速凝橡胶沥青防渗膜在白石水库鱼池工程中的应用

(辽宁省白石水库管理局，辽宁 朝阳 122000)

随着我国社会经济的不断增长与工程技术的日趋完善，水利设施的修建量逐年增加，在我国的社会生产建设中起着越来越重要的作用[1]。然而，目前水利工程普遍存在着渗漏现象，不但严重影响渠道过水利用率，甚至会浸润地基土层，减弱其抗剪、抗压强度，破坏其承载结构[2]，尤其对于水库鱼池来说，严重的渗水作用不仅影响地基稳定，还会损失大量水资源，影响水库工程效益，因此有必要采取合理措施来减小渗漏，提高渠道过水利用率，保证工程结构安全[3]。本文采用沥青防渗膜措施，选择辽宁省白石水库鱼池工程作为实例进行分析、研究。

1 工程概况

白石水库位于辽宁省北票市上园镇境内的大凌河干流[4]，上距北票市46.2km，下距义县45.8km，水库拦河坝为碾压混凝土重力坝，防洪标准为50年一遇，最大坝高达50.3m，为多年调节水库，控制流域面积达17649km2，投资总额22.08亿元，是辽宁省“九五”期间水利水能资源开发建设的重点工程项目，其主要功能是防洪、灌溉、城市供水，并兼顾发电、养鱼等综合利用。由于在水库区域设有鱼池等应用工程，因此其防渗设计显得尤为重要。

2 速凝橡胶沥青介绍及性能分析

速凝橡胶沥青防渗膜将由三种混合料催化、交联产生化学作用后形成的无缝隙聚合大分子黏合材料与土工织物增强体联合使用[5]，以防止水流渗漏。其中，三混合料依次分为A、B、C组：A组材料主要为超细悬浮微乳型乳化沥青，是聚合物的骨架材料；B组材料为多种合成高分子材料，主要起乳化沥青改性作用，以提高聚合物的柔韧性、耐腐蚀性、耐水性等；C组材料主要由黏合材料以及促凝剂组成，主要起黏合作用，保证橡胶沥青材料聚合物快速、稳定地黏合在目的材料上。速凝橡胶沥青的施工方法有两种：现场冷制冷喷混合法与混合料预制冷喷法。现场冷制冷喷混合法是将三组混合料分别装罐，然后在喷枪口外呈扇形进行反应、聚合，形成高效防护膜。该方法所成膜质量性能优良，但施工困难，对施工环境以及施工人员经验技术要求过高。混合料预制冷喷法是将三组材料混合后雾化[6]，再迅速装罐由喷枪进行施工成膜。该方法施工简单，但容易出现早凝低性分子或者成团低黏性分子。

速凝橡胶沥青防渗膜施工快捷、造价低廉、防水性好，具有以下优良特性：

a.环保性。速凝橡胶沥青的制备采用高分子黏合材料对乳化沥青进行黏结，在整个生产过程中，并不需要使用有机溶剂，无毒性材料的使用与产生，且在施工过程中，无需加温，不需要明火作业，这些都保证了该产品的安全环保性。

b.良好的耐水性。根据现场测试，在防渗膜成膜稳定后，可承受较高的水压，防水性极好，最高可承受3MPa的静水压，24h无渗水现象。

c.施工高效性。由于速凝橡胶沥青的黏结靠促凝剂的化学性以及乳化沥青自身间的高分子作用力，其防渗膜10min可基本成膜，一天可固化稳定。这极大提高了施工速度与施工效率，节约了工期。

d.强大的自愈性。该产品具有液体橡胶的特性，且B组高分子材料也增加了分子聚合力以及记忆自愈能力，在尖锐物划破的情况下，具有强大的自愈能力，这进一步保证了该产品的防渗性与稳定性。

3 白石水库鱼池工程速凝橡胶沥青防渗膜方案设计及实测性能分析

3.1 防渗膜方案设计

3.1.1 土工织物增强体的选择

土工织物增强体是防渗膜系统的主要材料之一[7]，其作用是提高防渗膜的拉伸强度，并为沥青聚合物提供面层作用，因此，对于防渗膜系统来说，选择合适的土工织物尤为重要[8]。目前常用的土工织物有无纺布与机织布两种。无纺布主要包括热轧布和土工布[9]，其优点是造价低、强度高、与沥青料的黏结性好，但其表面平整度容易被破坏，极易出现孔洞与凹纹。常用的机织布是丙纶机织布，其优点是横、纵向拉伸强度高，表面平整性能保持效果较好，缺点是与沥青料的黏结性较差，且造价相对较高。

