聚氨酯填縫止水材料在分離式面板壩中的應用*

徐 鋒 鳳 煒

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院，新疆 烏魯木齊 830052；2.哈密地區(qū)水利局,新疆 哈密 839000 )

聚氨酯填縫止水材料在分離式面板壩中的應用*

徐 鋒1，2鳳 煒1

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院，新疆 烏魯木齊 830052；2.哈密地區(qū)水利局,新疆 哈密 839000 )

由于分離式面板板塊的幾何尺寸較小，可有效消除溫度和干縮裂縫，但由于分離式面板分縫較多，如何確保板縫止水處理的效果就顯得尤為重要。本文介紹了聚氨酯密封膠具有的特點及作為板間縫填縫止水材料在分離式面板壩中成功運用的實例，指出了聚氨酯填縫止水材料的施工工序、施工注意事項。

分離式面板；止水材料；施工方法；注意事項

1 概 述

我國早期建成的面板壩多為整體式，采用的是長條式連續(xù)整體板式防滲面板，由于面板結(jié)構(gòu)與其他混凝土建筑物有較大差異，使其更加易受混凝土干縮、溫度變化及地基沉降等的影響。經(jīng)過多年的運行，大壩混凝土面板的表面均或多或少的產(chǎn)生了裂縫，裂縫的出現(xiàn)不僅會降低面板的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕。

分離式素混凝土面板防滲是在傳統(tǒng)整體式鋼筋混凝土面板防滲的基礎(chǔ)上做出的重要創(chuàng)新，相對于傳統(tǒng)整體式鋼筋混凝土面板，在優(yōu)化鋼筋結(jié)構(gòu)、簡化止水設(shè)施、節(jié)約工程投資、減少維修成本等方面具有一定的優(yōu)勢。

從上世紀80年代開始，我國開始嘗試性地運用分離式面板作為面板壩的防滲結(jié)構(gòu)。通過多年來的發(fā)展應用，分離式面板壩得到了一定程度的推廣，尤其是在新疆區(qū)域內(nèi)建成了數(shù)座分離式面板壩，其中僅哈密地區(qū)就已建成3座分離式面板壩，建成至今大壩運行正常，壩體防滲效果良好。

由于分離式面板的板塊結(jié)構(gòu)尺寸較小，可有效減少面板的溫度和干縮裂縫。面板連接取消了整體式鋼筋網(wǎng)的布置，僅在平行于壩軸線的面板接縫處放置插筋，從而消除了鋼筋銹蝕對大壩防滲產(chǎn)生的影響。

相對于常規(guī)鋼筋混凝土面板，分離式素混凝土面板不僅減少了鋼筋用量，還創(chuàng)新了面板的板縫止水設(shè)計，將傳統(tǒng)的多道止水改為一道設(shè)置在縫口的表面止水，簡化了施工，節(jié)省了投資，具有一定的優(yōu)勢。

理論表明：由于分離式面板分縫較多，面板之間大多通過柔性止水材料進行連接，如何選擇可靠的板間縫止水材料，確保分離式面板的整體防滲性能，就顯得尤為重要。

2 哈密已建分離式面板壩基本情況

根據(jù)新疆多個工程成功運用的經(jīng)驗和分離式面板壩的設(shè)計、施工特點，并結(jié)合地區(qū)實際，哈密地區(qū)近年來建成了數(shù)座混凝土面板堆石壩。其中全壩段均采用分離式面板作為壩體防滲結(jié)構(gòu)的混凝土面板堆石壩已有3座。目前，已全部投入運行蓄水,通過日常巡查和定期觀測，發(fā)現(xiàn)壩體防滲效果良好。

榆樹溝水庫是哈密地區(qū)第一座采用分離式面板防滲的混凝土面板堆石壩，水庫總庫容1072萬m3，最大壩高67.5m。該壩的混凝土防滲面板除在河床部位的9塊較長板塊采用整體式鋼筋混凝土面板外,在河床兩側(cè)階地上大壩高度小于40m的壩段上, 全部采用分離式素混凝土面板，面板幾何尺寸為6m×8m。

哈密市四道溝水庫是一座山區(qū)攔河水庫，總庫容570.47萬m3，最大壩高81.6m，2010年11月6日下閘蓄水。

西黑溝望海水庫和伊吾縣阿臘通蓋水庫均為平原灌注式水庫。前者總庫容624.75萬m3，最大壩高32.67m，2011 年10 月16日下閘蓄水；后者總庫容126.62萬m3，最大壩高18.4m，2011 年10 月10日下閘蓄水。

3 分離式面板縫的設(shè)計

根據(jù)《混凝土面板堆石壩設(shè)計規(guī)范》(SL 228—98)的規(guī)定，結(jié)合已建面板壩工程經(jīng)驗，考慮施工方便等綜合原因，按照壩體分離式混凝土面板厚度計算公式進行復核，即

T=0.3+(0.002～0.0035)H

式中T——面板厚度,m;

