北疆地區(qū)渠道工程襯砌混凝土養(yǎng)護(hù)技術(shù)分析與探討

□趙向波（新疆額爾齊斯河流域開(kāi)發(fā)工程建設(shè)管理局）

1 工程概況

北疆某供水工程為Ⅱ等大（2）型工程，輸水渠道全長(zhǎng)112.721 km，設(shè)計(jì)引水流量55～48m3/s。渠道為梯形斷面，底寬6m，渠深4.80～4.60m，邊坡1:2.50，縱坡1:10000。渠道結(jié)構(gòu)形式從下依次是：膠結(jié)砂礫料找平層，0.60mm厚的兩布一膜，10 cm厚薄壁混凝土板。

2 渠道混凝土養(yǎng)護(hù)

2.1 養(yǎng)護(hù)方式選擇

2.1.1 覆蓋草簾、氈毯，灑水保濕

該種傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)方式是目前國(guó)內(nèi)長(zhǎng)距離調(diào)水工程采用的主要方式。其長(zhǎng)處在于所用的草簾、氈毯材料成本相對(duì)較低，缺陷是在覆蓋草簾、氈毯的傾斜襯砌混凝土板面上灑水，存在不易保水、養(yǎng)護(hù)效果差、混凝土質(zhì)量無(wú)法保證的問(wèn)題。

2.1.2 養(yǎng)護(hù)膜：分土工膜或復(fù)合土工膜、節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜兩種

該養(yǎng)護(hù)方式是利用土工膜的防滲功能，將混凝土表面和空氣隔離以保水養(yǎng)護(hù)。這種養(yǎng)護(hù)方式仍需要定期向膜下混凝土面灑水保濕，但對(duì)較大面積混凝土面鋪設(shè)養(yǎng)護(hù)膜，需要重復(fù)掀起、壓蓋養(yǎng)護(hù)膜端頭，勞動(dòng)強(qiáng)度大，如遇大風(fēng)等惡劣天氣則很難完成。這種養(yǎng)護(hù)方式的優(yōu)點(diǎn)主要是厚度大的養(yǎng)護(hù)膜可以重復(fù)利用，且保水性能好于草簾、氈毯。

節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜是以新型高分子吸水材料為核心，以塑料薄膜為載體，養(yǎng)護(hù)期間只需在混凝土面鋪設(shè)節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜時(shí)澆一次水，養(yǎng)護(hù)期間混凝土表面可始終保持濕潤(rùn)。但由于材料自身厚度薄，在干熱多風(fēng)的環(huán)境下，極易破損并被風(fēng)刮起而失去作用，該膜只能一次性使用。

圖1 氈毯養(yǎng)護(hù)圖

2.1.3 涂刷養(yǎng)護(hù)劑

養(yǎng)護(hù)劑是在混凝土拆模后或初凝后立即在其表面涂刷形成一層封閉的膜，利用混凝土內(nèi)部自身的水分進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期間不需要灑水?，F(xiàn)在主要用于斜面、立面及外因干擾小的建筑物，養(yǎng)護(hù)效果比較好。而國(guó)內(nèi)建筑市場(chǎng)中，養(yǎng)護(hù)劑產(chǎn)品較多，養(yǎng)護(hù)效果差異較大。養(yǎng)護(hù)劑原理是根據(jù)外界氣溫涂刷被養(yǎng)護(hù)混凝土后至少要在24-36 h后才能形成較為穩(wěn)固的保護(hù)膜，并且養(yǎng)護(hù)期還要避免與重物、尖銳物品接觸破壞已形成的封閉膜。而本工程長(zhǎng)距離襯砌渠道混凝土板是由大型機(jī)械鋪設(shè)完成的，機(jī)械化程度較高，其為連續(xù)的大面積板塊狀，為防止板塊收縮產(chǎn)生裂縫，根據(jù)氣溫在混凝土板澆筑完成后的10-36 h必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)縫切割，但該時(shí)間卻與涂刷養(yǎng)護(hù)劑后可進(jìn)行人工作業(yè)的時(shí)間相沖突，同時(shí)切割作業(yè)也難以避免對(duì)養(yǎng)護(hù)劑形成的封閉膜造成局部的損壞，影響?zhàn)B護(hù)效果。因此，本方法在長(zhǎng)距離調(diào)水大型渠道機(jī)械襯砌薄壁混凝土板的養(yǎng)護(hù)中未被普遍使用。

本工程在分析上述養(yǎng)護(hù)方式優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，圍繞長(zhǎng)保濕、可循環(huán)、易操作、低成本、少用人的指導(dǎo)思想，利用土工膜的防滲功能，噴滴灌管道送水高效便利的特點(diǎn)，輔助膠帶粘接等閉氣措施，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn)，發(fā)明了大型渠道襯砌混凝土板封閉養(yǎng)護(hù)裝置。

圖2 養(yǎng)護(hù)渠道襯砌混凝土板的裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 封閉養(yǎng)護(hù)裝置技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析

