SK雙組分聚脲在察爾森水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

劉國忠

（松遼委水文局黑龍江中游中心，黑龍江佳木斯156400）

1 概況

察爾森水庫位于嫩江支流洮兒河中游內(nèi)蒙古科爾沁右翼前旗境內(nèi)，距烏蘭浩特市32 km，是一座以灌溉、防洪為主，結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)魚、旅游等綜合利用的大（1））型水利樞紐，水庫總庫容12.53×108m3。水庫主要建筑物為大壩、溢洪道、泄洪洞、電站。水庫于1973年開工建設(shè)，1990年投入運(yùn)行。通過多年的運(yùn)行，工程存在諸多安全隱患，2011年6月，被鑒定為三類壩，2015年開始除險(xiǎn)加固?，F(xiàn)場普查發(fā)現(xiàn)，由于多年運(yùn)行，泄洪洞進(jìn)水口攔污柵軌道斜坡混凝土凍融剝蝕嚴(yán)重，部分位置鋼筋外露，特別是水位變化區(qū)的混凝土，凍融剝蝕破壞相對嚴(yán)重。為了保證工程安全運(yùn)行，提高泄洪洞進(jìn)水口攔污柵斜坡混凝土的耐久性，保證其安全運(yùn)行和發(fā)揮正常效益，利用水庫除險(xiǎn)加固的機(jī)會，對進(jìn)水口水位變化區(qū)混凝土表面進(jìn)行防護(hù)處理是非常必要的。

2 混凝土表面缺陷處理方案確定

根據(jù)察爾森水庫泄洪洞進(jìn)口混凝土建筑物存在的問題，經(jīng)現(xiàn)場探勘分析，混凝土表面存在的問題主要原因是察爾森水庫為多年調(diào)節(jié)水庫，水位變幅較大，水庫地處東北高寒地區(qū)，冬季漫長寒冷，混凝土建筑物凍害嚴(yán)重。為徹底解決進(jìn)水口混凝土建筑物存在的問題，參考類似工程處理經(jīng)驗(yàn)，決定先采用聚合物水泥砂漿對凍融剝蝕的混凝土破壞面進(jìn)行處理，對混凝土結(jié)構(gòu)縫、施工縫等進(jìn)行表面止水處理，然后采用SK雙組份慢反應(yīng)聚脲對進(jìn)水口閘門斜坡混凝土進(jìn)行表面防護(hù)處理。

3 主要處理工藝

由于多年水位變化區(qū)凍融剝蝕，從現(xiàn)場踏勘可知，泄洪洞進(jìn)口建筑物混凝土凍融剝蝕破壞嚴(yán)重，原混凝土澆筑平整面差，因此，在修復(fù)工藝選擇時(shí)采用混凝土聚合物砂漿修補(bǔ)施工、建筑物結(jié)構(gòu)縫的防護(hù)施工、表面SK雙組份慢反應(yīng)聚脲防護(hù)施工等三部分組成，如遇有深層貫穿裂縫時(shí)可先進(jìn)行化學(xué)灌漿，然后再進(jìn)行表面處理。

3.1 混凝土凍融剝蝕面處理

泄洪洞進(jìn)口混凝土凍融剝蝕面的修復(fù)施工具體工藝程序按照清除剝蝕混凝土→鋼筋除銹→基層處理→聚合物水泥砂漿施工→養(yǎng)護(hù)等順序進(jìn)行。首先清除混凝土剝蝕破壞的混凝土基層，露出新鮮堅(jiān)固的基面，對基層表面采用高壓水進(jìn)行清洗，表面不得有浮塵或積水。出露的鋼筋如發(fā)生銹蝕，首先進(jìn)行除銹處理，然后涂刷聚合物砂漿界面劑，界面劑涂刷應(yīng)薄而均勻，不能有漏刷、厚刷、流淌，坑洼地方不能有積液。涂刷后立刻攤鋪聚合物水泥砂漿，要求施工后表面平整、光潔，施工結(jié)束后再在聚合物砂漿表面覆蓋一層塑料薄膜，進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)7 d，在陽光直射或風(fēng)口部位，應(yīng)注意遮陽、保溫，溫度較高時(shí)適時(shí)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。