H——面板頂部距計算斷面的垂直距離,m。

將面板厚度確定為30～40cm。

分離式面板采用素混凝土，分縫尺寸為長6m、寬4m，面板長邊垂直壩軸線、短邊平行壩軸線鋪設(shè)。面板水平縫之間采用φ16 的單排鋼筋連接，間距為1m，鋼筋伸入面板的長度為0.80m。

分離式面板的板間縫采用硬縫結(jié)構(gòu)，縫間采用3mm瀝青油氈隔縫。板縫頂部設(shè)置一道柔性填縫止水，頂部梯形斷面凹槽在面板施工時提前預留，上口寬80mm，下口寬60mm，深80mm，采用彈性聚氨酯材料進行填縫止水，面板縫底部設(shè)置寬60cm(300g/m2)的無紡布(見下圖)。

止水大樣圖(單位：mm)

4 聚氨酯填縫止水材料的特點

傳統(tǒng)的嵌縫止水材料為瀝青、焦油基等低檔材料，這些材料的彈性柔性較差，不能抵抗溫度驟然變化的作用，在短期較大溫度變化的情況下，極易造成密封止水材料的開裂，影響防滲效果。在氣溫較高時，混凝土面板產(chǎn)生膨脹，如果填縫材料熱穩(wěn)定性能低，易發(fā)生流淌并從縫隙中溢出；在低溫情況下，瀝青等材料呈脆性，不能承受被密封建筑物和地基振動產(chǎn)生的作用力。

近年來，聚氨酯材料在民用建筑、工業(yè)和水工建筑等混凝土建筑物的密封、嵌縫等領(lǐng)域廣泛運用。它具有優(yōu)良的耐磨性、良好的黏結(jié)性和低溫柔軟性，可適用于不同的建筑物嵌縫、黏結(jié)，將建筑砌塊有機地連接成一個整體。同時，通過填嵌施工產(chǎn)生的縫隙，可使建筑物達到防水堵漏、隔氣防塵的效果。

聚氨酯材料有雙組分和單組分產(chǎn)品，國內(nèi)以雙組分彩色或焦油型居多，水利工程中采用的聚氨酯材料多為雙組分，主要原料是多異氰酸酯、聚醚多元醇和填料、助劑等，兩個組分使用時按一定的配比混合，即可進行澆注、填縫使用。

通過對聚氨酯填縫材料性能影響因素的分析研究發(fā)現(xiàn)，聚氨酯材料的灌入稠度，可隨溫度的逐漸降低而逐漸增大；聚氨酯材料的固化時間，也隨溫度的降低而逐漸增長。因此，聚氨酯填縫止水材料，可根據(jù)施工環(huán)境的氣溫高低，通過增減催化劑調(diào)整使用時間和固化時間，施工簡便，操作方便。

研究表明：聚氨酯填縫止水材料各方面的性能均要好于加熱施工式材料。在常溫條件下，聚氨酯材料彈性良好；經(jīng)過高溫老化后，聚氨酯材料彈性雖然有所下降，但仍處于合理的降幅區(qū)間，具有較好的抵抗高溫耐老化的性能；在低溫條件下，聚氨酯材料與混凝土板塊還能很好地黏結(jié)在一起，表明聚氨酯材料完全適用于冬季低溫情況下的正常使用。

水利工程中使用的聚氨酯材料一般為低模量、高伸長率產(chǎn)品，用于分離式面板壩板縫止水的聚氨酯材料與其他填縫材料相比，最突出的特點是具有較好的彈性(伸長率可達到500%甚至1000%以上)，可承受零下幾十度的低溫和100℃以下的高溫作用，此外還具有耐光老化和長期耐水性能，能夠承受較大的水壓力(見下表)。

聚氨酯材料主要技術(shù)指標表

5 聚氨酯填縫材料的施工方法和注意事項

5.1 施工方法

目前，聚氨酯填縫止水材料已具備較為成熟的生產(chǎn)工藝流程，材料的性能也比較穩(wěn)定。聚氨酯材料在儲存過程中只需做到密封保存，生產(chǎn)廠家將A、B組分按照配比分別密封包裝，使用時只需將B組分倒入A組分桶中，攪拌均勻后即可使用，較為簡單便捷。具體施工流程如下:

a.施工基面的清理。為了使聚氨酯填縫止水材料發(fā)揮良好的黏結(jié)性能，必須保持接觸面無松動混凝土塊等雜物。可使用角向磨光機、竹掃把、吹風機等工具將基面浮漿雜物清理干凈，保持接觸的混凝土表面相對平整。

b.施工基面的沖洗。分離式面板的施工周期較長，聚氨酯填縫止水材料的施工可采用平行作業(yè)，施工前應保持接觸面的干燥、潔凈?？捎盟馨凑障壬虾笙碌捻樞?qū)ι炜s縫進行沖洗，必要時用竹掃把進行刷洗，并用壓縮空氣、抹布等進行清理。

