手刮聚脲在安康水電站中的應用

摘 要：SK手刮聚脲彈性體材料適用于處理混凝土伸縮縫、裂縫、大面積防滲及有抗沖磨要求的泄洪建筑物表面等。實踐表明，SK手刮聚脲結合鋼纖維混凝土的應用效果較好，其在水電站應用效果良好，應用前景廣闊。

關鍵詞：手刮聚脲；安康水電站；研究應用

1 電站概況

安康水電站位于漢江上游，在陜西省安康市城西18km處。下游距已建丹江口水電站約260km，上游距已建的喜河水電站約145km。安康工程以發電為主，兼顧防洪、航運、養殖、旅游等綜合利用效益。水庫正常蓄水位330m，死水位300m。正常蓄水位以下庫容25.8億m3，可進行不完全年調節。壩址多年平均流量608m3/s，多年平均年徑流量192億m3/s，設計洪峰流量（P=0.1%）36700m3/s，校核洪峰流量（P=0.01%）45000m3/s 。電站總裝機容量800MW，保證出力175MW，多年平均發電量28億kW·h，年利用小時數3500h。

2 工程實施原因及范圍

2.1 由于安康水電站表孔消力池漏水已成為一個頑疾，經過多次處理，長期效果不明顯。主要存在以下問題：（1）消力池表面抗沖層（1.0m厚）和基礎混凝土局部脫開。（2）磨蝕和沖坑。池底板表面磨蝕嚴重，混凝土的粗骨料局部露出。（3）裂縫。消力池底板出現多條裂縫，最長76余米，縫寬1 mm～5mm。（4）縱橫結構縫張開。池底板結構縫都有不同程度的張開，其中最嚴重的是12號與13號壩段之間的結構縫，縫寬達20mm左右，兩側錯臺高差達50mm，縫內止水局部破壞，底板排水廊道內漏水。

2.2 本次修復將表層抗沖磨混凝土全部拆除，澆筑新混凝土至原設計體形。拆除范圍共25塊，共8406 立方米。其中19×18m，19塊；9×18m，6塊。新澆混凝土采用三級配C35鋼釬維混凝土，內布置兩層鋼筋網。在消力池底板范圍內布置錨筋3264根（？準28，L=3.6m），下端深入老混凝土2.5m，上端與上層鋼筋網焊接。新澆筑的消力池底板縱橫縫設置U型銅止水，銅止水上設WGB止水條，周邊需要在老混凝土上鑿槽重新設置止水，上下側各設置WGB止水條，硬質聚氯乙烯閉孔泡沫板。結構縫表面涂刮雙組份手刮聚脲。

3 結構縫手刮聚脲工程實施

3.1 技術方案

混凝土表面處理伸縮縫清理干凈后采用聚合物水泥砂漿修縫、找平，基本干燥后（7 d 時間），縫內涂柔性防滲膠，嵌填GB 柔性止水材料，再在表面涂刷BE14 潮濕面界面劑，刮涂第一道SK 手刮聚脲，粘貼復合胎基布，再在表面刮涂2～3 道Sk 手刮聚脲。

本次修復設計仍然在原設計部位設置分縫，共設置橫縫7道、縱縫6道，位置詳見圖1。結構縫表面60cm范圍內（結構縫兩側各30cm寬）打磨、清洗、晾干，涂刷界面劑，界面劑表干后再涂刷SK手刮聚脲，涂刷寬度50cm。一側混凝土澆筑時將止水紫銅片埋入混凝土內養護7天后，將止水紫銅片位置以上的混凝土板側面打磨、清洗干凈、晾干，涂刷潮濕面界面劑，粘貼GBW止水條（20厚×60mm寬）。復合胎基布（寬度為15cm），SK手刷聚脲厚度控制在2mm～5mm，縫中間厚5mm，縫兩側厚2mm。結構縫構造詳圖詳見圖1。

圖1 結構縫構造圖

3.2施工工藝

打磨-修補-干燥-噴涂界面劑-刮第一層聚脲-鋪胎基布-再刮2-3遍聚脲

3.2.1 手工聚脲的稱量

（1）使用前應將物料分別充分攪拌均勻（無沉底，顏色一致）。（2）使用準確的稱量工具按比例準確稱取A、B組份混合（一般為1：1 但也可根據現場情況與設計要求微調）。

3.2.2 手工聚脲的攪拌

（1）使用手動或者電動工具對A，B組分進行充分攪拌。（2）攪拌配料要求現場完成，每次配料一般5公斤，攪拌時間3分鐘，在45分鐘內必須施工完畢。（3）配料一次性在一個大鐵桶中攪拌好，然后根據刮涂施工人員分成幾份一起施工。

3.3 施工

3.3.1 重點的分析清潔

清除表面污染 指清除混凝土表面灰塵、油污、鹽析、脫膜劑、水泥浮漿等。清洗的方法包括掃除、水洗（低壓）、洗滌劑清洗和溶劑清洗。如果采用洗滌劑清洗，清洗后必須用清水將殘留洗滌劑沖洗干凈。表面的油污、鹽析、脫膜劑等清除干凈后可避免在打磨或噴砂過程中對混凝土造成再次污染。

