浅析渠道混凝土防渗伸缩缝的设置及填料工艺

周瑞红

（1.太原理工大学，山西 太原 030024；2.山西省水利工程质量与安全监督站，山西 太原 030002）

我国是一个缺水国家，人均淡水量仅有世界人均占有量的25%，节水对于中国来说，迫在眉睫、意义重大，渠道防渗是提高现有水利工程效益的重要途径，也是现实有效的节水措施。

渠道混凝土防渗中伸缩缝的设置与施工，是整个防渗工程的关键。伸缩缝设置的不合理，引起混凝土在伸缩缝以外裂缝，引起渗漏，伸缩缝施工质量不保证，形成渗漏通道，本论文在此背景下进行渠道混凝土防渗伸缩缝的设置及填料工艺研究。

1 伸缩缝的间距、缝宽、缝型

根据气候条件，混凝土衬砌厚度，强度等级及施工因素确定伸缩缝的间距。目前大部分现浇混凝土的横向伸缩缝间距3 m～5 m，纵向伸缩缝在断面大的混凝土衬砌渠道设置，一般设在渠底与边坡的交界处。

缝宽要满足3个条件，①满足由于温度变化混凝土伸缩的要求；②满足当温度升高时填料不被挤出；③满足当温度下降时填料不会被拉断，缝宽按以下三式计算，最后采用最大值。

式中：b：缝宽/cm；

L：缝的间距/cm；

a：混凝土线膨胀系数，a=0.00001；

to：施工时的温度/℃；

tmax：当地最高气温/℃；

tmin：当地最低气温/℃；

ζc：当气温为tmax时，填料的压缩系数，一般取0.10；

ζp：当气温为tmin时，填料的延伸系数，一般取0.15；

ζYc：混凝土的干缩系数，一般取0.0004；

k1、k2、k3：安全系数（k1=1、k2=k3=2）。

伸缩缝的缝型有矩形、梯形、T形。具体选择时应根据渠道规模，对防渗的要求，地基有无冻胀性或湿陷性以及施工条件等因素确定，一般半缝适用于衬砌机连续浇筑施工或渠基有沉陷可能；矩形缝和梯形缝适用于混凝土预制施工和现场分块浇筑或喷射施工，目前采用矩形偏多。

2 伸缩缝的填料

伸缩缝的填料有聚氯乙烯胶泥防水油膏、焦油塑料防水油膏、木屑水泥、水泥砂浆、锯末沥青、沥青砂浆、沥青油毡板、油毡、JS-18防水卷材。在河南省南水北调总干渠工程渠道衬砌技术现场试验中采用JW聚氨脂止水材料和焦油聚氨脂止水材料、PT砂等。

聚氯乙烯（PVC）胶泥防水油膏、焦油塑料防水油膏均为炎夏不流淌、低温柔性好、黏结力强、弹塑性好、防水防渗性强、老化缓慢、有一定的耐酸碱耐油能力。其技术性能见表1和表2。

表1 聚氯乙烯（PVC）胶泥防水油膏

表2 焦油塑料防水油膏

锯末沥青的制作工艺为将沥青放入平底锅中，用火加热至沥青熔化，再加入锯末炒拌均匀（锯末沥青不可炒焦）。然后将炒拌好的锯末沥青充填在清整好的伸缩缝内压实。另一种是将锯末沥青炒拌均匀后，放入按照设计尺寸制作好的木材模具中，压实成条形后，运至工地，直接压入缝内待用。

沥青砂浆的制作为将沥青碎成小块，放在锅内均匀加热，不断搅拌，直至加热到140℃～160℃，然后按沥青∶水泥=1∶4配制，搅拌均匀即可。

水泥锯末砂浆的制作为：韶山灌区是将水泥、无木花的锯木灰按重量比水泥∶锯木灰=1∶3，加水拌和至手捏成型不散。甘肃省景电二期工程木屑水泥比例为4∶1。

陕西省水利农业综合开发办，与西安三联防水材料公司合作，开发出JS-18防水卷材，经过异形加工成的专用止水带，埋设于伸缩缝内，取得了较好的止水效果。防水卷材物力学性能见表3［2］。不同环境下防水卷材性能见表4。

