聚氨酯涂层在跃进水库混凝土面板病害防治中的应用.pdf

聚氨酯涂层在跃进水库混凝土面 板病害防治中的应用 宋新伟 ( 新疆生产建设兵团农八师水利水电工程质量监督站 新疆 石河子8 3 2 0 0 0 ) 摘 要 本文结合新疆农八师跃进水库混凝土面板病害防治的实际， 介绍了聚氨酯涂层在该方面的应用 和效果， 为高寒地区水库混凝土面板病害防治提供 了思路， 供同类工程参考借鉴。 关键词 聚氨酯涂层； 混凝土面板； 病害防治 中图分类 号： 1 - V 4 3 1 文献标识码 ： B 1工程概 况 跃进水库为玛纳斯河冲积扇边缘泉水溢 出带上的引水注入式平原水库， 主要引蓄玛纳 斯河冬闲水和夏季洪水。大坝长 1 0 3 5 k in ， 最 大坝高 1 3 9 9 m， 大坝顶宽 6 0 m， 设有 2 2 m 2 2 m矩形泄水涵洞 3 孔， 最大泄水量 6 5 m 。 水库所在地区属典型的大陆性气候区， 冬季严寒 ， 夏季炎热 ， 干旱少雨 。年平 均气温 6 6 屯， 年最高最低气温分别为 4 2 2 ， 最冷月 平 均 气 温 一 1 4 _ 8 。 年降 水 量 l 1 0 m m 2 0 0 ra m， 年蒸发量 1 5 2 5 m m1 9 4 7 m m， 水库区 多年平均最 大冻土深度 1 4 m，标 准冻深 1 2 2 m，严冬 季节库 内结冰 厚度一 般 5 0 e r a 6 0 c m， 最厚达 到 8 0 e ra。 农八师跃进水库混凝土护坡板厚 2 O c m。 大部分混凝 土板 板面 良好 有较 小部 分板 面 m现了麻面、 露石 ， 脱皮的病害情况。在本 次跃进水库除险加固中拟采取合理的_T程 措施 使 面板达 到抗 冰 拔冰 推 、 防 冻 害 、 防冻 融 ； 抑制 细微 裂缝 扩 展 ， 提 高面 板 防水 防渗 效果 ， 从而达到提高混凝土耐久性和美化面 板的效果 。 2混凝土面板破坏的机理 分析混凝土破 坏因素可知 ：混凝 土的大 多数破坏都是 以水为中介发生 的，例 如水 自 身的冻融造成混凝土的开裂； C O 等气体与水 共同作用造成混凝土内部碳化；腐蚀水溶性 盐类随水进入混凝土，与混凝土中水化物发 生反应， 或 自身结晶引起体积膨胀 ； 氯离子随 水进入混凝土导致钢筋发生锈蚀等。混凝土 作为一种人造的多孔建筑材料， 从拌和制备、 浇筑成型 、 养护到投入使用， 以及在后续使用 期内外界环境因素( 如冻融 、 冻胀 、 温度和湿 度变化、 水流冲磨等 ) 、 化学介质( 如水质侵 蚀 、 溶蚀 、 氯离子侵蚀 、 碳化 、 钢筋锈蚀 、 碱骨 料反应等) 和交变荷载( 周期性荷载作用等) 作 用下 ， 其性能 会逐渐发生变化 ， 随时间的增 长 ， 本身即会发生各种病害， 引起混凝土结构 的损坏 。而用于水工建筑物 的混凝土 ， 直接与 水相接触是不可避免的， 发生破坏也就更加 常见 。因此 ， 隔绝水与混凝土 的接触就成为防 止水工混凝土面板病害的重要思路。在这一 思路的指导下， 2 O世纪 8 0 年代初，新疆鄯善 柯柯亚混凝土面板坝 ，为防止混凝土防渗面 板遭 受冻融破坏 ，在面板表 面涂刷憎水性 黑 色焦油 一 塑料封闭混凝土表面，使其与水脱 离接触。使用后发现， 冬季朝阳面明显有冰与 防护材料 不黏结的现象 ，经过 2 2年运 用 ， 于 2 0 0 4年对该面板进行全面检查时 ，面板混凝 土完好如初 ，混凝土表面新鲜 坚硬 ，内部干 燥， 致密。新疆博湖扬水站也是 2 o 世纪 8 O 年 代初修建的， 其地下水硫酸盐含量特别高， 国 内所生产 的抗硫酸盐水泥也无法抵抗 这种侵 蚀破坏 ， 为保 证工程安全工作 ， 采用 了浇注式 沥青混凝 土和热沥青涂层 ，对混凝 土基础进 行表 面防护技术处理 ，经过多年 的运行也保 持完好 。 3跃进水库的面板加固设计 新疆 农八 师跃进 水库经 过 多年运行 ， 少 部分混凝土面板已出现露石麻面病害，究其 原 因主要是混凝 土板出现碳化 ，再加 上水 的 渗入 ， 继 而发生冻融 、 冰拔冰 推的破坏 。多种 破坏 的交 替出现就导致 了混凝 土面板表面破 损 ， 若不加修复 ， 其损坏程度会越发严重。 针对 以上情 况，跃进水库进行 了除险加 固设计。