聚氨酯填缝止水材料在分离式面板坝中的应用*

徐 锋 凤 炜

(1.新疆农业大学水利与土木工程学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.哈密地区水利局,新疆 哈密 839000 )

聚氨酯填缝止水材料在分离式面板坝中的应用*

徐 锋1，2凤 炜1

(1.新疆农业大学水利与土木工程学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.哈密地区水利局,新疆 哈密 839000 )

由于分离式面板板块的几何尺寸较小，可有效消除温度和干缩裂缝，但由于分离式面板分缝较多，如何确保板缝止水处理的效果就显得尤为重要。本文介绍了聚氨酯密封胶具有的特点及作为板间缝填缝止水材料在分离式面板坝中成功运用的实例，指出了聚氨酯填缝止水材料的施工工序、施工注意事项。

分离式面板；止水材料；施工方法；注意事项

1 概 述

我国早期建成的面板坝多为整体式，采用的是长条式连续整体板式防渗面板，由于面板结构与其他混凝土建筑物有较大差异，使其更加易受混凝土干缩、温度变化及地基沉降等的影响。经过多年的运行，大坝混凝土面板的表面均或多或少的产生了裂缝，裂缝的出现不仅会降低面板的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀。

分离式素混凝土面板防渗是在传统整体式钢筋混凝土面板防渗的基础上做出的重要创新，相对于传统整体式钢筋混凝土面板，在优化钢筋结构、简化止水设施、节约工程投资、减少维修成本等方面具有一定的优势。

从上世纪80年代开始，我国开始尝试性地运用分离式面板作为面板坝的防渗结构。通过多年来的发展应用，分离式面板坝得到了一定程度的推广，尤其是在新疆区域内建成了数座分离式面板坝，其中仅哈密地区就已建成3座分离式面板坝，建成至今大坝运行正常，坝体防渗效果良好。

由于分离式面板的板块结构尺寸较小，可有效减少面板的温度和干缩裂缝。面板连接取消了整体式钢筋网的布置，仅在平行于坝轴线的面板接缝处放置插筋，从而消除了钢筋锈蚀对大坝防渗产生的影响。

相对于常规钢筋混凝土面板，分离式素混凝土面板不仅减少了钢筋用量，还创新了面板的板缝止水设计，将传统的多道止水改为一道设置在缝口的表面止水，简化了施工，节省了投资，具有一定的优势。

理论表明：由于分离式面板分缝较多，面板之间大多通过柔性止水材料进行连接，如何选择可靠的板间缝止水材料，确保分离式面板的整体防渗性能，就显得尤为重要。

2 哈密已建分离式面板坝基本情况

根据新疆多个工程成功运用的经验和分离式面板坝的设计、施工特点，并结合地区实际，哈密地区近年来建成了数座混凝土面板堆石坝。其中全坝段均采用分离式面板作为坝体防渗结构的混凝土面板堆石坝已有3座。目前，已全部投入运行蓄水,通过日常巡查和定期观测，发现坝体防渗效果良好。

榆树沟水库是哈密地区第一座采用分离式面板防渗的混凝土面板堆石坝，水库总库容1072万m3，最大坝高67.5m。该坝的混凝土防渗面板除在河床部位的9块较长板块采用整体式钢筋混凝土面板外,在河床两侧阶地上大坝高度小于40m的坝段上, 全部采用分离式素混凝土面板，面板几何尺寸为6m×8m。

哈密市四道沟水库是一座山区拦河水库，总库容570.47万m3，最大坝高81.6m，2010年11月6日下闸蓄水。

西黑沟望海水库和伊吾县阿腊通盖水库均为平原灌注式水库。前者总库容624.75万m3，最大坝高32.67m，2011 年10 月16日下闸蓄水；后者总库容126.62万m3，最大坝高18.4m，2011 年10 月10日下闸蓄水。

3 分离式面板缝的设计

根据《混凝土面板堆石坝设计规范》(SL 228—98)的规定，结合已建面板坝工程经验，考虑施工方便等综合原因，按照坝体分离式混凝土面板厚度计算公式进行复核，即

T=0.3+(0.002～0.0035)H

式中T——面板厚度,m;

