渡槽防渗处理技术浅析

1、工程概况
    宝鸡峡漆水河渡槽位于陕西省乾县临平镇漆水河上，始建于1969年9月，1971年5日竣工。该工程为现浇肋拱、预制装配排架和肋形箱板结构形式，全长208.5m，建筑物最大高度30m，槽箱宽5.5m，高3.15m，设计流量40m3/s，承担着下游170万亩农田的灌溉输水任务。
    该渡槽在建设时，共设9条横向伸缩缝。伸缩缝外各两条装配缝，共有27条装配横缝，3条装配纵缝和2条装配纵向角缝。9条伸缩缝内夹止水橡皮，采用二期混凝土浇筑，箱内侧粘贴沥青油毡；装配缝采用二期高标号水泥砂浆填塞；角缝内粘沥青油毡，外包三角形高标号混凝土，在伸缩缝接茬处灌注沥青防渗。
    经过对渡槽的观测（历时1年，每天早上8点，下午16点观测两次，渡槽最高温度在60℃以上，最低在-5℃以下）结果说明：渡槽温度变化的最大处为14#、20#及8#排架的伸缩处，其在8时和16时的最大变形量为7~9mm，故角缝开裂，渗漏严重，致使渡槽的排架柱剥蚀，钢筋外露，危及建筑的安全。
    2、渗漏原因分析
    2.1在建筑工程中，应用于渡槽的填缝材料是10#和30#的石油沥青及沥青油毡。
    从如下试验可以看出：
    由于黑色的沥青材料具有吸热功能，当大气温度为12℃时，其表面温度为25℃，当大气温度为23℃时，其表面温度为63℃。由此可见，在夏秋两季，石油沥青油毡防水层表面温度实际可达60℃以上，使其基本处于软化状态，在暴雨或遇水的情况下，温度骤降使其快速脆裂，产生漏水现象。
    2.2混凝土和水泥砂浆材料属于刚性材料，共抗压强度远大于抗拉强度，其在凝固过程中，若养护不及时，由于水化热的作用，会发生细微裂缝。同时，在渡槽早晚温度变化和一年四季的交替变化中，因装配缝或伸缩缝中的填缝材料柔性很差，不能适应温度应力引起的变形和变化，从而导致槽角缝、装配缝、伸缩缝的开裂，使渡槽发生渗漏。
    施工方案：
    本次工程分为两个标段施工。Ⅰ标段主要处理安装缝、伸缩缝及角缝，Ⅱ标段采用聚氨酯防水材料进行表面防渗处理。Ⅰ标施工程序为拆除砼、胶泥→清理表面→刷涂环氧基液→填塞TP软木胶泥→刷涂环氧基液→APP防水油毡封口→镀锌铁皮封口→环氧砂浆抹缝。Ⅱ标在Ⅰ标施工基础上进行表面防水处理。施工顺序为：清理工作面→刷涂底液→刷涂一层聚氨酯净浆（TW-YT-928），然后粘贴聚氨酯玻璃钢丝布，最后刷涂三层聚氨酯净浆。
    3、施工工艺及有关技术指标
    施工程序：防渗工程可以分为以下几个步骤：
    清理槽内杂物→排除积水→搭设工作架→裂缝防渗处理→修补处理伸缩缝、安装缝→养护→刷涂聚氨酯净浆→粘贴氨酯玻璃丝布。
    3.1伸缩缝、安装缝的砼、胶油泥拆除
    安装缝凿除成口径为4×5cm矩形槽，深度5~10cm，用清水及丙酮清洗；伸缩缝凿成"V"形，对于7#~8#排架北侧槽面大面积渗漏水，全部用人工凿除2cm找平，清洗干净。角缝拆除后将二期砼结合面凿毛清洗。
    3.2伸缩缝、安装缝、角缝防渗处理
    本次防渗工程采用环氧砂浆防渗处理，它具有强度度高、粘结力大、收缩率小、化学稳定性好和施工简便等优点。环氧混合物的材料配比，主要根据使用目的和施工条件并通过试验决定。本次工程选择配比主要考虑了以下几个因素：
    3.2.1配方应满足粘结力大、抗拉性能好、防渗指标高这一基本要求；
    3.2.2配方所需材料要易于购买，不能因为材料供应不上而影响施工；
    3.2.3由于大部分裂缝在槽壁，涂抹比较困难，为减少抛散掉块，要求所选配方韧性要好，砂浆本身粘结力要大，固化时间不能过长，同时还要便于施工，容易批抹；
    3.2.4充分吸取外地实践经验，在大面积要进行室内外不同配方、不同条件、不同构件的材料性能试验及不同施工方法的试验。在取得一定科学数据及认为施工方法较有把握后再进行施工。
    在这次防渗处理中，采取了以下两种配方：
    施工工艺：在凿毛处理好的混凝土基面上及伸缩缝、安装缝槽内，先刷一层环氧基液，然后填充软木胶泥，尽可能饱满充实，最后用环氧砂浆封口。对于大面积渗水面，采用环氧砂浆防渗处理，在处理好的混凝土基面上先刷一层环氧基液，待0.5~1.5小时后，抹第一层环氧砂浆，目的是找平混凝土面。因此砂浆平均厚度不要超过0.5cm。待初凝后，再刷一层基液同样等0.5~1.5小时后，抹第二层环氧砂浆，其厚度约为1cm。在封口砂浆面上涂一道基液，最后收面养护7~14天。
