安吉縣鳳凰水庫(kù)大壩迎水混凝土面板防護(hù)材料選用與施工工藝

何志學(xué)，顧飛艇

（1.浙江廣川工程項(xiàng)目管理有限公司，浙江 杭州 310020；2.浙江省水利河口研究院（浙江省海洋規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院），浙江 杭州 310020）

1 問(wèn)題的提出

鳳凰水庫(kù)建成后已正常運(yùn)行十多年，大壩迎水混凝土面板出現(xiàn)不同程度的病害現(xiàn)象。在二氧化碳、雨水中酸性介質(zhì)的作用下，混凝土表面出現(xiàn)嚴(yán)重碳化現(xiàn)象；隨著碳化的加重，水與混凝土中的硅酸鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，水汽蒸發(fā)后析出氫氧化鈣、氫氧化鈉等物質(zhì)，形成泛堿現(xiàn)象。混凝土板面生長(zhǎng)苔蘚類植物，不僅影響大壩整體美觀，而且其根部分泌的氫離子會(huì)進(jìn)一步破壞混凝土。

隨著時(shí)間的推移，上述病害現(xiàn)象將進(jìn)一步加深、加重，為保障水庫(kù)建筑物安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)混凝土表面做防護(hù)處理顯得尤為重要。

2 工程概況

鳳凰水庫(kù)地處苕溪支流遞溪上，距離安吉縣中心4 km。始建于2002年2月，2005年下閘蓄水，是一座中型水庫(kù)，主要功能為防洪、供水、發(fā)電，增加城市景觀等，大壩上游集水面積39.5 km2，年平均徑流量3 589萬(wàn)m3，水庫(kù)總?cè)萘繛? 095萬(wàn)m3，防洪庫(kù)容653萬(wàn)m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容1 638萬(wàn)m3，多年平均供水量1 533萬(wàn)m3，是浙江省政府批準(zhǔn)確定的西苕溪防洪骨干工程之一，水庫(kù)工程由大壩、泄洪洞、引水隧洞、電站等組成。

3 迎水面混凝土板防護(hù)材料介紹與選用

管理單位組織對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行安全鑒定，鑒定結(jié)果為：混凝土碳化深度平均值為 2.0~34.5 mm，上游壩面水位變化區(qū)混凝土普遍存在波浪沖蝕，上游壩面有 3 條水平裂縫，裂縫寬度0.4~0.5 mm，均大于規(guī)范規(guī)定的最大裂縫寬度限值。

根據(jù)鑒定結(jié)論，鳳凰水庫(kù)校核洪水位64.30 m，正常蓄水位62.00 m，臺(tái)汛期限制水位59.00 m，發(fā)電死水位47.00 m?？紤]在枯水期施工，施工期間要為城區(qū)供水，因此對(duì)上游壩面在50.00 m以上水位變化區(qū)進(jìn)行防碳化處理，壩前混凝土板修復(fù)面積共4 800 m2，以及裂縫化學(xué)灌漿。

目前對(duì)于壩前混凝土板處理選用的材料主要有聚脲防水涂料、聚氨酯防水涂料、聚合物砂漿3種[1]。其中單組分聚脲防水涂料是以功能性聚醚多元醇、脂肪族異氰酸酯及自制的潛固化劑為主要原料，與多種助劑和填料配制而成，材料接觸到空氣中的濕氣在室溫下即可固化，是市場(chǎng)上現(xiàn)有耐久性最好的柔性涂層之一。該材料主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

（1）施工時(shí)，常溫及濕氣狀態(tài)下均可固化，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程不生成二氧化碳，成膜后無(wú)氣泡且厚度可根據(jù)不同需求確定；

（2）超級(jí)力學(xué)表現(xiàn)，材料的抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)可達(dá)到15~30 MPa；

（3）材料變形性能好，其正常延伸率可達(dá)到300%~500%；

（4）與基層結(jié)合性好，粘接強(qiáng)度很高；

（5）抗紫外線能力強(qiáng)，表面不粉化、不黃變，耐久性優(yōu)異；

（6）便于施工，可涂刷和噴涂，特別適用于不規(guī)則壩面防水處理；

（7）力學(xué)性能穩(wěn)定，低溫柔性好；

（8）具有耐酸、堿、鹽侵蝕能力及高抗沖耐磨性。

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單組分聚脲防水涂料與聚氨酯防水涂料對(duì)比見(jiàn)表1，聚合物砂漿與水泥砂漿對(duì)比見(jiàn)表2。

表1 單組分聚脲防水涂料與聚氨酯防水涂料對(duì)比表[2]

表2 聚合物砂漿與水泥砂漿對(duì)比表

綜上所述，單組聚脲防水涂料比聚氨酯防水涂料、聚合物砂漿2種材料更具耐老化性、耐強(qiáng)酸、耐強(qiáng)堿、粘結(jié)強(qiáng)度好等優(yōu)勢(shì)。為外露型涂料，具有環(huán)保 、耐黃變、高強(qiáng)度、良好的抗沖耐磨、防水性、抗老化性等性能。與多種基材粘接性優(yōu)良，而且操作簡(jiǎn)便，涂料顏色可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求任意調(diào)整，涂層完工后可保持?jǐn)?shù)十年。運(yùn)行和管理成本較低，目前屬于新型環(huán)保防水防護(hù)涂料，適用于大壩、道路橋梁、混凝土屋面、污水處理池等。因此鳳凰水庫(kù)大壩迎水混凝土板新型防護(hù)材料選用單組聚脲防水涂料。