H——面板顶部距计算断面的垂直距离,m。

将面板厚度确定为30～40cm。

分离式面板采用素混凝土，分缝尺寸为长6m、宽4m，面板长边垂直坝轴线、短边平行坝轴线铺设。面板水平缝之间采用φ16 的单排钢筋连接，间距为1m，钢筋伸入面板的长度为0.80m。

分离式面板的板间缝采用硬缝结构，缝间采用3mm沥青油毡隔缝。板缝顶部设置一道柔性填缝止水，顶部梯形断面凹槽在面板施工时提前预留，上口宽80mm，下口宽60mm，深80mm，采用弹性聚氨酯材料进行填缝止水，面板缝底部设置宽60cm(300g/m2)的无纺布(见下图)。

止水大样图(单位：mm)

4 聚氨酯填缝止水材料的特点

传统的嵌缝止水材料为沥青、焦油基等低档材料，这些材料的弹性柔性较差，不能抵抗温度骤然变化的作用，在短期较大温度变化的情况下，极易造成密封止水材料的开裂，影响防渗效果。在气温较高时，混凝土面板产生膨胀，如果填缝材料热稳定性能低，易发生流淌并从缝隙中溢出；在低温情况下，沥青等材料呈脆性，不能承受被密封建筑物和地基振动产生的作用力。

近年来，聚氨酯材料在民用建筑、工业和水工建筑等混凝土建筑物的密封、嵌缝等领域广泛运用。它具有优良的耐磨性、良好的黏结性和低温柔软性，可适用于不同的建筑物嵌缝、黏结，将建筑砌块有机地连接成一个整体。同时，通过填嵌施工产生的缝隙，可使建筑物达到防水堵漏、隔气防尘的效果。

聚氨酯材料有双组分和单组分产品，国内以双组分彩色或焦油型居多，水利工程中采用的聚氨酯材料多为双组分，主要原料是多异氰酸酯、聚醚多元醇和填料、助剂等，两个组分使用时按一定的配比混合，即可进行浇注、填缝使用。

通过对聚氨酯填缝材料性能影响因素的分析研究发现，聚氨酯材料的灌入稠度，可随温度的逐渐降低而逐渐增大；聚氨酯材料的固化时间，也随温度的降低而逐渐增长。因此，聚氨酯填缝止水材料，可根据施工环境的气温高低，通过增减催化剂调整使用时间和固化时间，施工简便，操作方便。

研究表明：聚氨酯填缝止水材料各方面的性能均要好于加热施工式材料。在常温条件下，聚氨酯材料弹性良好；经过高温老化后，聚氨酯材料弹性虽然有所下降，但仍处于合理的降幅区间，具有较好的抵抗高温耐老化的性能；在低温条件下，聚氨酯材料与混凝土板块还能很好地黏结在一起，表明聚氨酯材料完全适用于冬季低温情况下的正常使用。

水利工程中使用的聚氨酯材料一般为低模量、高伸长率产品，用于分离式面板坝板缝止水的聚氨酯材料与其他填缝材料相比，最突出的特点是具有较好的弹性(伸长率可达到500%甚至1000%以上)，可承受零下几十度的低温和100℃以下的高温作用，此外还具有耐光老化和长期耐水性能，能够承受较大的水压力(见下表)。

聚氨酯材料主要技术指标表

5 聚氨酯填缝材料的施工方法和注意事项

5.1 施工方法

目前，聚氨酯填缝止水材料已具备较为成熟的生产工艺流程，材料的性能也比较稳定。聚氨酯材料在储存过程中只需做到密封保存，生产厂家将A、B组分按照配比分别密封包装，使用时只需将B组分倒入A组分桶中，搅拌均匀后即可使用，较为简单便捷。具体施工流程如下:

a.施工基面的清理。为了使聚氨酯填缝止水材料发挥良好的黏结性能，必须保持接触面无松动混凝土块等杂物。可使用角向磨光机、竹扫把、吹风机等工具将基面浮浆杂物清理干净，保持接触的混凝土表面相对平整。

b.施工基面的冲洗。分离式面板的施工周期较长，聚氨酯填缝止水材料的施工可采用平行作业，施工前应保持接触面的干燥、洁净。可用水管按照先上后下的顺序对伸缩缝进行冲洗，必要时用竹扫把进行刷洗，并用压缩空气、抹布等进行清理。

