聚氨酯密封膠伸縮縫在寶雞峽灌區(qū)的應(yīng)用

蘇 嵐

（陜西省寶雞峽引渭灌溉管理局，陜西 咸陽 712000）

寶雞峽灌區(qū)作為陜西最大的灌區(qū)，灌溉用水基本全部采用混凝土防滲渠道進(jìn)行輸送水，而伸縮縫則是混凝土防滲渠道工程中一個重要的環(huán)節(jié)，伸縮縫滲水很容易引起混凝土襯砌侵蝕破壞及在冬季凍脹破壞危及渠道安全。因此，伸縮縫處理成為混凝土防滲渠道的薄弱環(huán)節(jié)，調(diào)查和總結(jié)近十幾年來寶雞峽灌區(qū)防滲渠道伸縮縫的設(shè)計(jì)和施工資料，應(yīng)用最多的最多仍為上世紀(jì)九十年代興起的嵌縫材料——聚氯乙烯油膏/膠泥，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，經(jīng)過長期的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，此材料作為伸縮縫的填料存在諸多缺陷。近期，根據(jù)省廳技術(shù)專家推薦和實(shí)際調(diào)研，寶雞峽灌區(qū)采用了一種新的混凝土防滲渠道的伸縮縫材料——聚氨酯密封膠，經(jīng)過近兩年運(yùn)行試驗(yàn)，效果良好，建議可以在灌區(qū)的混凝土防滲渠道中進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

本文根據(jù)混凝土渠道的聚氨酯密封膠伸縮縫在寶雞峽灌區(qū)工程建成后的運(yùn)行效果，根據(jù)聚氨酯密封膠伸縮縫的詳細(xì)的試驗(yàn)資料，對這兩種伸縮縫填料從綜合力學(xué)性能、環(huán)保性、施工工藝、經(jīng)濟(jì)性等方面做了對比分析?？偨Y(jié)分析得出結(jié)論，聚氨酯密封膠不管在力學(xué)性能、環(huán)保性能，還是經(jīng)濟(jì)性、施工工藝方面，聚氨酯密封膠都是值得在寶雞峽灌區(qū)以及周邊類似的嚴(yán)寒地區(qū)的灌區(qū)進(jìn)行推廣，可使混凝土防滲渠道工程建設(shè)取得更好的防滲效果。

1 聚氯乙烯油膏/膠泥伸縮縫存在的問題

陜西關(guān)中地區(qū)的全年平均氣溫在5~9℃之間，1月平均氣溫在-8℃以下，極端低溫在-22℃以下，極端高溫在36℃以上，高溫差下的凍融循環(huán)對伸縮縫填充材料的粘結(jié)性、回彈率、耐老化、耐酸、堿腐蝕等性能提出更高的要求，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新型渠道伸縮縫防滲材料的不斷出現(xiàn)，目前在渠道防滲工程中經(jīng)常使用的聚氯乙烯油膏/膠泥伸縮縫在工程運(yùn)行的實(shí)踐應(yīng)用中逐步暴露出以下缺陷問題：

（1）該伸縮縫與混凝土粘結(jié)力差，經(jīng)過一到兩次凍融循環(huán)后，油膏/膠泥與砼縫面剝離，防滲效果變差，起不到設(shè)計(jì)設(shè)想的防滲的作用；

（2）該伸縮縫回彈性較差，不能很好的適應(yīng)伸縮縫形變；

（3）該伸縮縫在夏季的高溫條件下易流淌變形，在冬季低溫條件下易脆裂損壞；

（4）該伸縮縫現(xiàn)場施工備料工藝復(fù)雜，且需要動火，存在火災(zāi)隱患；

（5）該伸縮縫施工過程效率低，施工成本高；

（6）該伸縮縫有毒（含有長期可揮發(fā)Cl2，H2S等氣體），且降解緩慢，不符合環(huán)保要求。

2 寶雞峽灌區(qū)混凝土伸縮縫填料選擇原則

水工建筑物與一般的建筑物相比，水工建筑物所面臨的環(huán)境更為艱巨、復(fù)雜，水和建筑物的長期相互作用使水工建筑物工作條件更加復(fù)雜化，存在的工程受損的不可控因素更加突出，也使水工建筑物與一般土木結(jié)構(gòu)存在著很大的不同。針對寶雞峽灌區(qū)和周邊類似灌區(qū)的混凝土防滲渠道的特點(diǎn)，在伸縮縫的選擇上要遵循以下幾個原則：

