能力强，与混凝土板粘结牢固。沥青砂浆虽然造价低，但延伸度小、脆性大，在负温下极易与混凝土板拉开和断裂。聚氨酯砂浆虽然造价略高，但能常温操作、高温不发粘、低温不发脆、粘结强度大，具有较好的密封性（防止粉细砂进人缝内）、防水性、可灌性，耐热、耐寒、耐老化，在严寒和高热地区均可使用，且无毒无污染，绿色环保，有利于水质和环境保护。经综合比较，聚氨酯砂浆具有很高的性价比，工程效益明显。由于其造价相对聚氨酯更低，聚氨酯砂浆填缝已成为最常用的填缝材料。

3 结语

一些发达国家非常重视伸缩缝的质量，有些工程伸缩缝的造价甚至超过了渠道工程本身的造价。目前美国多采用弹性人造橡胶、聚氯乙烯止水带作伸缩缝止水材料，日本多采用止水板、弹性密封胶等作为填缝材料。衬砌渠道伸缩缝中用填缝密封止水材料除了要求具有一定的防渗性能外，还必须具有较好的耐热性和抗冻性，以保证其在高温时不流淌或被挤出，低温时不开裂，另外还必须与混凝土基面有良好的粘结，以保证在变形时粘结面不被拉开。通过不断的工程实践，塔河流域防渗渠道采用以聚氨酯砂浆嵌缝密封止水，闭孔板作为基底材料。

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［4］李敬玮，韩本正.新型防渗渠道伸缩缝填缝材料［J］.水利与建筑工程学报，2005（06）.

图4 绝缘接头接口密封示意图

4 应用效果

本成果已经在大伙房输水二期工程分支管线上得到了应用，彻底解决了PCCP管道阴极保护的绝缘件的绝缘、密封及安装问题。应用验证本成果成熟可靠，具有先进性、实用性和易于推广性的特点，填补了国内该领域应用技术空白，还将在辽宁省重点输水工程308km的PCCP输水管线上进行应用。

5 结论

通过采用大口径PCCP管线承插式绝缘接头，不但改善了接口的密封性能、绝缘性能、耐久性能，而且生产制造简单，省去绝缘法兰及附属设施，提高了生产和安装功效，大幅度的降低了工程造价。另外由于绝缘和密封性能的提高，大幅度的减少了运行期间的维护工作，提高了供水质量。

本研究成果的应用与推广在显著提高PCCP输水管道工程耐久性、满足大型工程连续施工的要求以及节约工程造价等方面做出了巨大的贡献，具有较大的间接经济效益。

参考文献

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1672-2469（2015）05-0092-03

10.3969/j.i s s n.1672-2469.2015.05.029

喻少平（1969年—），男，高级工程师。