4 迎水面混凝土板防護(hù)施工流程

單組分聚脲涂刷施工流程見(jiàn)圖1。

5 施工工藝

5.1 基層打磨

采用安裝吸塵器的角磨機(jī)進(jìn)行混凝土基礎(chǔ)面處理，將表面的浮塵雜物及松散顆粒打磨干凈，用大功率吹風(fēng)機(jī)將表面砂粒、灰塵清除，使基面干凈無(wú)灰塵?；炷帘砻娲嬖诘目痈C、孔洞或強(qiáng)度不足等問(wèn)題，使用聚合物砂漿或環(huán)氧膩?zhàn)舆M(jìn)行局部修復(fù)處理。

5.2 結(jié)合層涂刷

在結(jié)合層涂刷前對(duì)基面再次進(jìn)行高壓風(fēng)清理板面灰塵和雜物，保持面板干燥干凈。使用噴涂機(jī)或滾筒將結(jié)合層材料均勻涂刷在混凝土面上，保證涂刷后薄而均勻無(wú)漏點(diǎn)、無(wú)流痕。

5.3 中涂修復(fù)

待專用界面劑表干后，涂刷封閉中涂，對(duì)整個(gè)基面的細(xì)微孔洞進(jìn)行封閉及修復(fù)找平，在保證基面平整的同時(shí)，還能起到抗流掛和觸變的多重作用。

5.4 單組分聚脲涂刷

5.5 結(jié)果檢驗(yàn)

本項(xiàng)施工要求全過(guò)程跟蹤檢查，檢查內(nèi)容包括單組分聚脲涂刷厚度和聚脲涂料與混凝土面之間的粘結(jié)情況，每涂刷約800 m2進(jìn)行1次現(xiàn)場(chǎng)檢查，具體由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理負(fù)責(zé)人監(jiān)督施工單位執(zhí)行。對(duì)施工完成半個(gè)月的聚脲涂層面（溫度≥23℃時(shí)），現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理可以隨意指定位置進(jìn)行聚脲與混凝土基面之間的粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試。

具體做法：（1）在指定的范圍內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)，可任意選3個(gè)位置（3個(gè)試塊為1組）進(jìn)行粘結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)，粘結(jié)處必須用美工刀切透聚脲涂層至原混凝土基面，切縫形狀為50 mm×50 mm。

（2）將標(biāo)準(zhǔn)拉拔鋼塊（50 mm×50 mm）用雙組份環(huán)氧拉拔膠固定在測(cè)試處，48 h后采用高科HC-D10電動(dòng)拉拔儀進(jìn)行檢測(cè)。

（3）粘結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果用測(cè)試平均值R表示，粘結(jié)強(qiáng)度用公式進(jìn)行計(jì)算：R=P/A。R為粘結(jié)強(qiáng)度（MPa）；P為試件破壞時(shí)的拉力（N）；A為測(cè)試用標(biāo)準(zhǔn)鋼塊面積（mm2）[3]。

（4）對(duì)于拉拔不合格部位，應(yīng)重新涂刷直至檢驗(yàn)合格為止。

單組分聚脲涂刷剖面示意見(jiàn)圖2。

圖2 單組分聚脲涂刷剖面示意圖

5.6 特殊部位處理

涂刷完畢的單組分聚脲涂層邊界，因與混凝土基面存在高度差，在經(jīng)受水流沖刷時(shí)易脫落，故需做收邊處理。聚脲收邊采用V型槽，V型槽坡角30°，槽深同聚脲厚度，加手刮聚脲涂平。收邊處理示意見(jiàn)圖3，單組分聚脲防水涂料檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

圖3 收邊處理示意圖

表3 單組分聚脲防水涂料檢測(cè)結(jié)果表[4]

續(xù)表3

5.7 揚(yáng)塵治理措施

水庫(kù)左壩頭有一處環(huán)境檢測(cè)站，為確保大壩迎水面混凝土板在打磨施工中產(chǎn)生的灰塵有效控制在檢測(cè)指標(biāo)內(nèi)，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)和工藝改進(jìn)，現(xiàn)場(chǎng)采取小型吸塵器進(jìn)行灰塵采集，再統(tǒng)一回收和處理，有效控制揚(yáng)塵，取得良好效果，得到安吉縣環(huán)保局的肯定，并被安吉新聞網(wǎng)報(bào)道，稱其為“無(wú)塵”打磨綠色工程。

6 結(jié) 語(yǔ)

安吉縣鳳凰水庫(kù)大壩迎水混凝土板防水經(jīng)過(guò)3個(gè)月精心組織施工，現(xiàn)已完成，整體面貌煥然一新。經(jīng)檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求，質(zhì)量達(dá)標(biāo)，水庫(kù)的除險(xiǎn)加固效果得到各水行政主管部門肯定。

浙江省四嶺水庫(kù)，江西省白云山水庫(kù)、天馬山水庫(kù)、安春水庫(kù)等多家水庫(kù)管理人員前來(lái)參觀與咨詢，該工藝對(duì)同類工程的類似施工具有很好的借鑒意義。