弹性涂料在汤浦水库面板防护处理中的应用

2022-12-20应立锋

小水电 2022年6期

应立锋

(绍兴市舜安水利工程管理有限公司，浙江绍兴 312000)

1 概述

汤浦水库位于浙江省绍兴市境内，坝址位于曹娥江流域下游一级支流小舜江上游，坝址以上集水面积为460 km2，是1座以供水为主，兼有防洪、灌溉和改善水环境功能的大型综合性水利工程。汤浦水库为小舜江供水工程的重要组成部分，解决了绍兴市越城区、柯桥区、上虞区人民生活用水与工业用水。同时，跨区域向宁波慈溪供水，供水规模为100万t/d，保护人口为2.65万人，灌溉耕地为2.09万亩，多年平均供水量2.76亿m3，供水保证率95%。

汤浦水库枢纽工程为Ⅱ等工程，水库为大(2)型水库，主要建筑物东主坝、西主坝、副坝、溢洪道、输水放空洞为2级建筑物，其设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为2000年一遇；消能防冲及其他建筑物为3级建筑物，其设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为100年一遇；泄洪渠、临时建筑物为4级建筑物。

汤浦水库主坝(坝型为混凝土面板堆石坝)建于20世纪90年代末，当时采用的设计、施工规范等标准与现行标准间存在一些差异，大坝钢筋混凝土面板按老规范设计施工，经多年运行至今，面板在自然环境的高低温交替中，风化、老化速度加快，呈现裂缝发展、表面沙化等问题。针对以上问题，提出了对大坝混凝土面板进行保护的要求。

2 混凝土面板防护

混凝土本体防护通常以表面涂层形式实现，涂层能够隔断外界与混凝土的接触，防止环境水、气通过混凝土孔洞、微小裂缝侵蚀混凝土内部，减少内部钢筋锈蚀可能，减缓混凝土表面弱化，减少面板裂缝增加，提升面板混凝土抗渗性、耐久性，从而保证工程安全有效长期运行。由于涂层材料种类众多，性能各异，选择合适的混凝土面板表面防护涂层材料是防护处理成功与否的关键。

3 面板防护涂层材料比选研究

3.1 材料要求

用于大坝混凝土面板的防护涂层材料应能与混凝土表面紧密结合，而且还能有效隔绝外界介质侵入混凝土中，能够起到长期防沙化、抗渗的防护作用；同时不改变面板混凝土结构，涂层材料自身稳定可靠，效果长期。因此，选用的材料需做到以下几个要求：

3.2 材料比选

目前常用的混凝土表面防护材料有聚合物类水泥砂浆类材料、环氧类涂料、聚脲类高强度弹性涂料等。3种类型的防护材料基本性能各有特点：聚合物水泥砂浆类材料成膜后不透水性能良好(0.4 MPa，2 h不透水)，本体抗拉强度适中(抗拉强度≥8 MPa)，与混凝土粘结强度适中(≥1.2 MPa)，拉伸性能差，刚性材料，无延展性能。环氧类涂料成膜后不透水性能良好(0.4 MPa，2 h不透水)，本体抗拉强度高(抗拉强度≥30 MPa)，与混凝土粘结强度高(≥4.0 MPa)，拉伸性能差，刚性材料，无延展性能。聚脲类高强度弹性涂料成膜后不透水性能良好(0.4 MPa，2 h不透水)，本体抗拉强度高(抗拉强度≥15 MPa)，与混凝土粘结强度高(≥2.5 MPa)，拉伸性能好(断裂延伸率≥300%)(见表1)。

表1 材料性能数据对比表

从上述3种类型混凝土表面防护材料材质性能来看，材料都有良好的不透水性能，能够达到隔绝水、水汽的抗渗效果，本体抗拉强度高(聚合物砂浆略低，但是也能满足工况要求)，与混凝土粘结强度高，都具有一定的抗水流冲刷能力；但是聚合物砂浆、环氧类涂料都属于刚性材料，拉伸性能差，而聚脲类高强度弹性涂料断裂延伸率高达300%以上，拉伸性能好，抗变形能力强，能够适应一定的面板变形及混凝土开裂。就材料性能而言，聚脲类高强度弹性涂料在这3类混凝土表面防护材料中最符合混凝土面板整体抗渗、防沙化的需求，更满足混凝土面板保护处理的要求。

聚脲类高强度弹性涂料在满足以上材料性能的基础上，还具有以下材料性能：一次成膜厚度适中(毫米级)，对混凝土面板整体的改变性不大，成膜后的涂层抗老化抗紫外线能力强，耐水性好，满足水库面板长期日照、浸水、干湿循环的运行环境。同时，无论是单组份还是双组份聚脲类弹性涂料，施工相对也比较简单，基面处理完以后，配置好材料后抹涂、刮涂、滚涂都可以施工。

3.3 比选结果

从以上比选研究来看，聚脲类高强度弹性涂料从材料本身的性能及相对符合水库面板的运行环境适应性而言，对整个防护材料需求的针对适应性来说，是较优选项，在水库大坝面板长期抗渗、防沙化保护、水库面板保护处理等方面，是满足工程需求的。

4 施工应用

4.1 施工流程

汤浦水库主坝(坝型为混凝土面板堆石坝)作为一座运行约30 a的大坝，其面板在自然环境的高低温交替中，风化、老化速度加快，呈现裂缝发展、表面沙化等问题；选用聚脲类高强度弹性涂料作为面板的防护涂料，采用面板表面整体涂刷的施工方式，对水库主、副坝面板进行防护处理，可以达到面板整体防护的施工目的。

聚脲类高强度弹性涂料无论是单组份还是双组份的材料运用于大坝混凝土面板施工都比较简单和方便，主要施工流程为：施工前准备→大坝混凝土基面清理、打磨→底漆涂刷→涂刷第一道涂料→涂刷涂料，直至满足设计厚度要求。

4.2 施工工艺

(1)基面处理

用磨光机或高压水射流设备清理大坝面板混凝土基面，除去混凝土表面浮尘；如有大的沙化或者坑洞缺陷，用环氧砂浆先对面板表面进行坑洞填补、找平处理，保持基面干燥。

(2)底漆涂刷

基面干燥后，开始涂刷专用底漆，要求满涂，不能出现漏白的情况。

(3)面漆涂刷

用漆刷涂刷或用刮刀刮涂弹性涂料，若有厚度要求，应在表干后继续涂刷，直至厚度达到设计要求。

(4)养护

待最后一道弹性涂料实干后，自然养护7 d后进行后续施工。

5 运行效果分析

汤浦水库主坝止水系统更新项目于2018年2月开工，2018年12月完工验收。该项目面板防沙化处理5 937.99 m2(东主坝处理高程主要为27.91～34.25 m,西主坝处理高程主要为28.61～34.25 m)，完工至今，面板涂层状态良好，水位干湿循环区未出任何问题，面板也未出现新的裂缝等缺陷情况，达到了整体防渗、防沙化的长期面板保护的施工效果，保证了水库安全有效长期运行。