混凝土面板堆石坝面板表面防护技术

混凝土面板堆石坝面板表面防护技术

訾愿 ,石现银

云南建投第一水利水电建设有限公司  云南 昆明 650000 

摘要

本文旨在探讨一种新型的单组分聚脲防水涂料在面板堆石坝面板混凝土表面防护中的应用，并详细介绍其性能和施工工艺。实践证明，这种涂料具有良好的防水性能，可以有效防护面板，并且可以有效封堵裂缝，从而起到良好的防水效果。

关键词：面板堆石坝；面板表面防护；单组分（脂肪族）聚脲防水涂料

前言

单组分（脂肪族）聚脲防水涂料是一种环保材料，经过中国建材认证，是绿色建筑的首选产品。具备优良的抗冲击和耐磨力，高强度，大延展率，良好的抗冻防渗效果，耐腐蚀和耐老化，并且与混凝土的黏结强度很高。因此，它广泛用于需要暴露、抗冲击、防水防腐和耐久性的工程，是修复和封闭面板表面裂缝的理想选择。通过提升面板性能，可以有效地保护面板。

1、工程概况

车马碧水库位于马龙县西北部的马过河镇车马碧村附近，是牛栏江一级支流马龙河干流下游重要水利枢纽，是马龙县重要的水利工程之一。水库总库容12449×104m3，工程建设规模为大（二）型水库，工程建设等别为Ⅱ等，主体结构包含拦河坝、溢洪道、导流兼泄洪放空隧道等，死水位为1915.30m，正常蓄水为1938.50m，设计洪水位为1938.75m，校核洪水位1941.20m；大坝采取面板堆石坝，其顶部高程为1943.2m，宽度为8.0m，长度为224m，最大坝高达52m，迎水面采取钢筋混凝土结构面板，坡比为1:1.4，面板设计厚薄为40cm，共有23块模板，标准模板宽度为10m。

2、面板存在问题及处理方案

2.1、混凝土面板存在问题

车马碧水库工程面板由于受新冠疫情影响，浇筑在7月份才完成，浇筑时间段处在昼夜温差大，气候温度对面板混凝土施工造成了一定影响，加之混凝土原材料、拌和运输、后期养护以及施工工艺等的影响，面板混凝土浇筑完成后养护过程中发现面板出现了裂缝。面板裂缝见图1。

图1   面板裂缝

裂缝出现后对面板裂缝分别用钢卷尺检测法、裂缝宽度测试仪检测法、非金属超声检测仪法对裂缝长度、宽度和深度进行了检测。根据检测报告，大坝面板混凝土共检测出172条裂缝，裂缝宽度在0.20mm以下37条、0.20~0.30mm之间27条、0.30~0.40mm之间49条、0.40mm以上59条，裂缝深度范围为在7.3~44.0mm之间，占混凝土面板厚度范围为1.8%～11.0%，裂缝平均长度范围为3.00m~11.0m。经过对混凝土面板裂缝数量、缝深及位置的分析，每块面板都存在裂缝且分布不均，但又为未贯穿面板，而面板混凝土出现这种表面非贯穿裂缝的情况比较常见，若不及时处理，混凝土面板会因自身结构和受力特点，在水压力、坝体内部沉降等外部环境作用下，这种裂缝会不断扩展和连通，短短5年时间后，10％以上的微裂缝会发展成为贯穿性裂缝[1]。贯穿性裂缝会降低面板混凝土结构的承载力、耐久性、使用价值等，严重的将直接威胁到人民的生命、财产安全[2]。

2.2、 混凝土面板处理方案

根据面板裂缝多且裂缝分布不均等特点，以及面板防渗性能要求，23块面板混凝土表面全部采用单组分聚脲防护涂料封闭涂刷处理进行防护，既能封堵已有裂缝，又可以起到抑制细微裂缝进一步发展扩大，从而达到防渗的效果；采用单组分（脂肪族）聚脲防水涂料刮涂旨在对面板进行全面防护，处理面板裂缝质量缺陷，增强面板混凝土的防碳化、抗冲磨、抗冻害、耐老化等能力，提高混凝土面板整体结构的耐久性、抗渗性等，增强美化面板外观[1]；由于面板坡比大，不适于采用喷涂，单组分聚脲防护涂层采取人工刮涂施工，涂层厚度不小于2mm，2mm涂层分四次施工，每次刮涂厚度在0.4~0.5mm之间；聚脲防水涂料刮涂施工过程中遇面板裂缝部位、结构突变部位、阴角部位等需着重处理，整体施工完成后经过检测，其厚度及强度应满足要求。

