聚脲防滲材料在大海子水庫放水涵洞工程中的應用

呂長征

摘要：針對大海子水庫放水涵洞閘門前承壓段3道伸縮縫止水功能部分失效、伸縮縫漏水防滲處理等問題，采取聚合物砂漿封縫、灌注水溶性聚氨酯堵漏、手工聚脲材料護面防滲等處理，為聚脲防滲材料在水庫放水涵洞工程中的應用提供借鑒和經驗。

關鍵詞：聚脲材料;滲漏防滲;水庫放水涵洞;應用

中圖分類號：TV4;TV5 ? ?文獻標識碼：A ? ?文章編號：1674-1161（2021）02-0048-02

1 工程概況

新疆天山北坡呼圖壁河西中段中型攔河式大海子水庫，設計總庫容為4 000萬m3，壩頂高程為423 m，均質土壩最大壩高為8 m，壩線長為10 840 m、壩頂寬度為4 m，放水涵洞長度為24 m，設計最大放水流量為25 m3/s。大海子水庫擔負向下游兵團第六師和芳草湖農場1.76萬hm2灌區農業灌溉的供水任務。

大海子水庫于1962年建成蓄水運行38 a之久，于2000年進行水庫大壩安全鑒定發現，放水涵洞漏水、洞體短，水庫庫容達不到設計標準。為恢復水庫設計能力，2003年底實施水庫除險加固工程，完成大壩、溢洪道工程加固，更新閘門下游無壓段涵洞伸縮縫止水銅片，重新對涵洞周圍進行土方填筑，涵洞向下游延長6 m。大海子水庫原放水涵洞未設計安裝檢修閘門，嚴重影響水庫放水設施的安全運行管理，為此，2015年將水庫涵洞向上游加長12 m，其中部位置增設檢修閘門，原閘門與新設計安裝檢修閘門間距22.5 m，涵洞全長由原來的24 m加長為42 m。在加設檢修閘門時發現，原閘門前承壓段3道伸縮縫，但在水庫除險加固時沒有進行處理，因此止水功能部分失效，產生伸縮縫漏水，長時間作用易形成貫穿性滲透通道，影響大壩的安全性。為提高大壩的安全性，采用聚脲防水材料對大海子水庫放水涵洞結構縫內側進行修復和堵漏，為水庫放水涵洞結構縫修復等類似技術處理提供參考。

2 材料與方法

2.1 聚脲防滲材料

聚脲材料具有比較高的抗沖耐磨性能，以及良好的防滲性、耐腐蝕性和綜合力學性能，在工民建和水利水電工程中應用廣泛。聚脲材料分為雙組分噴涂聚脲和單組分涂刷聚脲2種，雙組分聚脲施工過程固化速度快、施工設備體積大，適用于水利水電工程大面積部位防滲處理;單組分涂刷聚脲適用于修理工程作業面較小和局部施工需求。單組分涂刷聚脲是由氰酸酯、聚體和封閉胺類化合物、助劑等構成的液態混合物，采用手工涂刷或刮涂方法施工。由于空氣水分的作用，封閉的胺類化合物產生端氨基并與聚體產生交聯點，從而形成彈性涂層。施工過程比較簡單、成本較為經濟，且不需要專門設備。

2.2 聚脲物理力學性能

聚脲分為柔性防滲型和柔性抗沖耐磨型。由表1可以看出，聚脲具有不變色（脂肪族）、涂刷聚脲固化時間短（3～4 h）、施工方便、粘結強度高等特點。中國水利水電科學研究院進行的材料對比試驗結果表明，聚脲沖磨后的質量損失小于2.5 g，磨損率為0.027 g/（cm2·h）;與配混凝土花崗巖骨料相比，沖磨后的質量損失減少39倍之多，在-45 ℃的情況下仍可保持柔性，斷裂伸長率大于50%，拉伸強度增大。同時，聚脲為環保型材料（無毒性），不含有機揮發物，保障施工安全。