c.涂刷界面劑。界面劑的使用較為簡單，只需使用毛刷將攪拌均勻的界面劑在干凈干燥的面板縫內(nèi)兩側(cè)進行涂刷，伸縮內(nèi)底板不用涂刷，涂刷要求均勻無漏點。

d.施工材料的配制。按A∶B=1∶3的配合比，將聚氨酯填縫止水材料的A、B兩種料加入攪拌機中均勻攪拌，可根據(jù)施工現(xiàn)場的環(huán)境溫度，添加一定比例的添加劑，調(diào)整材料的黏稠度，以便施工。

e.進行聚氨酯嵌縫施工。填縫施工操作簡單，可使用膩子刀將攪拌均勻的聚氨酯材料，均勻地嵌入縫中即可。由于面板縫較寬較深，一次填縫不能滿足設(shè)計要求，可采用分層多次填縫的方法進行施工。

5.2 施工注意事項

聚氨酯填縫止水材料采用的是冷法施工，填縫施工工藝對密封材料的止水效果影響很大，在施工中應注意以下問題：在面板接縫頂部預留填注聚氨酯填縫材料的梯形槽，要滿足設(shè)計圖紙上的形狀和尺寸具體要求；聚氨酯填縫材料宜在混凝土面板澆筑28d后進行施工，采用分段方式自下而上進行施工，并在面板擋水前完成；填縫施工要在無雨且日平均氣溫高于5℃的白天進行，聚氨酯填料進行分期施工時，需密封填縫的端部；采用分層多次填縫施工時，每次施工都要在上次填縫材料固化后，將上次填縫材料上的浮塵清理干凈才能進行；聚氨酯材料填注施工時，要按生產(chǎn)廠家的具體工藝要求進行。在接觸表面上涂刷界面劑后進行分層填注，并反復捶擊擠壓密實；聚氨酯材料填注完成后的外形，需符合相關(guān)設(shè)計要求，外表面應保持光滑平整，沒有裂縫。

5.3 施工質(zhì)量驗收

聚氨酯填縫止水材料施工固化后，為確保施工質(zhì)量，還應當對施工質(zhì)量進行驗收。

a.檢查止水高度。聚氨酯填縫止水要求表面呈弧形，應對弧形頂部高度用鋼卷尺進行測量，允許誤差不得超過±1mm。

b.檢查表面平整度。聚氨酯填縫止水要求表面平整，無蜂窩痳面和不規(guī)則凹凸現(xiàn)象。

c.檢查止水黏結(jié)度。聚氨酯填縫止水施工時要求與面板混凝土預留凹槽實現(xiàn)緊密黏結(jié)，黏結(jié)質(zhì)量直接影響止水效果，對黏結(jié)效果不好的部位要進行返工。

d.檢查外觀。聚氨酯填縫止水表面要光滑，達到不起泡、不析油、手感軟硬均勻一致的效果。

6 使用特點分析

實踐證明：聚氨酯材料在分離式面板板間縫填縫止水中獲得了成功運用，液體狀態(tài)下澆注，常溫下便可固化，施工操作簡單，與混凝土等材料結(jié)合牢固，防水抗?jié)B耐老化性能優(yōu)良，是混凝土面板板間縫的理想嵌縫材料。

同時，聚氨酯材料采用冷法作業(yè)，施工時僅需將A、B組分混合均勻后涂刷在防水基層上即可，技術(shù)簡單易學，施工簡單方便，因此聚氨酯材料也是一種性能優(yōu)良的新型填縫止水材料。

由于聚氨酯材料固化后形成無接縫、完整的填縫止水，抑制了混凝土面板細微裂縫的擴展，同時提高了面板的整體防水防滲效果，并且材料具有柔性大、防滲效果好、耐老化、抗沖磨、使用年限長的優(yōu)點，不但可以節(jié)約大量的后期維修費用，還能避免維修對水庫的正常生產(chǎn)造成不必要的損失。

7 結(jié) 語

采用聚氨酯材料作為分離式混凝土面板壩板縫填縫止水材料，不僅技術(shù)上可行，其綜合經(jīng)濟效益也非?？捎^，具有廣泛的應用前景和推廣價值。

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Polyurethane Joint Filling and Sealing Material Applied in Separating Concrete-faced Rockfill Dam

XU Feng1,2, FENG Wei1

(1.SchoolofArchitectureandConstruction,WaterConservancyofXinjiangAgriculturalUniversity,Urumchi830052,China; 2.WaterConservancyofHamiZone,Hami839000,China)

As the physical dimension of separating face plate, temperature and shrinkage cracks can be effectively eliminated, but the separating face plate has too many partings, how to insure the effect of slab joint sealing treatment appears to be more important. The article introduces the feature that the polyurethane sealant has as well as the actual example successfully applied in the separating concrete-faced rock fill dam being the plate break joint sealing material, pointing out the construction procedure, construction announcements of polyurethane joint filling sealing material.

separating face plate; sealing material; construction method; announcements

* 本研究為基金項目：新疆水利水電工程重點學科資助項目(XJZDXK-2010-02-12)。

TV44

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1673-8241(2017)04- 0022- 04