3、材料选用及性能指标

3.1、单组分（脂肪族）聚脲防水涂料

单组分(脂肪族)聚脲防水涂料以功能性聚醚多元醇、脂肪族异氰酸酯及固化剂为主要反应原料，与多种助剂和填料配制而成，接触空气中的湿气而固化，是目前耐久性最好的柔性涂层之一[3]。

单组分（脂肪族）聚脲防水涂料是一种表层的环保涂料，它防渗能力强、强度高、耐黄变、抗老化、抗冲磨效果好，且与各类基层黏结性优良，是一种性价比高的防护涂料，其性能如下：

1、具有优异的综合力学性能，具有防水性、防腐性、抗冲刷性、耐磨性，粘结性优良。

2、涂刷后整体成型效果好，凝结固化后无缝、抗渗能力强。

3、具有良好的耐候性、耐久性，高低温性能优异。

4、施工简便、使用寿命长，综合成本低。

单组分（脂肪族）聚脲防水材料性能指标见表1。

表1   单组分（脂肪族）聚脲防水材料性能指标

3.2、GTM新型快速修复抗冲磨材料

GTM新型快速修复抗冲磨材料因其力学性能优良，抗压强度高、抗冲磨强度比混凝土强，粘结性高与混凝土粘结紧密，从而具有良好的柔韧性和抗冲击性能，能够抵挡外力引起的变形而减小体系产生的内应力；工作性能优良，和易性好，可提高材料适应性能，施工快速方便，常温固化，高低温条件下施工可靠。GTM新型快速修复抗冲磨材料性能指标见表2。

表2    GTM新型快速修复抗冲磨材料性能指标

3.3、双组分改性环氧界面剂

双组分改性环氧界面剂是一种基界面处理材料，良好的防渗性、粘结性、耐水性及耐候性能能在基层之间形成网状体系，增强基层粘结力，有效解决层间空鼓、脱落。双组分改性环氧界面剂性能指标见表3。

表3    双组分改性环氧界面剂性能指标

4、施工工艺

4.1、面板聚脲涂料施工工艺流程

车马碧水库工程面板混凝土单组分（脂肪族）聚脲防水涂料刮涂施工过程中，施工工艺主要包括面板基面打磨、面板基面缺陷修复、面板裂缝封闭、面板特殊部位处理及整体聚脲涂料刮涂等施工工艺，面板聚脲施工工艺流程见图2。

图2    面板聚脲施工工艺流程

a、面板基面打磨处理

对面板整体进行基面打磨，采用打磨、清洗等去除表面浮浆、油污等，直至面板基面出现新鲜混凝土，然后采用吹风机在基面上吹除基面粉尘保证基面平整、洁净、干燥、无杂物粉尘。

b、面板蜂窝麻面修复处理

对打磨后的面板基面上存在混凝土剥蚀、脱落或基层破损、孔洞等的部位，使用环氧树脂砂浆材料进行修补处理，修补后基面要和原设计平面保持一样平整。

c、面板整体第一次封闭环氧涂料及界面剂

在完成基面处理后，为增加基面黏结力，首先对整个面板基面刮涂环氧砂浆涂料，旨在对细小孔洞进行填充修复及找平，找平后在进行界面剂涂刷；界面剂混合均匀配置后，用滚筒将其涂抹在平整的面板基面上，涂抹的界面剂必须是一层薄面，不能太厚，且应没有漏涂、堆积等现象，界面剂涂刷宽度应比聚脲涂层宽，界面剂正常固化后才可进行涂料施工。

d、面板单组分（脂肪族）聚脲防水涂料刮涂

界面剂涂刷完成后，采用人工用塑料刮板将聚脲防水涂料刮涂在面板上，车马碧水库工程面板聚脲防水涂料分4次刮涂，每次刮涂应均匀平整，厚度控制0.4~0.5mm内，涂料刮涂应不留气泡且无堆积，每次刮涂必须等上次刮涂表干后在进行施工，每次时间间隔在7h内，最终聚脲涂层成型厚度不得小于2mm。面板单组分（脂肪族）聚脲防水涂料施工效果图见图3。