2.3 界面劑

為確保潮濕混凝土面涂刷聚脲材料有機結合，手工涂刷聚脲采用與聚脲相配套的BE型潮濕混凝土界面劑，可以充分發揮界面劑可滲入混凝土表面、與混凝土之間粘接強度高的特性和作用。界面劑含有特種排濕基團，100%固化量的高性能環氧樹脂底漆，可以在飽和水或干燥的工程表面施工，具有良好的粘接力。界面劑涂刷后的固化時間一般在5 h以上，干燥面粘接強度要比潮濕界面略高一些，粘接強度大于2.5 MPa。

3 結果與分析

3.1 放水涵洞漏水縫處理

對大壩放水涵洞原閘門與新設檢修閘門之間的3道伸縮縫漏水進行技術處理，具體方案如下。

1） 清理槽縫。用金剛石片和鋼絲球打磨槽壁，在清理好的基礎表面上涂刷界面劑，用聚合物砂漿填平槽縫，聚合物砂漿達到設計齡期、凝固到設計強度后，在閘槽縫隙兩側約10 cm處，沿縫周邊鉆φ20斜孔（50～100 cm間距），穿透伸縮縫在鉆孔中安裝灌漿嘴（見圖1）。

2） 用灌注泵通過灌漿嘴向縫隙內注水充滿，再向縫內灌注水溶性聚氨酯堵漏，灌注壓力開始時不大于1 MPa，再逐步提高灌注壓力，最大壓力不大于2 MPa。灌注至縫隙表面出漿或相鄰灌漿孔外溢漿時，結束灌注。聚氨酯漿液固化后卸除灌漿嘴，用聚合物砂漿封閉灌漿孔。清理縫、孔溢出的聚氨酯漿液，并打磨平整聚合物砂漿縫面。

3） 在封縫隙聚合物砂漿達到20 d齡期后，再次對伸縮縫兩側50 cm范圍進行打磨清理。在清理好的混凝土面涂刷聚脲界面劑，并刮第一遍（層）聚脲、貼胎基布，固化后在胎基布上刮第二遍、三遍（層）聚脲，形成厚度大于2 mm的聚脲涂層。

3.2 涵洞漏水縫處理效果

涵洞伸縮縫漏水工程處理前后，聚脲處理獲得理想的堵漏效果，實際供水運行后保持較好的工程狀況，達到聚脲堵漏防滲處理成效。

4 結論

手工涂刷聚脲材料強度高、柔性較好，具有較好的抗沖磨和耐老化防滲性能。新疆呼圖壁河大海子水庫用該技術對放水涵洞漏水縫進行防滲處理，與傳統的開挖涵洞兩側土方重新安裝或更換止水相比，具有施工簡單方便、工程防滲徹底、投資少工效快等優勢。

參考文獻

[1] 孫志恒，張會文.聚脲材料的特性分類及其應用范圍[J].水利規劃與設計，2013（10）：36-38.

[2] 侯德國，申勇，薛強.聚脲防腐材料在黃水東調應急工程中的應用[J].山東水利，2020（5）：25.

[3] 張斌.水利工程施工中噴涂聚脲彈性體技術的應用[J].水利技術監督，2016，24（5）：93-94.

[4] 李炳奇，劉小楠，李云途.水工結構聚脲防滲涂層的力學性能與壽命預測研究[J].水利學報，2020，51（3）：268-275.

Application of Polyurea Anti-Seepage Material in Drainage

Culvert Project of Dahaizi Reservoir

L? Changzheng

（Xinjiang Changji Prefecture Hutubi River Basin Management Office， Changji Xinjiang 831200， China）

Abstract： In view of the problems of partial failure of water stop function and leakage prevention treatment of three expansion joints in the front pressure section of the drainage culvert gate of Dahaizi Reservoir， polymer mortar sealing， water-soluble polyurethane plugging and hand-made polyurea material surface anti-seepage treatment were used to provide reference and experience for the application of polyurea anti-seepage material in reservoir drainage culvert project.

Key words： polyurea material; seepage prevention; reservoir drainage culvert; application