聚脲在錦屏水電站拱壩裂縫防滲處理中的應(yīng)用

鄧漢鵬，顏再榮

（廣州秀珀化工股份有限公司，廣東 廣州 511495）

1 工程概況

錦屏一級水電站拱壩上游面的裂縫不僅削減壩體的有效斷面，破壞結(jié)構(gòu)受力和傳力的整體性，還由于長期受到高滲壓作用，使壩體處于高壓水力劈裂的危險中，加劇對結(jié)構(gòu)整體的破壞，削弱混凝土的長期耐久性。另外，在工程運行期，一旦拱壩迎水面出現(xiàn)裂縫，其檢查和修補難度極大。截至目前，國內(nèi)外250 m以上高水頭壩面混凝土抗水力劈裂設(shè)計可供借鑒的經(jīng)驗不多。為了消除壩面開裂隱患，提高大壩工程安全運行壽命，通過對工程上較常用的主要防水措施進行調(diào)研，結(jié)合錦屏水電站的特點和具體要求，設(shè)計和施工單位采用了聚脲作為防滲材料。

2 聚脲性能

（1）聚脲是一種無溶劑、雙組分快速反應(yīng)固化的高強、高韌、彈性綠色環(huán)涂料，無毒性，100%固含量，不含有機揮發(fā)物，符合環(huán)保要求。

（2）具有良好的物理性能，如優(yōu)良的抗拉強度、柔韌性、耐老化、耐介質(zhì)、耐磨性。作為壩面防滲涂料，具有可減少混凝土與水、空氣等接觸，提高防滲效果，延緩混凝土老化等作用，并具有良好的不透水性和閉氣性，在2 MPa壓力下24 h不透水。

（3）耐侵蝕性能突出，除二甲基甲胺、二氯甲烷、氫氟酸、濃硫酸、濃硝酸、濃磷酸等強溶解、強腐蝕介質(zhì)外，可耐受絕大部分腐蝕介質(zhì)的長期浸泡。由于不含催化劑，表現(xiàn)出良好的耐老化性能。

（4）具有在很寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)硬度的能力，而且能在高硬度情況下保持較好的低溫柔韌性。

（5）與金屬、混凝土、塑料及木材等多種底材都具有良好的附著力。

聚脲涂料的基本性能指標滿足GB/T 23446—2009《噴涂聚脲防水涂料》的技術(shù)要求；底涂料的基本性能指標滿足JGJ/T 200—2010《噴涂聚脲防水工程技術(shù)規(guī)程》的技術(shù)要求；搭接劑的基本性能指標滿足JGJ/T 200—2010《噴涂聚脲防水工程技術(shù)規(guī)程》的技術(shù)要求。

3 施工工藝

3.1 壩面防滲施工

錦屏水電站上游面噴涂聚脲防水施工原則隨大壩澆筑逐步上升，同時也兼顧了壩面保溫層的交叉施工。噴涂聚脲施工作業(yè)在相應(yīng)部位的裂縫進行化學灌漿或者銅止水處理完成后實施。

（1）在上、下游壩面混凝土裂縫兩側(cè)各2 m、裂縫端頭4 m范圍內(nèi)噴涂聚脲防滲保護。其中，為減小泄洪期間動水作用對下游壩面裂縫的不利影響，下游壩面僅對1 661 m高程以下裂縫進行噴涂聚脲保護。

（2）拱壩上游面1 680 m高程以下、橫縫兩側(cè)各1.5m范圍內(nèi)進行噴涂聚脲防滲保護。

（3）聚脲防滲涂料噴涂厚度為4 mm。

3.2 施工方法

采用美國GRACO公司原裝進口的專業(yè)聚脲噴涂裝備，由專用的主機和噴槍組成，見圖1。專用主機采用液壓驅(qū)動，輸出量大、工作壓力高、壓力波動小、電加熱功率大、溫度控制精確，原料計量精度高。

圖1 聚脲噴涂主機及噴槍

施工時將主機配置的2支提料泵分別插入裝有A（異氰酸酯）組份、B（氨基化合物）組份原料桶內(nèi)，借助主機產(chǎn)生的高壓 （24 MPa）將原料推入噴槍混合室，進行混合、霧化后噴出。在到達基面的同時，涂料幾乎已近凝膠，待15～45 s后，涂層固化。一次噴涂厚度約為1～2 mm，只需反復噴涂即可達到規(guī)定厚度。