原设计方案为面板上浇筑 l O c m厚混 凝土 。但 是这一方案试运行后发现 ， 特别是水 下部分 ， 结冰冻胀很容易使新老混凝土脱开， 冰推水压易折断， 发生局部滑塌现象。因此， 若期望混凝 土浇筑方案达到预计效果 ， 必须在 原有混凝 土板上凿毛 、 打锚筋 、 挂钢筋网 、 浇筑 混凝 土， 不仅成本较高 、 费时 ， 而且对原有混凝 土护坡板破坏较大 ， 甚 至 即便这样 ， 仍 不能完 全排除新老混凝 土分 层发生的可能 。所 以最 行之有效的办法便是尽量防止混凝土与水接 触 ， 在面板上涂抹聚氨酯涂层。 与加筑混凝 土的设计 方案相 比， 氨脂涂层 的优势主要有以下几点： 比浇筑 1 0 c m厚混 凝土板造价低； 施t便捷 ， T期短； 局部破 坏可进行局部修补， 不需养护， 即修即走， 施T 方便 ； 能有效封 闭混 凝土表层 ， 保持 板内大 部分结构处于干燥状态 ， 也就避免了因水的渗 入而新生或加剧病 害。 综上所述 ， 针对农八师跃进水库混凝土板 面现有的情况( 大部分 混凝 土护坡 面板完整较 好) ， 最后确定采用表面涂层的方法进行加固。 3 1 聚氨酯涂层 的施工 工艺 具体涂层结构为：基层涂刷界面剂 +高 强型聚氨酯涂层 1 00 2 ram。 3 1 1 修补处理 对面板脱落部位采用聚合物砂浆进行修 补， 使板面尽可能平整。 3 1 2基层处理 首先使用丁具将面板及缝内的杂物清除， 再利用角向磨光机清理 面板 ， 除去板上及缝 内 浮尘 和松 动部位 ， 使砼 面板形成毛 面( 打磨 至 混凝土新鲜面) ， 以便粘接。最后， 使用高压气 或清水将 面板及缝内的粉尘 、 杂物清洗干 净 ， 以方便施T 。 3 1 3填缝处理 表 1 聚氨酯防水黏结涂料 增强型 ) 性能参数 性 能 数据 标 准 拉伸强度( M P a ) 7 5 G B ， r l 6 7 7 7 2 0 0 8 延伸率 ( ) 2 8 0 G B 厂 r 1 6 7 7 7 2 ( ) o 8 不 透水性 ( 2 MP a ， 2 4 h) 无 渗漏 D I ， 】 5 l 5 0 - 2 o 0 1 粘接 强度 干燥 ( 界面剂 处理 ) 2 3 0 G B Tl 6 7 7 7 2 0 o 8 ( MP a ) 潮湿 ( 界 面剂处理 ) 2 0 O 耐久性 ( 年 ) 3 0 G B T 1 6 7 7 7 2 o o 8 I 毒性 无毒 G B 5 7 4 9 2 O 0 6 伸缩缝清理完毕后，采用聚氨酯砂浆 ( 聚氨酯： 砂子= l ： 1 5 ) 进行填缝， 要求压实、 收平 。 3 1 ， 4涂刷施工 ( 1 ) 涂刷界面黏结剂。 待基面干净干燥 后，将界面剂的主剂与固化剂按比例准确 计量 、 均匀混合 ， 使用滚筒对混凝 土板 面进 行涂刷 。涂刷时要求覆盖所有混凝 土的表 面 ， 不得有露点现象 。 ( 2 ) 底层涂刷。 将 聚氨酯 防水黏结涂料 的A料和B料按 1 ： 1 比例称取并加入搅拌 机中搅拌混合均匀后，利用刮板快速将材 料 涂刷在已干界面剂的板面上 。该步骤要 求涂刷均匀 、 无漏点 。 ( 3 ) 面层涂刷。等待底层干透后 ， 将混 合均匀的聚氨酯防水黏结涂料利用 刮板进 行快速涂刷， 涂刷均匀、 平整光滑。涂刷厚 度保证在 1 oO 2 ram。 3 2 聚氨酯涂层施工的质量保证 施 工实行 全过程质量检查 ，主要检查 涂刷厚度和黏结强度。 每涂刷 3 0 0 0 m 2 进行 一 次检查， 并由现场监理监督执行。 3 2 1 涂刷厚度检测 在附近同等环境条件下选取 1 0 m 2 左 右进行刮涂， 1 4 d 强度达到要求最终强度的 7 0 以上 ， 之后可进行黏结强度检测。 3 -2 2黏结强度检测 在 1 0 m 2 的检测区域内， 选取 3 个位置 表 2 拉拔试验数据 序号 检验项 目 计 量单位 质量 指标 检验 结果 单项 判断 2 3 0 MP a破坏 界面 2 9 0 MP a破坏 界面 1 黏结 强度 MP a 达 标 在混 凝土上 在 混凝土上 该样品经委托检验， 所见项目按 建筑防水涂料试验方法 G B T 1 6 7 7 7 - 2 0 0 8 检验结 论 际准检 测 ，检验结果符合委托要求。 