c.涂刷界面剂。界面剂的使用较为简单，只需使用毛刷将搅拌均匀的界面剂在干净干燥的面板缝内两侧进行涂刷，伸缩内底板不用涂刷，涂刷要求均匀无漏点。

d.施工材料的配制。按A∶B=1∶3的配合比，将聚氨酯填缝止水材料的A、B两种料加入搅拌机中均匀搅拌，可根据施工现场的环境温度，添加一定比例的添加剂，调整材料的黏稠度，以便施工。

e.进行聚氨酯嵌缝施工。填缝施工操作简单，可使用腻子刀将搅拌均匀的聚氨酯材料，均匀地嵌入缝中即可。由于面板缝较宽较深，一次填缝不能满足设计要求，可采用分层多次填缝的方法进行施工。

5.2 施工注意事项

聚氨酯填缝止水材料采用的是冷法施工，填缝施工工艺对密封材料的止水效果影响很大，在施工中应注意以下问题：在面板接缝顶部预留填注聚氨酯填缝材料的梯形槽，要满足设计图纸上的形状和尺寸具体要求；聚氨酯填缝材料宜在混凝土面板浇筑28d后进行施工，采用分段方式自下而上进行施工，并在面板挡水前完成；填缝施工要在无雨且日平均气温高于5℃的白天进行，聚氨酯填料进行分期施工时，需密封填缝的端部；采用分层多次填缝施工时，每次施工都要在上次填缝材料固化后，将上次填缝材料上的浮尘清理干净才能进行；聚氨酯材料填注施工时，要按生产厂家的具体工艺要求进行。在接触表面上涂刷界面剂后进行分层填注，并反复捶击挤压密实；聚氨酯材料填注完成后的外形，需符合相关设计要求，外表面应保持光滑平整，没有裂缝。

5.3 施工质量验收

聚氨酯填缝止水材料施工固化后，为确保施工质量，还应当对施工质量进行验收。

a.检查止水高度。聚氨酯填缝止水要求表面呈弧形，应对弧形顶部高度用钢卷尺进行测量，允许误差不得超过±1mm。

b.检查表面平整度。聚氨酯填缝止水要求表面平整，无蜂窝痳面和不规则凹凸现象。

c.检查止水黏结度。聚氨酯填缝止水施工时要求与面板混凝土预留凹槽实现紧密黏结，黏结质量直接影响止水效果，对黏结效果不好的部位要进行返工。

d.检查外观。聚氨酯填缝止水表面要光滑，达到不起泡、不析油、手感软硬均匀一致的效果。

6 使用特点分析

实践证明：聚氨酯材料在分离式面板板间缝填缝止水中获得了成功运用，液体状态下浇注，常温下便可固化，施工操作简单，与混凝土等材料结合牢固，防水抗渗耐老化性能优良，是混凝土面板板间缝的理想嵌缝材料。

同时，聚氨酯材料采用冷法作业，施工时仅需将A、B组分混合均匀后涂刷在防水基层上即可，技术简单易学，施工简单方便，因此聚氨酯材料也是一种性能优良的新型填缝止水材料。

由于聚氨酯材料固化后形成无接缝、完整的填缝止水，抑制了混凝土面板细微裂缝的扩展，同时提高了面板的整体防水防渗效果，并且材料具有柔性大、防渗效果好、耐老化、抗冲磨、使用年限长的优点，不但可以节约大量的后期维修费用，还能避免维修对水库的正常生产造成不必要的损失。

7 结 语

采用聚氨酯材料作为分离式混凝土面板坝板缝填缝止水材料，不仅技术上可行，其综合经济效益也非常可观，具有广泛的应用前景和推广价值。

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[3] 刘益军,赵晖,黄国平.聚氨酯材料在水利工程中的应用[J].化学建材,2004(5):36-39.

[4] 陈忠华.浅谈水溶性聚氨酯在坝工裂缝防渗堵漏中的应用[J].黑龙江科技信息,2013(1):251.

[5] 张凯.防渗材料在三屯河水库坝面防渗的应用[J].水利技术监督,2015(2):85-87.

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

* 本研究为基金项目：新疆水利水电工程重点学科资助项目(XJZDXK-2010-02-12)。

TV44

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1673-8241(2017)04- 0022- 04