表3 防水卷材物理力学性能

表4 不同环境下防水卷材性能

用于渠道伸缩缝的止水材料是一种异型止水带。

3 伸缩缝的填充

伸缩缝的填充的步骤如下:①将伸缩缝内的泥土，杂物清理干净，必要时用喷灯烘干。②用PT砂作填充材料时，首先配制PT砂，然后将PT砂嵌入缝中，迅速捣实。③用沥青砂浆、PT胶泥、沥青油毡、聚氯乙烯胶泥等热灌施工时须在缝壁上涂上一层用沥青与柴油混合物的冷底子油，使它与混凝土更好粘结。④热灌焦油塑料胶泥施工时，用煤炉架铁锅熬胶泥，温度达140℃后用小火熬制，不停搅拌，先灌渠道弧底，再灌边坡，边坡需灌2～3次，直至设计厚度为至。

在江苏省南通市，由于是高沙土地区，混凝土防渗渠道因地基不稳定出现大量纵向变形和渠基的热胀冷缩，现浇混凝土整体出现裂缝，造成了防渗渠道坍塌，崩溃等严重破坏现象，为此研究了一种整体现浇混凝土渠道变形缝施工方法，即沿渠道设立伸缩缝和变形缝，伸缩缝8 m～10 m设置，在施工中预埋木条，待混凝土凝固后取出木条，在缝中用改性802型塑料油膏嵌填，变形缝8 m～10 m设置，是在防渗渠道浇筑完成后，用切割机切割防渗层2/3的厚度，缝宽3 cm，然后浇注热沥青填实。切割时间要控制在混凝土凝固初期，抗压强度6.0 MPa～12.0 MPa。该方法施工的现浇混凝土，两年来基本未发生裂缝，防渗效果很好，可在类似地区借鉴。

甘肃省景电二期工程渠道伸缩缝原设计为下层4 cm厚聚氯乙烯胶泥，表层2 cm厚100#水泥砂浆封口，施工一年后，封口砂浆大部分脱落，个别渠道伸缩缝两侧混凝土板鼓起，这是由于缝内砂浆不能满足温度变化时混凝土伸缩要求引起的，经反复研究后改为下层3 cm厚的4∶1木屑水泥，表层用2 cm厚的胶泥封口，施工后，运行十年，渠道伸缩缝良好，夏季胶泥鼓胀，充满灌注时预留的1 cm缝，与渠道坡相平；冬天冷缩陷进1 cm，保持原灌注位置。整个伸缩缝内胶泥与混凝土预制板粘接密实，无漏水。

景电二期工程伸缩缝的施工工艺为：

（1）聚氯乙烯胶泥指标［3］：延伸率（cm），25℃时大于 3，-17℃时大于0.3，与混凝土的粘结强度≥1.5 kg/cm2，耐热性80℃时在45℃斜坡上不流淌，在-20℃时不硬脆，不开裂，比重1.13 kg/cm3。

（2）①将胶泥切成10 cm×10 cm大，3 cm～6 cm厚的块，放入平底锅内，缓慢加热，不断搅拌，锅内胶泥温度控制在120℃左右，保持胶泥不鼓泡，不冒黄烟，浓烟，以免胶泥碳化。为防止个别不熔化的硬块灌缝时堵塞流淌，采用10 mm×10 mm的滤网进行过滤。②将缝内泥土、杂物剔除，填入3 cm的木屑水泥，木屑水泥比例为4∶1，缝内清扫干净。在伸缩缝上粘贴大约20 cm宽的厚纸，用废水泥袋装土压进缝内1 cm，将熔化好的胶泥从渠边两侧灌入，1 h后清除土袋，扯去废纸。

4 结束语

随着科学技术的发展，渠道混凝土防渗伸缩缝的填料和工艺也在不断发展变化，更多更新的技术和材料应用于混凝土渠道防渗的要求中去，如在河南省新乡市推广使用的改性802型塑料油膏和冷嵌施工方法，高寒地区采用的聚氨酯砂浆嵌缝和苯板填充料型式都有很广阔的发展前景。但本文技术方法作为规范推荐的一项技术具有一定的广泛实用性，是减少渠道输水损失的重要途径，是发展节水农业不可缺少的技术措施。

［1］SL18-2004.渠道防渗工程技术规范[S].中华人民共和国水利部2004,06

［2］李敬玮，郝巨涛.弹性聚氨酯填缝止水密封材料的研究[J].水利水电技术，21305，(11):93-95.

［3］姚治邦.建筑材料实用配方手册[M].南京:河海大学出版社,1991.