图3   面板单组分（脂肪族）聚脲防水涂料施工效果

e、养护

单组分（脂肪族）聚脲防水涂料施工完成后， 需至少养护21 天，养护期间应保证不受外力硬物冲击。

4.2、特殊部位处理

（1）、面板裂缝表面聚脲涂层处理

混凝土面板裂缝修复与封堵要求严格，需要精细施工。 面板裂缝根据聚脲涂层施工工艺进行施工，但在裂缝封闭聚脲涂层中需增设胎基布，胎基布布置见图4，胎基布应平整敷设在聚脲涂层中，胎基布与单组分聚脲涂层应平滑过渡，无堆积，无褶皱，增设胎基布部位涂层厚度应增加；增设胎基布既能封闭裂缝，一定程度上又能抑制裂缝进一步扩大的效果，增强面板防渗性能。

图4  面板裂缝处胎基布布置

（2）阴角部位处理

阴角因其结构特殊性，处理不佳，易出现渗漏问题，应对其进行特殊处理。应先使用环保型聚氨酯密封胶将阴角嵌填密实，并将表面抹压平整，嵌填范围1cm×1cm（宽×高），然后涂刷单组分聚脲防护涂料，且在涂层中增设胎基布。处理示意图如图5所示。

图5、 阴角处理示意图

（3）结构突变部位收边处理

面板两边存在止水结构，涂层边界上遇到止水结构的，两边需做收边处理；收边采用V型槽，V型槽坡角30°，槽深同聚脲厚度，加手刮聚脲涂平。收边处理示意图如图6所示。

1-混凝土   2-界面剂  3-聚脲

图6、 收边处理示意图

4.3、涂层缺陷修补

在聚脲涂层施工结束后，必须对聚脲涂层进行检查，防止聚脲涂层出现缺陷情况。当在检查过程中发现涂层存在针孔、鼓泡、厚度不足等缺陷时，必须采取措施对涂层缺陷部位进行修补。一般采取的是对缺陷部位进行打磨清理，清理完成后涂刷一层界面剂在进行聚脲涂层的施工，直到涂聚脲涂层满足设计厚度。需要引起重视的是，修补后的涂层面应和整个涂层颜色相同、连续、平整。

5、质量控制

5.1、面板基层处理和界面剂涂刷质量

（1）打磨后基层混凝土面无油污、灰尘、污物、浮浆和松散的表层。

（2）修补后的面板混凝土面表面无裂纹、孔洞、空鼓、松动等现象，表面应平整。

（3）界面剂涂料应涂刷均匀、平整、固化正常，无漏涂、堆积、露白等现象。

5.2、面板单组分聚脲防水涂料涂刷质量

聚脲涂层在施工过程中实行全程质量检查，聚脲防水材料性能和强度等级等各项指标必须符合要求和产品标准；聚脲涂层应无堆积、无流挂、无针孔、无起泡、无开裂、无异物混入；厚度均匀平整、无漏刮、外观颜色一致，厚度应符合设计要求，不得小于2mm，最小厚度不小于设计厚度的90%，且厚度小于设计厚度的比例不得超过5%；黏结强度大于或等于2.5MPa或基层破坏合格。涂层的涂刷厚度和黏结强度如下。

（1）厚度和黏结强度检测

单组分聚脲涂层在涂刷施工结束后21d后开始检测。检测采用拉拔强度检测仪和方柱性标准钢块（40×40mm）进行检测，检测部位随机或者由专人指定，每次检测选取3个测点进行检测，结果精确到0.01MPa。拉拔强度检测完成后，用游标卡尺对拉拔出的涂块边缘进行厚度测量，取平均值，保留个位数，在误差范围内都为合格。

拉拔强度计算公式为：

σ—拉拔强度（Mpa）；

P—破坏荷载（N）；

A—受拉截面面积（mm2），

6、结语

单组分（脂肪族）聚脲防水涂料因其具有综合良好的诸多性能，在车马碧水库面板混凝土表面处理应用中取得了较好的效果，适用于水利工程面板混凝土表面的防碳化、抗冲磨、抗冻害、耐老化等防护，提高混凝土面板整体结构的耐久性、抗渗性等，增强美化面板外观，可以在面板表面防护中提供参考借鉴。

[1]任银霞，曹登云，朱永斌，等．新疆某水库溢洪道底板修复与防护技术[J]．中国建筑防水，2020，9(9)：38— 42．

[2] 李志成．马晖，胡洪尧，等．重庆江北机场APM地下通道的防水技术及渗漏处理措施[J]．民航学报，2017，1(1)：25— 30．

[3]李 欣， 王 豹， 徐 乾．单组分聚脲防水涂料在三河闸工程中的应用[J]．水利建设与管理，2021，5(1)：37— 39．