3.2 混凝土伸縮縫處理

為保證泄洪洞進(jìn)水口建筑物表面防護(hù)的整體效果，對進(jìn)水口混凝土伸縮縫或結(jié)構(gòu)縫進(jìn)行表面止水防護(hù)處理。人工將伸縮縫內(nèi)原有填充物清理干凈，并對伸縮縫進(jìn)行打磨，清除縫面雜物并清洗干凈后對伸縮縫或結(jié)構(gòu)縫兩側(cè)進(jìn)行打磨處理，打磨寬度以伸縮縫為中心，縫寬40 cm。然后在伸縮縫內(nèi)嵌填柔性聚氨酯密封膠，要求填縫飽滿、順直，再涂刷潮濕性界面劑，待界面劑表面干燥后，刮涂SK雙組份慢反應(yīng)聚脲并敷設(shè)10 cm寬的胎基布，涂層寬300 mm、平均厚度不小于3 mm（要求中間厚、兩側(cè)薄）。施工結(jié)束，涂層表面48 h嚴(yán)禁過水，并進(jìn)行常溫養(yǎng)護(hù)。

3.3 涂刷SK雙組份慢反應(yīng)聚脲

SK雙組份慢反應(yīng)聚脲涂刷是整個(gè)建筑物便面處理的最關(guān)鍵工序，通常按照混凝土表面清理打磨、清洗、專用膩?zhàn)有扪a(bǔ)孔洞、涂刷底涂、刮涂SK雙組份慢反應(yīng)聚脲、養(yǎng)護(hù)的步驟來完成。

聚脲刮涂前用角磨機(jī)對面板混凝土表面進(jìn)行打磨，用高壓水槍沖洗表面的灰塵、浮渣，待水分完全揮發(fā)、表面干爽后，對混凝土表面局部孔洞用高強(qiáng)找平膩?zhàn)犹钛a(bǔ)，膩?zhàn)右涣魈剩⑶遗c混凝土粘結(jié)良好，待膩?zhàn)庸袒螅ㄒ蠡炷帘砻髌秸?jiān)固、無孔洞），在混凝土表面涂刷專用潮濕面界面劑，涂刷厚度要求薄而均勻，無漏涂現(xiàn)象。待界面劑表面干爽后，進(jìn)行人工大面積刮涂SK雙組份慢反應(yīng)聚脲，刮涂2～3遍，涂刷厚2～3 mm。在涂刷施工過程中，如果遭遇到大風(fēng)和下雨，必須立刻停止施工，用帆布等防護(hù)材料對聚脲涂層進(jìn)行遮蓋保護(hù)，待雨停后，擦干凈SK雙組份慢反應(yīng)聚脲涂層上的附著物后再進(jìn)行繼續(xù)施工。聚脲涂刷完工后，24 h內(nèi)盡量不要有水浸泡，常溫養(yǎng)護(hù)7 d即可。

4 主要材料性能

表面處理主要以雙組份慢反應(yīng)聚脲、聚合物水泥砂漿為主，材料性能直接影響處理后的質(zhì)量和表面耐久性，一般在材料選擇時(shí)需要選用優(yōu)質(zhì)、高性能的材料，以達(dá)到建筑物表面處理的目的，徹底處理建筑物表面的缺陷。

4.1 防護(hù)材料性能

SK雙組份慢反應(yīng)聚脲防護(hù)材料是針對水利水電工程的應(yīng)用特點(diǎn)，研發(fā)的新型改性的以仲胺基樹脂為A組份主劑，以脂肪族多異氰酸酯為B組份，添加小部分的其他助劑和顏料，是一種新型脂肪族、慢反應(yīng)、高性能的雙組份聚脲涂層材料。在實(shí)際施工時(shí)，按比例混合后即可進(jìn)行刮涂或者噴涂施工。SK雙組份慢固化聚脲施工活化期在1～2 h之間，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐候能力，柔韌性好，抗沖磨性能好，與基面附著力強(qiáng)，不泛黃不褪色，可低溫固化，受外界溫濕度影響小，適用于水工建筑物的各類表面防護(hù)處理，是一種被廣泛使用的新型復(fù)合建筑材料，其主要性見表1。

