聚脲在锦屏水电站拱坝裂缝防渗处理中的应用

邓汉鹏，颜再荣

（广州秀珀化工股份有限公司，广东 广州 511495）

1 工程概况

锦屏一级水电站拱坝上游面的裂缝不仅削减坝体的有效断面，破坏结构受力和传力的整体性，还由于长期受到高渗压作用，使坝体处于高压水力劈裂的危险中，加剧对结构整体的破坏，削弱混凝土的长期耐久性。另外，在工程运行期，一旦拱坝迎水面出现裂缝，其检查和修补难度极大。截至目前，国内外250 m以上高水头坝面混凝土抗水力劈裂设计可供借鉴的经验不多。为了消除坝面开裂隐患，提高大坝工程安全运行寿命，通过对工程上较常用的主要防水措施进行调研，结合锦屏水电站的特点和具体要求，设计和施工单位采用了聚脲作为防渗材料。

2 聚脲性能

（1）聚脲是一种无溶剂、双组分快速反应固化的高强、高韧、弹性绿色环涂料，无毒性，100%固含量，不含有机挥发物，符合环保要求。

（2）具有良好的物理性能，如优良的抗拉强度、柔韧性、耐老化、耐介质、耐磨性。作为坝面防渗涂料，具有可减少混凝土与水、空气等接触，提高防渗效果，延缓混凝土老化等作用，并具有良好的不透水性和闭气性，在2 MPa压力下24 h不透水。

（3）耐侵蚀性能突出，除二甲基甲胺、二氯甲烷、氢氟酸、浓硫酸、浓硝酸、浓磷酸等强溶解、强腐蚀介质外，可耐受绝大部分腐蚀介质的长期浸泡。由于不含催化剂，表现出良好的耐老化性能。

（4）具有在很宽范围内调节硬度的能力，而且能在高硬度情况下保持较好的低温柔韧性。

（5）与金属、混凝土、塑料及木材等多种底材都具有良好的附着力。

聚脲涂料的基本性能指标满足GB/T 23446—2009《喷涂聚脲防水涂料》的技术要求；底涂料的基本性能指标满足JGJ/T 200—2010《喷涂聚脲防水工程技术规程》的技术要求；搭接剂的基本性能指标满足JGJ/T 200—2010《喷涂聚脲防水工程技术规程》的技术要求。

3 施工工艺

3.1 坝面防渗施工

锦屏水电站上游面喷涂聚脲防水施工原则随大坝浇筑逐步上升，同时也兼顾了坝面保温层的交叉施工。喷涂聚脲施工作业在相应部位的裂缝进行化学灌浆或者铜止水处理完成后实施。

（1）在上、下游坝面混凝土裂缝两侧各2 m、裂缝端头4 m范围内喷涂聚脲防渗保护。其中，为减小泄洪期间动水作用对下游坝面裂缝的不利影响，下游坝面仅对1 661 m高程以下裂缝进行喷涂聚脲保护。

（2）拱坝上游面1 680 m高程以下、横缝两侧各1.5m范围内进行喷涂聚脲防渗保护。

（3）聚脲防渗涂料喷涂厚度为4 mm。

3.2 施工方法

采用美国GRACO公司原装进口的专业聚脲喷涂装备，由专用的主机和喷枪组成，见图1。专用主机采用液压驱动，输出量大、工作压力高、压力波动小、电加热功率大、温度控制精确，原料计量精度高。

图1 聚脲喷涂主机及喷枪

施工时将主机配置的2支提料泵分别插入装有A（异氰酸酯）组份、B（氨基化合物）组份原料桶内，借助主机产生的高压 （24 MPa）将原料推入喷枪混合室，进行混合、雾化后喷出。在到达基面的同时，涂料几乎已近凝胶，待15～45 s后，涂层固化。一次喷涂厚度约为1～2 mm，只需反复喷涂即可达到规定厚度。

