聚脲喷涂在大坝混凝土面板防渗中的应用分析

摘 要：大坝防渗是一项关键工作，聚脲喷涂近些年在大坝混凝土防护中表现较为优异。本文首先围绕大坝混凝土面板防渗材料与聚脲性能情况展开了详细分析，其后具体探讨了聚脲喷涂在大坝混凝土面板防渗中的应用要点，最后围绕实例展开分析，以期可供参考。

关键词：聚脲喷涂;大坝混凝土面板;防渗;应用

1 引言

水利水电工程中，混凝土面板堆石坝是一种重要坝型，其具有很多特有的优势，如：可就地取材、工程量小、施工便利、周期短以及成本低等，目前已经逐渐成为了我国水库大坝修建中的主流坝型之一。在面板堆石坝施工中，面板防渗处理具有关键意义，本文主要围绕聚脲喷涂技术的运用展开详细分析。

2 大坝混凝土面板防渗概述

近年来，混凝土面板堆石坝在我国迅速推广开来，作为大坝的主要防渗体，面板混凝土是否具有良好的防渗功能直接关系到大坝工程运行质量与安全，近年来混凝土坝面防渗技术取得了较大的进步，高分子防水材料的运用越来越多，目前较为成熟的有PVC土工膜、聚氨酷材料、YFP（LJP）材料、聚脲材料等，本文主要以聚脲材料为研究对象展开分析，聚脲材料是一种新型无溶剂、无污染绿色材料，可在任意形状表面形成整体致密、高强度、高弹性的涂层，具体性能指标如下表1所示。

结合工程实践情况显示，聚脲材料在浙江新安江水电站、内蒙古尼尔基水电站、黄河小浪底水利工程均取得了显著的成效，具有极大的推广应用价值。

3 聚脲喷涂在大坝混凝土面板防渗中的应用

聚脲喷涂在材料性能、施工工艺方面具有显著优势，可有效提高混凝土结构耐久性、可靠性、安全性，下文主要围绕其在大坝混凝土面板防渗中的应用展开详细论述。

3.1 聚脲材料优越性

聚脲喷涂在大坝混凝土面板防渗中的应用具有显著优势，主要可归纳为如下几点：

3.1.1 野外环境抵抗性强

水库大坝建设与运行，面临着复杂的气候环境，如下图1分别列出了纯聚脲、聚氨酯脲（半聚脲）、聚氨酯的温度、湿度适应情况，纯聚脲温度、湿度表现优异。

结合化学反应原理分析可知，纯聚脲的胺基组分、NCO组分反应活性更高，不容易遇潮起泡产生癞蛤蟆皮、分层、开裂等问题，也不会出现冬季施工发黏的问题。结合相关实验研究显示，纯聚脲在实验室、野外环境下均可形成稳定土层，抵抗昼夜、四季温差导致的温度应力，且不会出现开裂、脱落等问题，而聚氨酯脲等材料野外性能表现远远不如实验室。

3.1.2 不同基材适应性强

水库大坝施工基材十分复杂，且面临着高落差、陡坡、施工作业面不规则等情况，此外野外作业中各种环境影响较多，包括下雨、刮风、结露、大雪等等。在如此复杂的施工条件下，聚氨酯脲、聚氨酯等材料施工中，难免出现流淌、厚薄不均、遇水发泡等情况。结合实践情况分析，纯聚脲10s 内可凝胶，可适应复杂基材，即使遭遇恶劣天气也可保证具有良好的附着力，保证涂装质量可靠。

3.1.3 抗冲蚀磨损性能好

纯聚脲在抗冲蚀磨损、水流冲刷等方面优势显著，防止高速含泥砂水流冲蚀磨损水工混凝土，保证大坝混凝土面板防渗性能、延长使用寿命。结合相关实验分析显示，高速含泥砂水流（泥砂含量10%、水流速度40m/s）冲刷30min后，纯聚脲磨损率<0.027 g/（cm²·h），仅为C60高强混凝土6.5%。

3.1.4 耐老化性能优越

纯聚脲化学活性高，不添加催化剂情况下，依旧具有优越的耐老化性能，根据相关报道显示，纯聚脲材料寿命超过75年。结合聚氨酯脲运用来看，必须掺加催化剂增加化学活性，但是这也会导致整个体系不稳定，引发一系列的负面影响，出现材料性能下降的情况。

总的来说，大坝混凝土面板防渗施工中，使用纯聚脲材料防护效果显著，可有效提高面板运行耐久性、可靠性，值得推广运用。

3.2 聚脲喷涂技术

在大坝混凝土面板防渗施工中，聚脲喷涂施工工艺直接影响到最终形成的聚脲涂层性能，针对不同基材、气候环境、底涂系统采用针对性的处理措施，下文主要就此展开分析。

3.2.1 一般流程

大坝混凝土面板防渗中聚脲喷涂施工基本流程如下图2所示。

3.2.2 技术要点

下面主要就几个关键技术要点进行分析。

3.2.2.1 基材处理：在进行聚脲喷涂施工时，基材处理质量直接关系到最终的防护效果，主要工作要点包括：①基材表面较大孔洞，使用修补腻子封闭;②基材表面毛刺，使用角磨机磨平，消除尖端应力;③基材表面冲洗干净，主要使用高压水枪、风力灭火器，检查表面确保无蜂窝麻面、浮碴、浮土、脱模剂等。

