速凝橡膠瀝青防滲膜在白石水庫魚池工程中的應(yīng)用

(遼寧省白石水庫管理局，遼寧 朝陽 122000)

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷增長與工程技術(shù)的日趨完善，水利設(shè)施的修建量逐年增加，在我國的社會生產(chǎn)建設(shè)中起著越來越重要的作用[1]。然而，目前水利工程普遍存在著滲漏現(xiàn)象，不但嚴(yán)重影響渠道過水利用率，甚至?xí)櫟鼗翆樱瑴p弱其抗剪、抗壓強(qiáng)度，破壞其承載結(jié)構(gòu)[2]，尤其對于水庫魚池來說，嚴(yán)重的滲水作用不僅影響地基穩(wěn)定，還會損失大量水資源，影響水庫工程效益，因此有必要采取合理措施來減小滲漏，提高渠道過水利用率，保證工程結(jié)構(gòu)安全[3]。本文采用瀝青防滲膜措施，選擇遼寧省白石水庫魚池工程作為實例進(jìn)行分析、研究。

1 工程概況

白石水庫位于遼寧省北票市上園鎮(zhèn)境內(nèi)的大凌河干流[4]，上距北票市46.2km，下距義縣45.8km，水庫攔河壩為碾壓混凝土重力壩，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，最大壩高達(dá)50.3m，為多年調(diào)節(jié)水庫，控制流域面積達(dá)17649km2，投資總額22.08億元，是遼寧省“九五”期間水利水能資源開發(fā)建設(shè)的重點(diǎn)工程項目，其主要功能是防洪、灌溉、城市供水，并兼顧發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用。由于在水庫區(qū)域設(shè)有魚池等應(yīng)用工程，因此其防滲設(shè)計顯得尤為重要。

2 速凝橡膠瀝青介紹及性能分析

速凝橡膠瀝青防滲膜將由三種混合料催化、交聯(lián)產(chǎn)生化學(xué)作用后形成的無縫隙聚合大分子黏合材料與土工織物增強(qiáng)體聯(lián)合使用[5]，以防止水流滲漏。其中，三混合料依次分為A、B、C組：A組材料主要為超細(xì)懸浮微乳型乳化瀝青，是聚合物的骨架材料；B組材料為多種合成高分子材料，主要起乳化瀝青改性作用，以提高聚合物的柔韌性、耐腐蝕性、耐水性等；C組材料主要由黏合材料以及促凝劑組成，主要起黏合作用，保證橡膠瀝青材料聚合物快速、穩(wěn)定地黏合在目的材料上。速凝橡膠瀝青的施工方法有兩種：現(xiàn)場冷制冷噴混合法與混合料預(yù)制冷噴法。現(xiàn)場冷制冷噴混合法是將三組混合料分別裝罐，然后在噴槍口外呈扇形進(jìn)行反應(yīng)、聚合，形成高效防護(hù)膜。該方法所成膜質(zhì)量性能優(yōu)良，但施工困難，對施工環(huán)境以及施工人員經(jīng)驗技術(shù)要求過高?；旌狭项A(yù)制冷噴法是將三組材料混合后霧化[6]，再迅速裝罐由噴槍進(jìn)行施工成膜。該方法施工簡單，但容易出現(xiàn)早凝低性分子或者成團(tuán)低黏性分子。

速凝橡膠瀝青防滲膜施工快捷、造價低廉、防水性好，具有以下優(yōu)良特性：

a.環(huán)保性。速凝橡膠瀝青的制備采用高分子黏合材料對乳化瀝青進(jìn)行黏結(jié)，在整個生產(chǎn)過程中，并不需要使用有機(jī)溶劑，無毒性材料的使用與產(chǎn)生，且在施工過程中，無需加溫，不需要明火作業(yè)，這些都保證了該產(chǎn)品的安全環(huán)保性。

b.良好的耐水性。根據(jù)現(xiàn)場測試，在防滲膜成膜穩(wěn)定后，可承受較高的水壓，防水性極好，最高可承受3MPa的靜水壓，24h無滲水現(xiàn)象。

c.施工高效性。由于速凝橡膠瀝青的黏結(jié)靠促凝劑的化學(xué)性以及乳化瀝青自身間的高分子作用力，其防滲膜10min可基本成膜，一天可固化穩(wěn)定。這極大提高了施工速度與施工效率，節(jié)約了工期。

d.強(qiáng)大的自愈性。該產(chǎn)品具有液體橡膠的特性，且B組高分子材料也增加了分子聚合力以及記憶自愈能力，在尖銳物劃破的情況下，具有強(qiáng)大的自愈能力，這進(jìn)一步保證了該產(chǎn)品的防滲性與穩(wěn)定性。

3 白石水庫魚池工程速凝橡膠瀝青防滲膜方案設(shè)計及實測性能分析

3.1 防滲膜方案設(shè)計

3.1.1 土工織物增強(qiáng)體的選擇

土工織物增強(qiáng)體是防滲膜系統(tǒng)的主要材料之一[7]，其作用是提高防滲膜的拉伸強(qiáng)度，并為瀝青聚合物提供面層作用，因此，對于防滲膜系統(tǒng)來說，選擇合適的土工織物尤為重要[8]。目前常用的土工織物有無紡布與機(jī)織布兩種。無紡布主要包括熱軋布和土工布[9]，其優(yōu)點(diǎn)是造價低、強(qiáng)度高、與瀝青料的黏結(jié)性好，但其表面平整度容易被破壞，極易出現(xiàn)孔洞與凹紋。常用的機(jī)織布是丙綸機(jī)織布，其優(yōu)點(diǎn)是橫、縱向拉伸強(qiáng)度高，表面平整性能保持效果較好，缺點(diǎn)是與瀝青料的黏結(jié)性較差，且造價相對較高。