考虑到无纺布材料容易导致表面不平整，大量的孔洞将影响防渗效果，而机织布与沥青料的黏结性差的问题可以通过添加促凝剂来改善，同时，使用丙纶材料可以提高防渗膜的拉伸强度，提高防渗膜的耐水性与稳定性，延长其使用寿命，因此经综合考虑后，该工程选择丙纶机织布为土工织物增强体。

3.1.2 防渗膜方案设计

整个防渗膜系统从下到上依次分为4层：夯实土基层、丙纶机织布层、速凝沥青膜层以及后浇混凝土保护层。其中，夯实土基层必须保证夯实度不低于0.9；丙纶布机织布层一般布置单层丙纶布，厚度约为3mm；速凝沥青层粘附在丙纶布面层，厚度一般控制在1.5～2.0mm；后浇混凝土保护层应根据作用在其表面的水压大小来确定，一般情况下，在5MPa以下的水压下，采用3～5cm的混凝土保护层即可保证其安全稳定。

3.1.3 施工工艺流程

速凝橡胶沥青的施工可分为以下几个步骤：ⓐ机具、材料准备；ⓑ基层处理，包括基层压实和坡面平整；ⓒ在表面摊铺丙纶布并固定，该步骤必须保证完全展开平铺，不能出现褶皱和重叠；ⓓ相邻丙纶布的搭接，目前该部分工艺只能纯手工进行，因此必须严格控制施工过程，保证丙纶布缝合均匀，不能留下缝隙或空洞影响防渗效果；ⓔ速凝沥青料的喷涂施工，考虑到施工可行性，该工程选用混合料预制冷喷法，该步骤施工的重点是保证在混合料预制好后立即进行喷涂施工，以免混合料制作时间过长而出现混合料早凝或者成团；ⓕ沥青料喷涂完成后必须进行24h养护，保证喷涂面层通风良好并防潮防水，在养护期结束沥青料固化后，必须进行严格的质量验收，其验收测点横向间距不小于10m/个，纵向间距不小于15m/个；ⓖ成品养护结束后即进行混凝土保护层施工，以提高防护膜系统的防渗性与稳定性。

3.2 白石水库鱼池工程防渗膜实测性能分析

选择白石水库鱼池工程实铺防渗膜系统，横向以8m为间距、纵向以10m为间距选择实测取点，共获得672个测点，所有测点统计值见下表。

白石水库鱼池工程防渗膜实测性能统计表

检 测 项 目技 术 指 标测 试 结 果评价标准合格保证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%耐热性(℃)≥14088%194.5125.8186.796.50%横向断裂伸长率30%～80%85%69.40%22.80%55.80%99.60%纵向断裂伸长率30%～80%85%73.50%27.20%58.45%98.30%横向断裂拉伸强度(kN/m)≥2090%28.517.822.496.40%纵向断裂拉伸强度(kN/m)≥2090%25.216.321.891.50%横向撕破强度(kN)≥0.590%0.820.450.6894.20%纵向撕破强度(kN)≥0.590%0.760.390.6491.80%CBR顶破强力(kN)≥1.595%1.951.321.8298.10%后浇混凝土剥离强度(N/mm)≤3.090%3.671.081.5599.40%

从上表结果可以看出，本文设计的防渗膜系统方案在实际工程中各项性能都高于技术指标，其中如不透水性、耐热性、后浇混凝土的剥离强度远远小于规范技术要求，可见其具有很好的防渗性与稳定性，

4 结 语

在水利工程中，如何保证防渗性是一个非常重要且具有实际意义的课题，传统工程使用的土工膜存在着大量细状孔隙，防渗效果不理想，且容易被石子等尖锐物体划伤，土工膜与后浇混凝土保护层结合性不够牢靠，在此基础上，本文考虑将速凝橡胶沥青作为防渗膜系统的缝隙填补料以及与附着物的黏合物引入水利工程的防渗膜系统。通过实例工程分析，本文设计的速凝橡胶沥青防渗膜各项技术指标均高于规范标准，能很好地起到防渗功能，且稳定性强。本文研究结果可为水利工程的防渗膜系统设计、施工提供良好的参考与借鉴，具有十分重要的意义。

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