（1）伸縮縫與混凝土粘結(jié)力強(qiáng)，延伸率大，回彈性優(yōu)良，適應(yīng)性強(qiáng)，以達(dá)到好的防滲效果；

（2）伸縮縫在高溫不流淌，熱穩(wěn)定性好，低溫不脆裂，塑性優(yōu)良，防凍脹，抗侵蝕，長期耐久可靠；

（3）伸縮縫的耐老化性能好，使用壽命長；

（4）伸縮縫要無毒無害，不污染環(huán)境、水質(zhì)；

（5）伸縮縫要施工簡單，常溫冷作業(yè)，施工過程無污染，質(zhì)量易控；

（6）伸縮縫必須造價(jià)合理，以便于推廣使用。

3 聚氨酯密封膠與聚氯乙烯油膏/膠泥伸縮縫的對比分析

3.1 技術(shù)性能對比

根據(jù)伸縮縫生產(chǎn)廠家在實(shí)驗(yàn)室采用實(shí)體材料的檢測結(jié)果，如表1所示，通過對比兩種伸縮縫填縫材料的力學(xué)性能可以看出，雙組份聚氨酯密封膠在彈塑性、粘結(jié)強(qiáng)度、恢復(fù)率等方面的技術(shù)參數(shù)要明顯優(yōu)于聚氯乙烯油膏/膠泥。這些性能使得聚氨酯密封膠與混凝土粘結(jié)度強(qiáng)，密封效果好，經(jīng)過凍融循環(huán)后材料仍能保持自己的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，達(dá)到密封止水抗凍脹的效果。

表1 兩種填縫材料對比

3.2 環(huán)保性能

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測的結(jié)果，如表2所示，兩者組成成分的對比可看出聚氯乙烯油膏/膠泥對環(huán)境和人體均存在一定的危害，作為人飲水利工程的密封止水對人體的健康存在一定的危害，而聚氨酯密封膠符合環(huán)保的對人體健康的要求。

表2 兩者材料組成成分

3.3 施工工藝

在具體的施工工藝方面，聚氨酯密封膠與聚氯乙烯油膏/膠泥伸縮縫也存在一定的差別，見表3。

表3 施工工藝對比

3.4 伸縮縫填充結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

寶雞峽灌區(qū)混凝土渠道的防滲結(jié)構(gòu)襯砌厚度一般60mm～120 mm，本次按照襯砌厚度60 mm，設(shè)計(jì)縫寬一般為20～30 mm，進(jìn)行舉例展示伸縮縫的填充結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，聚氨酯密封膠與聚氯乙烯油膏/膠泥填充伸縮縫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見圖1、2。

圖1 聚氨酯填縫伸縮縫

圖2 聚氯乙烯油膏/膠泥填縫伸縮縫

3.5 工程造價(jià)對比

根據(jù)上述的伸縮縫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行工程造價(jià)對比，采用縫寬20 mm，防滲混凝土板厚度60 mm，對每米施工材料和人工費(fèi)進(jìn)行比較，聚氯乙烯油膏/膠泥材料伸縮縫成本和實(shí)際施工效率數(shù)據(jù)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際施工情況進(jìn)行調(diào)研得出。

如表4所示。通過兩者的造價(jià)對比，可以看出高壓閉孔板+聚氨酯密封膠伸縮縫造價(jià)合理，防滲效果好、材料壽命長，維護(hù)成本低、施工效率高，性價(jià)比高于聚氯乙烯油膏/膠泥伸縮縫。

表4 兩種材料單價(jià)比較 單位：元/m

4 結(jié)語

通過對兩種混凝土防滲渠道伸縮縫從技術(shù)性能、環(huán)保性能、施工工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程造價(jià)的對比分析可以看出，聚氨酯密封膠伸縮縫的適應(yīng)位移形變能力強(qiáng)，力學(xué)性能優(yōu)良，耐老化，經(jīng)過長期凍融循環(huán)顯示，抗腐蝕能力強(qiáng)，尤其具有很強(qiáng)的粘結(jié)性，在寶雞峽灌區(qū)這種嚴(yán)寒地區(qū)經(jīng)過凍融循環(huán)后仍能起到密封止水的效果，有效地解決了混凝土防滲渠道伸縮縫長期應(yīng)用損壞后產(chǎn)生滲水造成的凍脹難題。在實(shí)際推廣應(yīng)用方面，聚氨酯密封膠伸縮縫的工程造價(jià)比較合理，工藝簡單，施工效率高，經(jīng)久耐用，維護(hù)成本低，已廣泛寶雞峽灌區(qū)不同規(guī)模的混凝土渠道防滲工程，取得了良好的效果，建議在關(guān)中地區(qū)及周邊灌區(qū)廣泛推廣應(yīng)用。