（1）施工準備：刮涂聚脲前先對結構縫周邊混凝土及水泥砂漿表面進行打磨（寬度60cm）。（2）打磨后的混凝土表面清洗晾干后，涂刷BE14界面劑（寬度60cm）。（3）界面劑表干后直接刮涂第一層SK手刮聚脲，寬度50cm。（4）在30分鐘內在內縫部位15cm范圍內鋪蓋胎基布，在涂刷2-3遍SK手刮聚脲，寬度大于40cm，中間厚，兩邊薄。（5）每條縫涂刷SK手刮聚脲作業時間控制在2小時之內，完成后的聚脲厚度中間達到3mm，兩邊1.5～2mm。（6）質量要求。在SK手刮聚脲涂刷范圍的周邊，為了保證SK手刮聚脲涂層與周圍混凝土的搭接牢固可靠，避免在高速水流沖刷下開口掀起，收邊處混凝土打磨成倒三角，邊緣聚脲厚度大于2mm，并保證SK手刮聚脲與周圍混凝土搭接邊處采用平滑過渡（見圖2）。

圖2 混凝土表層涂刷SK手刮聚脲收邊示意圖

底材處理：混凝土底面處理首先用角磨機（鋼磨片頭）對混凝土表面進行打磨，清除混凝土的棱角，用高壓水槍沖洗表面的灰塵、浮渣，待水分完全揮發后，再用角磨機（鋼絲刷頭）鋼絲刷，清除混凝土表面凹部雜物。

界面劑施工：底面處理后，在混凝土表面涂刷BE14界面劑，涂刷厚度要求薄而均勻，無漏涂現象，保證SK手刮聚脲與混凝土之間的粘結強度大于2.5MPa。

基底混凝土找平：對混凝土表面局部孔洞用高彈性聚脲砂漿填補找平（混凝土面不能有突變）。

涂刷SK手刮聚脲：（1）大面積涂刷SK手刮聚脲（抗沖磨型）厚度為2mm，涂刷兩遍以上。（2）SK手刮聚脲涂層厚度要均勻， SK手刷聚脲各層之間的粘接很好。（3）SK手刮聚脲的施工應在界面劑施工后4～8小時內進行（根據現場溫度），并保證厚度大致均勻。在涂刷界面劑期間，要求基面干燥，不能過水，保證抗沖磨涂層與被保護的混凝土之間良好的粘接。（4）在混凝土拐角部位厚度要求大于3mm。（5）涂刷均勻，涂刷一次成型，不要來回涂，防止出現小包。邊緣柔性涂料與混凝土平滑過渡。保證內縫部位涂層厚度大于3mm。涂層禁止有小包。

4 工程效果

監測結果：通過對安康水電站表孔消力池底板修復處理工程，修復前與修復后的漏水量分析，表孔消力池底板修復處理施工前，通過對2011年8月1日～2011年11月1日安康水力發電廠廊道內自動化采集監測數值分析， 表孔消力池漏水量最大值2960ml/s，最小值620 ml/s，平均值1914ml/s。表孔消力池底板修復處理施工后，經過2012年汛期表孔兩次泄洪8000m3/s流量通過，對2012年4月1日～2012年9月1日安康水力發電廠廊道內自動化采集監測數值分析， 表孔消力池漏水量最大值440ml/s，最小值210ml/s，平均值250ml/s。

監測數據表明：安康水電站表孔消力池底板修復處理工程施工效果明顯、成果顯著，滿足設計要求。經過兩年的泄洪過程，聚脲仍大部分保存完好，證明手刮聚脲產品能有效的解決結構縫受水流沖刷破壞的問題，值得推廣。

圖3 處理前后效果對比圖

5 結束語

聚脲彈性體在水電站大壩溢出流面、地下隧道防水等水利工程中應用，使用結果表明手刮聚脲具有以下優秀性能：（1）A、B兩組份100%參與成膜反應，無VOC排放。（2）室溫下噴涂，超速固化，不需烘烤。（3）手刮聚脲間的粘結力明顯比噴涂聚脲效果好，在高速水流的沖刷下基本保存完好。（4）涂膜具有優異的彈性體物理力學性能，耐磨損，抗沖擊，耐擦刮。（5）聚脲材料強度高、附著力強，在各種基材表面附著良好。（6）涂層致密，防腐防水性能好。（7）耐化學品性能好，可在各種酸、堿、鹽環境下長期使用。（8）耐老化性能好，戶外長期使用不起泡、不粉化、不脫落、不開裂。

SK手刮聚脲彈性體材料適用于處理混凝土伸縮縫、裂縫、大面積防滲及有抗沖磨要求的泄洪建筑物表面等，在材料性能、簡化施工和加快進度等方面具有明顯的技術優勢，將有力地推動水工建筑物抗沖磨技術的發展，在水利水電工程中具有廣闊的應用前景。聚脲涂層連續、無接縫，不滲漏、防水效果良好。以后在我站，中孔，底孔溢洪道和尾坎氣蝕嚴重的地方都可以應用、推廣。