3.2.2.2 底涂施工：底涂功能如下表2所示，注意施工时现配现用，严格按专业配比要求称量，多采用辊涂工艺，所有边、角、沟、槽刷涂。

3.2.2.3 聚脲涂层施工：合理选择喷涂设备，喷涂压力以1 700～2 500Pa为宜，所有物料准確剂量、混合均匀;部分节点处、迎水/反弧面以及拐角位置等实施加厚处理，确保最终防护效果可靠;整个坝面涂抹均匀、连续，确保表面光滑、美观。

4 实例探析

本文仅以某水库混凝土面板堆石坝项目为例，具体分析了聚脲喷涂技术的运用情况。

4.1 工程概况

本项目为某大（二）型水库工程，坝址以上控制流域面积556km²，总库容3.6亿m³，承担着重要的发电、防洪以及航运等任务。本项目大坝为混凝土面板堆石坝，具体参数如下表3所示，整个大坝防渗结构由上至下分别是“L”型防浪墙、面板、趾板以及帷幕灌浆，大坝混凝土面顶、底部厚度分别为30cm、60cm，中间以渐变的方式过渡，面板中部设有一层双向钢筋，纵横向含钢率分别为0.4%、0.35%。本项目大坝运行期间发现渗流量持持续增大，为保证大坝安全必须进行渗漏治理施工。

4.2 大壩渗漏治理方案

经大坝防渗体系检查分析发现存在诸多缺陷，包括：

4.2.1 混凝土面板破损塌陷：采用拆除重建处理方案;

4.2.2 混凝土面板裂缝：采用修补方案;

4.2.3 面板结构缝表面止水：采用更换方案;

4.2.4 大坝基岩：采用灌浆处理方法，加强坝基防渗帷幕。

本文着重就聚脲喷涂技术在混凝土面板裂缝修补中的运用展开详细分析。

4.3 聚脲喷涂技术要点

本项目混凝土面板裂缝修补加固过程中，先进行裂缝灌浆、裂缝表面覆盖处理，为保证面板表面处理材料的耐久性与工程形象，大坝面板高程超过501m位置均需使用聚脲喷涂处理，具体施工情况如下。

4.3.1 聚脲喷涂方案

本项目完成面板裂缝处理后，沿着裂缝喷涂聚脲条带，将裂缝完全覆盖，涂层厚度、宽度分别控制在2mm、50cm，满足防渗需求，总喷涂面积1500m²。

4.3.2 聚脲喷涂流程

本项目大坝面板聚脲喷涂基本流程如下：基面打磨、清理、孔洞修补→涂刷渗透结晶材料、刷涂底涂→喷涂聚脲→质量检查。

4.3.3 聚脲喷涂要点

本项目主要施工要点如下：

4.3.3.1 基层处理

基层表面做好处理，保证平整度消耗，且无过多孔洞、凸起，表面含水率<7%，所有油脂、杂物等全面清理干净。

4.3.3.2 底涂施工

本项目选用的是DYW1130聚氨酯底漆，适用于5～40℃普通混凝土基层处理，表干时间≤180min，干燥基面粘结强度≥2.5MPa。本项目现场使用425号水泥与母液配制，配制比1∶1，搅拌均匀后薄涂在混凝土表面。

若是发现混凝土表面存在轻微缺陷，需使用腻子修补，封闭基面孔洞、缝隙、砂眼，若是第一层涂抹完成后依旧存在孔洞，需继续刮涂第二道腻子层。腻子表干后2h内喷涂聚脲，若是超过2h未喷涂，则需再上一遍底漆后，继续进行聚脲喷涂施工。

4.3.3.3 聚脲喷涂施工

本项目选用的是芳香族防渗型纯聚脲，型号为DYW1013喷涂聚脲国标Ⅱ型，具体组分如下表4所示。此材料适用于各种混凝土防水防渗工作，固化速度快、对水分湿度不敏感，具体性能指标如下表5所示，可实现10s凝胶、60s表干、5min达步行强度。

本项目聚脲喷涂施工情况如下：

①聚脲喷涂前，在坝顶使用固瑞克聚脲喷涂机制成聚脲样片，并送至检测单位进行监测，样片拉伸强度、断裂伸长率均高于规范标准，同时通过在-35℃低温环境测试显示，样片在低温环境下1h后无裂纹出现。

②聚脲喷涂施工处于春夏期间，降雨多，同时基面采用手持式角磨机打磨，工期有一定延误。

③聚脲喷涂期间，本项目整个喷涂层未出现鼓包、起皮脱落的情况。

④完成施工7d后，采用拉拔仪检测显示聚脲涂层正拉粘结强度>2.5MPa，与规范要求相符。

⑤完成施工5个月后，聚脲涂层无破损情况且粘结良好，达到了预期施工目标。

5 结语

综上所述，混凝土面板是大坝防渗体系的重要组成部分，如何保证其防渗性能、耐久性能具有重要意义。聚脲材料近些年在大坝混凝土面板防渗施工中表现较好，且具有环保、节能、施工快捷等诸多优点，在工程实践中，需加强基底处理、底涂施工以及聚脲喷涂施工控制，切实保证每道工序质量可靠，最终形成的防护层性能优异，满足相关规范要求，为大坝长期稳定运行保驾护航。

参考文献：

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作者简介：王鸿运（1981-），男，河南周口人，工程师，本科，工作方向：水利水电工程，地下工程。