严寒地区混凝土渠道伸缩缝处理措施探讨

摘要：渠道防渗技术是渠系输送水的重要工作，尤其是提高水利用系数，降低水量损失，保护渠堤起着重要作用，其伸缩缝填缝质量的好坏直接影响防渗效果。文章通过对严寒地区混凝土渠道伸缩填缝处理措施的影响，为类似工程实施提供借鉴和参考。

关键词：严寒地区；混凝土渠道；伸缩缝处理

中图分类号：TV331文献标识码： A

引言

渠道防渗有利于减少渠系水量损失和提高水利用系数。通常情况下，渠道防渗中必须解决的是施工工艺及伸缩缝填缝材料问题，一般渠道混凝土衬砌均有设伸缩缝。一旦未设置或处理不好，除了会造成水量损失之外，还会导致渠道发生变形、

渠床塌陷、破坏等现象。在我国灌溉技术多为渠道进行输水灌溉，且多数省份属内陆干旱性气候，夏季干旱少雨，冬季严寒，温差较大，水资源缺乏。因此，渠道防渗质量的好坏在我国节水灌溉的地位尤为重要。

冻融破坏以及盐冻破坏是影响我国西部地区和北方地区基础设施耐久性的一个严重问题。针对我国寒冷地区、严寒地区渠道伸缩缝建设的特点，开展混凝土抗冻融耐久性的研究，对提高我国西部地区及三北地区混凝土结构的耐久性，延长渠道结构使用寿命，提升高投资效益，加快经济建设步伐，具有重大的理论和现实指导意义。

混凝土经受冻融循环作用时，受冻温度越低，混凝土的吸水率越高，混凝土遭受的冻融破坏作用越大。-5℃以上的冻结温度对混凝土的冻融破坏作用明显较小，可以不按抗冻性要求设防，-5℃以下可以认为是有害冻结温度。但冻结温度低于-18℃时的冻胀破坏较-18～-5℃间的冻胀破坏明显减小。

在冻融和干湿循环联合作用下，浓度为7%、10%的硫酸钠溶液对混凝土具有很强的破坏作用，破坏以干湿循环为主，而浓度较大的复盐溶液（海水）对混凝土的剥蚀破坏影响不大，破坏以冻融为主。强度较高的混凝土比强度低的混凝土表现出更好的耐久性，引气和掺加粉煤灰可以明显改善混凝土抵抗冻融-干湿循环的能力，混凝土的粉煤灰掺量宜为20%。

一、影响混凝土渠道伸缩缝质量因素

1、渠系冻胀破坏

渠道防渗工程最大的问题，是冻胀破坏问题;新疆冬季较寒冷，最低气温－30℃，地面最大标准冻深1．0～1．2m。按标准冻深作为工程设计冻深(即阴坡)时，可达1．2～1．4m。渠道刚性衬砌在基土反复冻融的情况下导致膨胀隆起沉降，从而造成滑坡坍塌、接缝错位，对渠坡稳定及防渗节水都造成了严重的影响，极大的缩短了防渗衬砌板的寿命。

2、伸缩缝填缝材料的选择

伸缩缝材料的选择是处理好伸缩缝的关键，近年来，随着渠道防渗工程技术的迅速发展和高分子材料的广泛应用，水利工程开始应用聚氯乙烯胶泥，聚氨酯等新型止水填料，其使用性能各不相同。对于新疆大陆性干旱气候，又是高寒地区，应选择施工技术简便，费用低性能好，运行效果好适应气候变化的伸缩缝止水填料。对于刚性材料渠道防渗结构伸缩缝的设置，还应考虑到多个因素，如渠道的施工要求、所用填料的性能及气温变幅等。选择材料主要采用具有较强的黏结力、耐老化、变形性能较大，且在最高气温下不流淌，在最低气温下仍具有柔性的弱塑性止水材料。

3、伸缩缝施工工艺的选择

(1)伸缩缝的缝型、间距、缝宽伸缩缝的缝型主要有3种，即，T形、梯形和矩形。具体应用哪一种缝型必须根据渠道的规模、地基有无湿陷性或冻胀性、渠道对防渗的要求及施工条件等因素来确定。通常梯形缝、矩形缝适用于现场分块浇筑施工和混凝土预制施工，目前，采用矩形缝较多，一般半缝适用于渠基可能有沉陷或衬砌机连续浇筑施工。

(2)渠道伸缩缝的间距主要根据混凝土衬砌强度、厚度，气候条件及施工因素等来确定。当前，大多数情况下都是将伸缩缝设置在断面较大的混凝土衬砌渠道上，而交界处通常设在渠底或边坡，横向伸缩间距为3～5m。伸缩缝的缝宽必须要满足以下3个条件:①确保在温度升高的情况下填料不会被挤出。②确保在温度变化的情况下能达到混凝土伸缩的相关要求。③确保填料不会因温度下降的原因而被拉断。