考慮到無紡布材料容易導(dǎo)致表面不平整，大量的孔洞將影響防滲效果，而機(jī)織布與瀝青料的黏結(jié)性差的問題可以通過添加促凝劑來改善，同時，使用丙綸材料可以提高防滲膜的拉伸強(qiáng)度，提高防滲膜的耐水性與穩(wěn)定性，延長其使用壽命，因此經(jīng)綜合考慮后，該工程選擇丙綸機(jī)織布為土工織物增強(qiáng)體。

3.1.2 防滲膜方案設(shè)計

整個防滲膜系統(tǒng)從下到上依次分為4層：夯實土基層、丙綸機(jī)織布層、速凝瀝青膜層以及后澆混凝土保護(hù)層。其中，夯實土基層必須保證夯實度不低于0.9；丙綸布機(jī)織布層一般布置單層丙綸布，厚度約為3mm；速凝瀝青層粘附在丙綸布面層，厚度一般控制在1.5～2.0mm；后澆混凝土保護(hù)層應(yīng)根據(jù)作用在其表面的水壓大小來確定，一般情況下，在5MPa以下的水壓下，采用3～5cm的混凝土保護(hù)層即可保證其安全穩(wěn)定。

3.1.3 施工工藝流程

速凝橡膠瀝青的施工可分為以下幾個步驟：?機(jī)具、材料準(zhǔn)備；?基層處理，包括基層壓實和坡面平整；?在表面攤鋪丙綸布并固定，該步驟必須保證完全展開平鋪，不能出現(xiàn)褶皺和重疊；?相鄰丙綸布的搭接，目前該部分工藝只能純手工進(jìn)行，因此必須嚴(yán)格控制施工過程，保證丙綸布縫合均勻，不能留下縫隙或空洞影響防滲效果；?速凝瀝青料的噴涂施工，考慮到施工可行性，該工程選用混合料預(yù)制冷噴法，該步驟施工的重點(diǎn)是保證在混合料預(yù)制好后立即進(jìn)行噴涂施工，以免混合料制作時間過長而出現(xiàn)混合料早凝或者成團(tuán)；?瀝青料噴涂完成后必須進(jìn)行24h養(yǎng)護(hù)，保證噴涂面層通風(fēng)良好并防潮防水，在養(yǎng)護(hù)期結(jié)束瀝青料固化后，必須進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量驗收，其驗收測點(diǎn)橫向間距不小于10m/個，縱向間距不小于15m/個；?成品養(yǎng)護(hù)結(jié)束后即進(jìn)行混凝土保護(hù)層施工，以提高防護(hù)膜系統(tǒng)的防滲性與穩(wěn)定性。

3.2 白石水庫魚池工程防滲膜實測性能分析

選擇白石水庫魚池工程實鋪防滲膜系統(tǒng)，橫向以8m為間距、縱向以10m為間距選擇實測取點(diǎn)，共獲得672個測點(diǎn)，所有測點(diǎn)統(tǒng)計值見下表。

白石水庫魚池工程防滲膜實測性能統(tǒng)計表

檢 測 項 目技 術(shù) 指 標(biāo)測 試 結(jié) 果評價標(biāo)準(zhǔn)合格保證率最大值最小值平均值合格率不透水性(MPa)≥0.395%0.5720.2210.39698.70%耐熱性(℃)≥14088%194.5125.8186.796.50%橫向斷裂伸長率30%～80%85%69.40%22.80%55.80%99.60%縱向斷裂伸長率30%～80%85%73.50%27.20%58.45%98.30%橫向斷裂拉伸強(qiáng)度(kN/m)≥2090%28.517.822.496.40%縱向斷裂拉伸強(qiáng)度(kN/m)≥2090%25.216.321.891.50%橫向撕破強(qiáng)度(kN)≥0.590%0.820.450.6894.20%縱向撕破強(qiáng)度(kN)≥0.590%0.760.390.6491.80%CBR頂破強(qiáng)力(kN)≥1.595%1.951.321.8298.10%后澆混凝土剝離強(qiáng)度(N/mm)≤3.090%3.671.081.5599.40%

從上表結(jié)果可以看出，本文設(shè)計的防滲膜系統(tǒng)方案在實際工程中各項性能都高于技術(shù)指標(biāo)，其中如不透水性、耐熱性、后澆混凝土的剝離強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)范技術(shù)要求，可見其具有很好的防滲性與穩(wěn)定性，

4 結(jié) 語

在水利工程中，如何保證防滲性是一個非常重要且具有實際意義的課題，傳統(tǒng)工程使用的土工膜存在著大量細(xì)狀孔隙，防滲效果不理想，且容易被石子等尖銳物體劃傷，土工膜與后澆混凝土保護(hù)層結(jié)合性不夠牢靠，在此基礎(chǔ)上，本文考慮將速凝橡膠瀝青作為防滲膜系統(tǒng)的縫隙填補(bǔ)料以及與附著物的黏合物引入水利工程的防滲膜系統(tǒng)。通過實例工程分析，本文設(shè)計的速凝橡膠瀝青防滲膜各項技術(shù)指標(biāo)均高于規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，能很好地起到防滲功能，且穩(wěn)定性強(qiáng)。本文研究結(jié)果可為水利工程的防滲膜系統(tǒng)設(shè)計、施工提供良好的參考與借鑒，具有十分重要的意義。

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