    安装缝处理：将凿开的槽内用清水及丙酮清洗干净，刷涂一层环氧基液，然后填充软木胶泥，用环氧砂浆封口。
    伸缩缝处理：清洗槽内，先刷涂一层环氧基液，软木胶泥填充，环氧基液封口，然后用40cm宽的APP防水油毡粘贴，外用镀锌铁皮锚固，最后用环氧砂浆封口。
    槽内三角体拆除后，将混凝土结合面凿毛清洗干净，顺序为：放线→贴油毡→灌胶泥→封口浇筑300#混凝土。
    Ⅱ标处理使用的材料为TW-YT-928聚氨酯预聚体。TW-YT-928是缺少羟基（-OH）的水聚氨预聚体，遇水后进行化学反应，生成一氧化碳气体和有一定弹性的氨基固化物，并使氨基固化物体积膨胀4~6倍，来达到堵塞渗漏的目的。基施工工艺为：
    （1）用TW-YT-928弹性聚氨酯防腐涂料按甲料：乙料=1:1.5的比例充分混后后，加25%的二甲苯稀释并混合均匀后在砂浆找平层上涂刷薄薄的结合层。找平层表面含水量应小于9%。
    （2）检查结合层，若发现结合层有缺陷或者找平层有裂缝，则预先用TW-YT-928弹性聚氨脂防水腐涂料，按照1:1.5比例调匀后加滑石粉调制成腻子进行刮缝及修补处理。
    （3）做二布六涂TW-YT-928防水防腐涂膜。施工中每次调制涂料配比必须准确，调好的涂料必须在20min内用完，以免固结。每涂一层与另一层之间的间隔时间不少于12h并不大于48h，以保证层间结合良好。
    （4）作反压装置。在渡槽进、出口作反压装置，以防止水流冲刷造成膜料开裂。
    （5）按照防水工程的有关施工规范要求进行施工质量检查和验收。
    4、施工中注意的事项
    4.1涂刷环氧基液：
    为了使原混凝土（或其它粘结面）表面被环氧基液充分润湿，保证结合良好。在批抹环氧砂浆前，应在粘结面上先涂一层环氧基液，然后再批抹环氧砂浆。
    4.1.1为了降低基液稠度，以便充分温润粘结表面，可在基液中掺入5%的丙铜。
    4.1.2涂刷基液时，力求薄而匀，对凹凸不平及拐角等难于涂刷的地方，应特别注意。
    4.1.3混凝土表面经过处理后，在涂基液时，表面温度最好保持在20~25℃，最低不能低于15℃，否则可采用喷灯加温预热。
    4.1.4涂刷基液后需间隔一定时间，待基液中的气泡逸出后，再批抹环氧砂浆。间隔时间随气温高低不同，一般以半小时为宜，最长不超过1.5小时。
    4.1.4基液涂刷后，要随时注意排除表面气泡，已涂刷的表面，要注意保护，严防杂物粘入。
    4.2批抹环氧砂浆：
    批抹环氧砂浆的方法与批抹一般水泥砂浆大致相同。由于顶面批抹容易脱落，除注意配方外，还应注意以下几点：
    4.2.1原混凝土表面凿毛要平整，否则应增加涂抹层次，先将凹缺较大的地方补平。
    4.2.2底基液涂刷应均匀，采用粘度较大的基液，填料宜多一些，这样减少内应力，降低收缩率，防止出现裂缝。
    4.2.3涂抹层不宜过厚，以0.5cm左右为宜，若厚度超过1.0cm时，应考虑分层涂抹。
    4.2.4批抹时要用力压实，使表面泛出浆，对发现有鼓包的地方，在固化前应刺破，排出空气。当出现鼓包时不要勉强硬压，必须穿破另抹。
    4.3养护
    环氧涂料要求在稳定的温度下进行固化，初始养护温度与温差的变化对环氧材料是否开裂影响较大。因此，必须严格控制初始养护温度和温差的变化。一般要求养护温度不低于15℃，温度变化最好不超过5~10℃。养护时间7~14天。
    5、结语
    5.1高温、多冲刷的冷热冲击是造成沥青油毡防水材料渗漏的主要原因。要解决这一问题，应该淘汰沥青油毡防水材料，选用弹性好、延伸率大、耐冷热冲击强度高、材料对温度适应能力强、防水可靠、施工方便、与基层附着力强、具有一定抗腐蚀能力的TW-YT-928弹性聚氨酯防水防腐涂料。
    5.2采用TW-YT-928弹性聚氨脂防水防腐材料，要求基层有一定的强度，并干净、干燥、平整，防水层施工必须保证质量，成膜的防水层必须均匀光滑、平整、无缺陷。
    5.3为延长防水层的使用时间和防止防水层被硬物破坏，防水层表面必须按设计要求增加保护层。
    5.4该工程1997年10月~11月份施工，经过7年的使用观察，未再发现渗漏。实践证明：该工程渗漏防治处理的方案和所用材料合理，施工质量较好，克服了因温度变化造成裂缝渗漏问题，达到了防治渗漏的目的，为同类工程防渗漏处理提供了借鉴。