3.3 壩面混凝土基面處理

（1）施工前必須對施工基面進行必要的處理和清潔?；鎽?yīng)潔凈、干燥、平整，無油脂、粉塵、污物、脫模劑、浮漿和松散表層等，不得有明顯的坑洞或突起。

（2）混凝土基面抗壓強度不低于施工設(shè)計圖提出的要求。

（3）使用專用打磨設(shè)備徹底清除混凝土表面雜物、突起和浮漿。

（4）將混凝土表面打磨出來的灰塵以及雜物打掃干凈，必要時使用吸塵器對混凝土表面進行徹底清潔。

3.4 基層處理底涂

使用SP-7887高固含聚氨酯基層處理劑進行底涂施工，按照精確的質(zhì)量比混合，充分攪拌均勻，均勻地刮涂或輥涂于混凝土基材上，如混凝土基面平整度較差，可復涂一次。

3.5 缺陷修補

使用SP-7888聚合物修補砂漿漆對混凝土表面明顯的孔洞進行填補。該材料為環(huán)氧體系，涂層強度高，與混凝土和聚脲的粘結(jié)強度均能達到設(shè)計要求，并且可加入填充料使用?；嫒毕葸^大時，可在涂料中加入20%～50%的石英砂以增加涂料體系的填充能力。石英砂切忌添加過量，過量的填充料會導致涂層強度降低，涂層與基材的剝離強度達不到設(shè)計要求。

3.6 噴涂聚脲涂料

（1）對不作聚脲噴涂的區(qū)域進行防護，以免聚脲噴涂施工產(chǎn)生的漆霧造成污染。

（2）噴涂前基面應(yīng)保持干燥、清潔，保證基面溫度高于露點溫度3℃。

（3）噴槍手應(yīng)經(jīng)過專業(yè)培訓合格后持證上崗。

（4）噴涂作業(yè)時，噴槍垂直于待噴涂基面，距離適中并勻速移動；按照先細部構(gòu)造后整體的作業(yè)順序，可1次或分多次噴涂至設(shè)計要求的厚度。

（5）2次噴涂時間間隔超過12 h，再次噴涂前應(yīng)在已有涂層表面涂刷聚脲專用搭接劑，搭接寬度應(yīng)不小于150 mm。

4 工程施工難點

施工經(jīng)驗表明，拱壩壩面聚脲施工收邊處理宜采用邊緣逐漸減薄的方式，以便涂層能更好應(yīng)對水流沖刷和流體的阻力。邊緣漸薄工藝對噴槍手的操作技能要求較高，噴槍手尚未掌握這一技巧時，可以采用管徑10 cm的泡沫管進行收邊，人為地讓邊緣涂層減薄，利用泡沫管的圓弧面弧度與基材之間的縫隙達到收邊的效果。聚脲涂層邊緣收頭處理見圖2。不噴涂區(qū)域遮護可使用聚氯乙烯塑料布或者彩條布進行防護。

圖2 聚脲涂層邊緣收頭處理

5 涂層質(zhì)量檢查

（1）防水層的施工質(zhì)量檢查數(shù)量應(yīng)按涂層面積每100 m2檢查1處，每處10 m2，且不得少于3處。

（2）防水層的基層應(yīng)牢固，基面應(yīng)潔凈、平整，不得有空鼓、松動、起砂和脫皮現(xiàn)象，基層陰陽角處應(yīng)做成圓弧形。

（3）防水層應(yīng)與基層粘結(jié)牢固，表面平整、涂刷均勻，不得有流淌、皺褶、鼓泡、露胎體和翹邊等缺陷。

（4）防水層的平均厚度應(yīng)符合設(shè)計要求，最小厚度不得小于設(shè)計厚度的90%。防水層厚度檢測可用針測法或割取20 mm×20 mm實樣用卡尺測量。

6 結(jié)語

混凝土壩的裂縫病害在已建水電工程中是普遍性的問題，需采取一定的工程措施，提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，增加結(jié)構(gòu)的安全度，延長工程正常使用壽命。錦屏水電站上游壩面裂縫采用噴涂聚脲防滲施工保護，通過1年多的運行，反映防滲效果較好，達到了預期的效果。聚脲在300 m級水頭的壩面混凝土抗水力劈裂防滲處理的成功應(yīng)用，可為類似防滲處理工程中提供參考，應(yīng)用前景廣闊。

［1］吳懷國，趙德海，孫志恒.噴涂聚脲彈性體技術(shù)應(yīng)用展望［J］.中國水利水電科學研究院學報，2003，3（12）:232-235.

［2］黃微波，楊宇潤，徐德喜，等.噴涂聚脲彈性體技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用［J］.化工進展， 2000（5）:24-28.