封閉養(yǎng)護(hù)裝置與以往的養(yǎng)護(hù)方式成本組成不同，材料循環(huán)使用次數(shù)多，并且大大節(jié)約了用水及養(yǎng)護(hù)用工，特別適合配合機(jī)械化襯砌混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，對(duì)比分析見(jiàn)表1。從表中對(duì)比分析可知：封閉養(yǎng)護(hù)裝置技術(shù)費(fèi)用最低，覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)費(fèi)用最高。在本工程中采用封閉養(yǎng)護(hù)裝置比傳統(tǒng)覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)可節(jié)約1500萬(wàn)元，比噴養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)可節(jié)約620萬(wàn)元。

表1 渠道護(hù)坡混凝土主要幾種養(yǎng)方式費(fèi)用表 單位：元/m2

2.3 傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)和封閉養(yǎng)護(hù)使用效果對(duì)比

為檢測(cè)封閉養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土板早期干縮裂縫的控制效果，在保證混凝土拌合物質(zhì)量的前提下，現(xiàn)場(chǎng)選擇初期氈毯養(yǎng)護(hù)段連續(xù)長(zhǎng)度1713m和封閉養(yǎng)護(hù)段連續(xù)長(zhǎng)度2213m進(jìn)行裂縫統(tǒng)計(jì)，因縱向裂縫和貫通性橫向裂縫成因有所不同，因此統(tǒng)計(jì)時(shí)將縱向裂縫和橫向裂縫區(qū)分開(kāi)來(lái)進(jìn)行,統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 裂縫對(duì)比統(tǒng)計(jì)表

從裂縫統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出渠道邊坡混凝土板養(yǎng)護(hù)采用封閉養(yǎng)護(hù)比傳統(tǒng)的氈毯灑水養(yǎng)護(hù)縱向裂縫減少88%，橫向縫減少35%。

縱向縫減少的幅度大，主要是因?yàn)榭v向裂縫是由混凝土表面失水干縮和坍落度大引起的，其中因表面失水干縮引起的裂縫居多，因?yàn)榉忾]養(yǎng)護(hù)為混凝土板營(yíng)造了一個(gè)濕養(yǎng)環(huán)境，因此有效地減少了混凝土板表面的干縮裂縫；橫向裂縫減少的幅度小一些，主要是因?yàn)闄M向裂縫是由于不能及時(shí)將大面積混凝土板分割造成的，雖然封閉養(yǎng)護(hù)對(duì)延緩橫向貫通性裂縫有一定作用，但卻不能有效地減少橫向貫通性裂縫，只有及時(shí)切割，才能有效地減少橫向貫通性裂縫。

2.4 封閉養(yǎng)護(hù)膜下濕度與試驗(yàn)室養(yǎng)護(hù)對(duì)比

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)封閉養(yǎng)護(hù)膜下濕度與試驗(yàn)室養(yǎng)護(hù)濕度大于90%進(jìn)行對(duì)比。效果一：，一天內(nèi)供水兩次，早上9點(diǎn)左右、下午5點(diǎn)左右各供養(yǎng)護(hù)用水一次，在膜下補(bǔ)水前最小膜下濕度為65%，補(bǔ)水后最大膜下濕度為97%，12 d平均膜下濕度達(dá)89%，接近試驗(yàn)室養(yǎng)護(hù)濕度，見(jiàn)表3。

表3 膜下濕度實(shí)測(cè)值表

效果二：，一天內(nèi)供水一次，早上8-10點(diǎn)供養(yǎng)護(hù)用水一次，中午測(cè)膜下濕度，最小膜下濕度為66%，最大膜下濕度為74%，14天平均膜下濕度達(dá)69%，見(jiàn)表4。

表4 膜下濕度實(shí)測(cè)值表

3 結(jié)論

本工程封閉養(yǎng)護(hù)裝置的使用，在夏季干熱多風(fēng)缺水氣候條件下，營(yíng)造了一個(gè)與外部惡劣大氣環(huán)境相隔離、封閉及均衡的濕養(yǎng)環(huán)境，確保混凝土的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量及設(shè)計(jì)指標(biāo)保障，有效地防止或控制大面積薄壁混凝土早期干縮裂縫的發(fā)生，并獲得了國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利。

圖3 封閉式養(yǎng)護(hù)裝置養(yǎng)護(hù)現(xiàn)場(chǎng)圖

由于可重復(fù)利用的該養(yǎng)護(hù)裝置發(fā)明和應(yīng)用，避免了養(yǎng)護(hù)廢棄物對(duì)外部環(huán)境的污染；與常規(guī)養(yǎng)護(hù)方式對(duì)比，降低了養(yǎng)護(hù)成本，提高了養(yǎng)護(hù)效率，節(jié)水90%以上，費(fèi)用是通常養(yǎng)護(hù)方法的1/3，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。為干熱多風(fēng)缺水地區(qū)大型調(diào)水工程大面積薄壁混凝土施工提供簡(jiǎn)單便捷的新養(yǎng)護(hù)方式，并為同類(lèi)混凝土施工編制養(yǎng)護(hù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)提供了工程實(shí)例。

[1]水工混凝土施工規(guī)范，DL／T5144-2001.

[2]水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程，SL352-2006.

[3]呂斌.全封閉膜下噴滴灌養(yǎng)護(hù)技術(shù)在渠道機(jī)械化襯砌混凝土中的應(yīng)用，黑龍江水利科技，2012，9.

[4]牛尚峰.淺析渠道襯砌混凝土裂縫的成因及控制要點(diǎn),中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2012，1.