表 3 拉伸强度、 断裂伸长率及不透水性试验结果 序号 检验项目 计量单位 质量指标 检验结果 单项判断 1 拉伸 强度 无 处理 MP a 7 5 7 7 达标 2 断裂 伸长率 无 处理 2 8 0 3 2 6 达标 3 低温弯折性 无处理 ， | 4 不 透水性 ( 2 MP a ， 2 4 h ) 不 透水 不透水 达标 5 表 干时 间 h ， | 6 实干时 间 h ， ， 检验 该样品经委托检验 ， 所见项 目按 建筑防水涂料试验方法 G B T I 6 7 7 7 2 0 0 8 结论 标准检测， 检验结果符合委托要求。 表 4 水质检测结果 分析结果 标准 分 析结果 标 准 样品编 号 分析项 目 样 品编号 分 析项 目 ( meC L) ( mC L) ( mg L) ( m ) 1 高锰 酸盐指数 1 1 7 6 l 砷 O 。 o o O 7 O 0 5 2 高锰 酸盐指数 1 2 4 6 2 砷 O o o O 7 0 O 5 3 高锰 酸盐指数 2 2 5 6 3 砷 O O 0 O 6 O O 5 4 高锰 酸盐 指数 2 2 9 6 4 砷 O o ( ) o 7 O O 5 1 挥 发酚 O o o l l 0 O o 5 2 挥发 酚 O 0 0 l 2 0 0 0 5 3 挥发酚 0 0 0 l O O 0 o 5 4 挥 发酚 0 O 0 o 8 0 0 0 5 1 、 样品为跃进水库岸边防护坝区域 1 9 3 0 采集样品； 备注 2 、 技行国家 屯 表水环 境贡 量 标准 ( G B 3 8 3 8 2 0 0 2 ) )g - 1 中 类标准和表2 中 标准限值； 3 、 编号1 0 #为 水库原 水样品 3 # 、 4 为碌 水样 沧廉宴酯粘接防水 材料膜4 8 小时 后样品。 进行黏结强度检测 。每处用 专用刀 ( 或 电 钻 )切透 涂层 至 砼 面 ，切 缝形 状 为直 径 5 0 O mm 的 圆 形 。 将 标 准 钢 块( 直 径 5 0 O m m) 用专用胶粘贴在测 试位置 ， 2 4 h后 采用黏结强度测试仪进行检测。黏结强度 测试结果以平均值 R表示。 R= 式中 ， R 黏结强度 ， MP a ； 试样破坏时的荷载， N ； A 钢标准块黏结面积 ， m m 2 。 检测不合格的，需要将单元面积缩小 重新进行检测。 对局部不合格者， 要求重新 涂刷直至合格为止。 4应用效果分析 4 1 拉拔 试验 跃进水库面板涂刷完成后 2 8 天 ， 农八 师新旺水利 电力建筑材料检验有 限公司的 检测人员在跃进水库试验段现场，进行聚 氨酯防水黏结涂料( 增强型 ) 与水库混凝土 护坡面板的拉拔试验， 试验数据见表 2 。 4 I2 拉伸强度、 断裂伸长率及不透水性( 见 表 3 ) 4 3水质检测 新疆 水环境 监测 中心石河子分 中心对 跃进水库西坝 3 + 1 段聚氨酯黏结防护涂膜 取样， 浸泡 4 8 h 后进行水质检测。 检测项 目 包括 p H值、 电导率、 总硬度、 钙 、 碳酸盐 、 重 碳酸盐 、 总碱度等指标 ， 检测标准参考 生 活水饮用水标准 ( G B 5 7 4 9 2 0 0 6 o 新疆 第一水文工程地质大 队试 验测试 中心对高锰酸盐指数 、 挥发酚 、 砷 的含量进 行检测，检测结果符合 生活水饮用水标 准) ( G B 5 7 4 9 2 0 0 6 ) 。 石河子市环境监测站对水库面板病害 防护处理进行 了现场取样 ；浸泡后 的水样 及水库原水样经水质检测符合 地表水环 境质量标准 ( G B 3 8 3 8 2 0 0 2 ) 。 以上表明 ， 聚氨酯涂层材料渗 透性 强 ， 能高度与混凝土基面融为一体； 拉伸强度、 耐久性等指标优异； 且水质监测结果无毒， 符合生活饮用水标准 ， 无不 良影响。 5结语 通过采用高强型 聚氨酯 防水 黏结涂料 涂层 防护技术 ， 不仅 简化 、 便 利了大坝面板 的加 固施工 ，而且能 与原混凝 土面板渗透 黏结成一体，有效地提高了混凝土表层的 防冻融、 防渗透 、 防侵蚀 、 防老化性能， 值得 在类似工程中尝试。陕西水利 参考文献 1 】 聚氨酯防水涂料( G B T 1 9 2 5 0 2 o o 3 ) s ( 责任编辑 ： 周蓓 ) C _ 八 -_ r 、 C