4.2 優(yōu)點(diǎn)

SK雙組份慢固化聚脲綜合了傳統(tǒng)雙組份噴涂聚脲和單組份刮涂聚脲的優(yōu)點(diǎn)：具有材料配方靈活可調(diào)，可以按照工程實(shí)際的要求，設(shè)計(jì)制備出性能不同的涂料配方體系，以滿足不同場合的使用需求；雙組份自固化，受外界環(huán)境溫濕度的影響小，固化速度慢，與基礎(chǔ)混凝土浸潤性好，與基面附著力強(qiáng)；優(yōu)異的力學(xué)性能，其力學(xué)性能與目前常用的聚脲涂層材料性能相當(dāng)，防滲、抗沖磨效果好，耐老化性能優(yōu)異；材料為脂肪族，耐紫外線老化性能優(yōu)良，暴露使用不變色、不粉化；防化學(xué)腐蝕性能優(yōu)異，可耐受水、酸、堿、鹽、油等介質(zhì)的侵蝕；環(huán)保無毒，施工工藝簡便，既可人工刮涂，也可機(jī)械噴涂施工，施工厚度寬泛，可從幾十個(gè)μm到800 μm，滿足不同工程應(yīng)用的需要；優(yōu)良的低溫施工性能，可在零下-40℃條件下，材料仍為柔性，被廣泛應(yīng)用于國內(nèi)很多工程中。

表1 SK雙組份慢反應(yīng)聚脲防護(hù)材料性能指標(biāo)

4.3 聚合物水泥砂漿

聚合物水泥砂漿是通過向水泥砂漿摻加聚合物乳膠改性而制成的一類有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料。主要是由于聚合物的摻入引起了水泥砂漿微觀及亞微觀結(jié)構(gòu)的改變，從而對水泥砂漿各方面的性能起到改善作用。聚合物砂漿主要用于處理建筑物表面剝蝕和坑洼缺陷，為SK雙組份聚脲涂刷創(chuàng)造良好的基面，以保證聚脲涂刷均勻，從而達(dá)到外觀平整、光潔的目的，是SK雙組份聚脲的良好配合材料，其主要性能指標(biāo)見表2。

5 結(jié)論

采用SK雙組份慢反應(yīng)聚脲防護(hù)材料，對察爾森水庫除險(xiǎn)加固工程泄洪洞進(jìn)口混凝土建筑物表面缺陷（凍融剝蝕、蜂窩、麻面等）進(jìn)行處理，取得了良好效果，水位變化區(qū)經(jīng)凍融檢驗(yàn)完好，可得出如下結(jié)論：

1）SK雙組份慢反應(yīng)聚脲的固化慢，力學(xué)性能和耐候能力優(yōu)異，柔韌性好、抗沖磨、抗凍性能好，與基面附著力強(qiáng)，不泛黃不褪色、可低溫固化，受外界溫濕度影響小等特點(diǎn)，適合不同地區(qū)各類水利工程建筑物表面防護(hù)處理，是一種優(yōu)良的混凝土表面處理復(fù)合建筑材料。

表2 聚合物水泥砂漿性能指標(biāo)

2）SK雙組份慢固化聚脲材料配方靈活，受外界環(huán)境溫濕度的影響小，可在零下-40℃條件下施工，能夠與基礎(chǔ)混凝土良好結(jié)合，與混凝土基面附著力強(qiáng)，具有良好防滲、抗沖磨、抗凍效果好，環(huán)保無毒。

3）該材料施工工藝簡便，既可人工刮涂，也可機(jī)械噴涂施工，可滿足不同工程應(yīng)用的需要，施工材料、設(shè)備占地面積小，施工組織設(shè)計(jì)簡單，便于應(yīng)用于不同環(huán)境、不同地區(qū)，是一種現(xiàn)代、簡單、環(huán)保、性能優(yōu)良復(fù)合建筑材料，通過在察爾森水庫除險(xiǎn)加固工程中成功應(yīng)用，可為東北高寒地區(qū)類似建筑物處理提供實(shí)例參考。