3.3 坝面混凝土基面处理

（1）施工前必须对施工基面进行必要的处理和清洁。基面应洁净、干燥、平整，无油脂、粉尘、污物、脱模剂、浮浆和松散表层等，不得有明显的坑洞或突起。

（2）混凝土基面抗压强度不低于施工设计图提出的要求。

（3）使用专用打磨设备彻底清除混凝土表面杂物、突起和浮浆。

（4）将混凝土表面打磨出来的灰尘以及杂物打扫干净，必要时使用吸尘器对混凝土表面进行彻底清洁。

3.4 基层处理底涂

使用SP-7887高固含聚氨酯基层处理剂进行底涂施工，按照精确的质量比混合，充分搅拌均匀，均匀地刮涂或辊涂于混凝土基材上，如混凝土基面平整度较差，可复涂一次。

3.5 缺陷修补

使用SP-7888聚合物修补砂浆漆对混凝土表面明显的孔洞进行填补。该材料为环氧体系，涂层强度高，与混凝土和聚脲的粘结强度均能达到设计要求，并且可加入填充料使用。基面缺陷过大时，可在涂料中加入20%～50%的石英砂以增加涂料体系的填充能力。石英砂切忌添加过量，过量的填充料会导致涂层强度降低，涂层与基材的剥离强度达不到设计要求。

3.6 喷涂聚脲涂料

（1）对不作聚脲喷涂的区域进行防护，以免聚脲喷涂施工产生的漆雾造成污染。

（2）喷涂前基面应保持干燥、清洁，保证基面温度高于露点温度3℃。

（3）喷枪手应经过专业培训合格后持证上岗。

（4）喷涂作业时，喷枪垂直于待喷涂基面，距离适中并匀速移动；按照先细部构造后整体的作业顺序，可1次或分多次喷涂至设计要求的厚度。

（5）2次喷涂时间间隔超过12 h，再次喷涂前应在已有涂层表面涂刷聚脲专用搭接剂，搭接宽度应不小于150 mm。

4 工程施工难点

施工经验表明，拱坝坝面聚脲施工收边处理宜采用边缘逐渐减薄的方式，以便涂层能更好应对水流冲刷和流体的阻力。边缘渐薄工艺对喷枪手的操作技能要求较高，喷枪手尚未掌握这一技巧时，可以采用管径10 cm的泡沫管进行收边，人为地让边缘涂层减薄，利用泡沫管的圆弧面弧度与基材之间的缝隙达到收边的效果。聚脲涂层边缘收头处理见图2。不喷涂区域遮护可使用聚氯乙烯塑料布或者彩条布进行防护。

图2 聚脲涂层边缘收头处理

5 涂层质量检查

（1）防水层的施工质量检查数量应按涂层面积每100 m2检查1处，每处10 m2，且不得少于3处。

（2）防水层的基层应牢固，基面应洁净、平整，不得有空鼓、松动、起砂和脱皮现象，基层阴阳角处应做成圆弧形。

（3）防水层应与基层粘结牢固，表面平整、涂刷均匀，不得有流淌、皱褶、鼓泡、露胎体和翘边等缺陷。

（4）防水层的平均厚度应符合设计要求，最小厚度不得小于设计厚度的90%。防水层厚度检测可用针测法或割取20 mm×20 mm实样用卡尺测量。

6 结语

混凝土坝的裂缝病害在已建水电工程中是普遍性的问题，需采取一定的工程措施，提高混凝土结构的耐久性，增加结构的安全度，延长工程正常使用寿命。锦屏水电站上游坝面裂缝采用喷涂聚脲防渗施工保护，通过1年多的运行，反映防渗效果较好，达到了预期的效果。聚脲在300 m级水头的坝面混凝土抗水力劈裂防渗处理的成功应用，可为类似防渗处理工程中提供参考，应用前景广阔。

［1］吴怀国，赵德海，孙志恒.喷涂聚脲弹性体技术应用展望［J］.中国水利水电科学研究院学报，2003，3（12）:232-235.

［2］黄微波，杨宇润，徐德喜，等.喷涂聚脲弹性体技术的发展及应用［J］.化工进展， 2000（5）:24-28.