(3)伸缩缝的填充

渠道伸缩缝的填充步骤具体如下:①将伸缩缝中所有的泥土和杂物都清理干净，在需要时可以将伸缩缝内用喷灯烘干。②伸缩缝的填充材料如果使用的是聚氨酯填缝胶，应先配制聚氨酯，之后在缝中嵌入聚氨酯填缝胶，并将其迅速捣实。③用聚氯乙烯胶泥、沥青砂浆、沥青油毡及PT胶泥等热灌施工时，为了使其与混凝土更好粘结，应在缝壁上涂上一层冷底子油。④在进行热灌焦油塑料胶泥施工的过程中，先要将胶泥使用煤炉架铁锅用火熬制，当煤炉架铁锅火温度达到140℃时，采用小火熬制并不断对胶泥进行搅拌。灌胶泥时，第一步是灌渠道弧底，然后是灌边坡，通常为了达到设计的厚度要求，边坡需要灌2～3次。

4、伸缩缝质量管理意识

(1)严格技术设计

要改变认为渠道防渗设计简单的错误观点，要求必须把好技术设计和施工设计两大环节，在设计中要按规范标准，对采用的防渗措施有充足的论证。

(2)规范施工管理制度，提高伸缩缝填缝质量意识

在防渗渠道施工中，施工人员经常简单的认为渠堤中的防渗膜、衬砌板是渠道防渗的主要功能，忽略了伸缩缝填缝处理的作用，施工中经常发现施工人员在施工时，只作简单的表面填缝，其填缝厚度、宽度和黏结密实性均未达到设计要求指标，从而降低了防渗渠道的防渗效果，对渠堤的的防淘涮能力也相应降低。

三、高寒地区混凝土渠道工程实例

在新疆阿勒泰地区的某项干渠工程，该渠道施工主要采用的是混凝土预制板衬砌，混凝土预制板尺寸为0.4m×0.5m×0.06m，混凝土标号C20F200W6，一级配。预制板板缝宽2.5cm，采用C20F200细粒混凝土灌缝并原浆勾缝，渠道顺水流方向每8m留设1道伸缩缝，缝宽2．5cm，采用沥青砂浆封缝。将沥青碎块放在锅内进行均匀加热，在加热的过程中不断搅拌沥青碎块，直到温度达到140℃～160℃后，将砂、沥青、水泥按4∶1∶1进行配比，在缝面干燥之后将沥青砂浆灌注在其上面，值得注意的是，灌注温度不能够低于110℃，待温度降低后，对其进行压实抹光，这就是沥青砂浆的制作工艺。

但这种材料污染较大，并且施工难度也较大，且夏季高温时易流淌，从而对工程的外观质量会造成严重的影响。同时，由沥青砂浆在新疆高寒地区多年的施工经验，沥青砂浆在冬季寒冷时节，容易发生脆裂，并且开春时冻融循环对其不利，会使沥青砂浆出现层层剥落的现象。另外，工程在施工中均忽视了伸缩缝填缝处理的重要性，缺乏质量意识，填缝深度不足，并未压实，进而使工程不满足施工质量要求。

新疆阿勒泰某干渠工程中伸缩缝填缝，聚氨酯填缝胶，其作为新型的填缝材料，用在伸缩缝中，施工简单，操作方便，高温不流淌，低温不脆裂，－30℃时具有较好的弹性，不易变形、鼓包破裂等特点。若该工程采用聚氨酯填缝胶效果将会更好。

四、提高水泥混凝土抗冻融耐久性的方法

1、含气量、气孔结构

混凝土的抗冻性与气泡间距系数有良好的相关性，气泡间距系数越小，混凝土的抗冻性越好。气泡间距系数相同时，高强混凝土的抗冻性明显大于低强度混凝土。 适量（通常≤20%）的优质矿物掺合料能够提高混凝土的力学性能，减少干缩，提高混凝土的抗渗性能，细化混凝土的孔结构，对混凝土的抗冻性和抗碳化性能没有不利影响，复掺则效果更好。

2、高性能外加剂

聚羧酸盐减水剂、引气剂和减缩剂的复合使用，能够有效改善混凝土的早期抗开裂性能，提高混凝土的抗渗、抗碳化等耐久性能，对混凝土的力学性能没有不利作用。无机盐类外加剂的掺入，降低了混凝土的抗冻性和抗盐冻剥蚀性，特别是掺量较大时效果显著。

3、提高混凝土抗冻耐久性的其他措施

掺入聚丙烯腈纤维、预湿轻骨料能显著改善混凝土的早期抗裂性和抗冻性，对混凝土的抗氯离子渗透性没有不利影响。涂刷表面耐久性增强剂，可显著提高混凝土的抗渗、抗冻和抗碳化等耐久性能。

4、引气混凝土含气量分层的解决措施

固体抗冻剂 （废橡胶粉、多孔砂等） 能够起到与化学引气剂相同的引气效果，能大幅度提高混凝土的抗冻耐久性能，较好地解决化学引气剂存在的含气量分层问题。

结束语

我国受冻地域广大，特别是北部和西部地区的水泥混凝土建筑普遍受冻融 （盐冻） 的作用，渠道使用寿命较短。渠道防渗技术提高了渠系水利用系数，渠道衬砌后，降低了渠道糙率，提高了输水能力，但其伸缩缝填缝处理不好，同样会降低渠道的防渗效果，对流速较大的渠道还会产生渠基的淘涮，造成工程的安全性降低。因此，伸缩缝填缝处理的好坏，将直接影响到防渗渠的防渗功能和稳定情况，应提高伸缩缝填缝技术质量是防渗渠施工中的重要工作。

参考文献

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