彈性涂料在湯浦水庫(kù)面板防護(hù)處理中的應(yīng)用

應(yīng)立鋒

(紹興市舜安水利工程管理有限公司，浙江 紹興 312000)

1 概 述

湯浦水庫(kù)位于浙江省紹興市境內(nèi)，壩址位于曹娥江流域下游一級(jí)支流小舜江上游，壩址以上集水面積為460 km2，是1座以供水為主，兼有防洪、灌溉和改善水環(huán)境功能的大型綜合性水利工程。湯浦水庫(kù)為小舜江供水工程的重要組成部分，解決了紹興市越城區(qū)、柯橋區(qū)、上虞區(qū)人民生活用水與工業(yè)用水。同時(shí)，跨區(qū)域向?qū)幉ù认┧?，供水?guī)模為100萬(wàn)t/d，保護(hù)人口為2.65萬(wàn)人，灌溉耕地為2.09萬(wàn)畝，多年平均供水量2.76億m3，供水保證率95%。

湯浦水庫(kù)樞紐工程為Ⅱ等工程，水庫(kù)為大(2)型水庫(kù)，主要建筑物東主壩、西主壩、副壩、溢洪道、輸水放空洞為2級(jí)建筑物，其設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為2000年一遇；消能防沖及其他建筑物為3級(jí)建筑物，其設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇；泄洪渠、臨時(shí)建筑物為4級(jí)建筑物。

湯浦水庫(kù)主壩(壩型為混凝土面板堆石壩)建于20世紀(jì)90年代末，當(dāng)時(shí)采用的設(shè)計(jì)、施工規(guī)范等標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)間存在一些差異，大壩鋼筋混凝土面板按老規(guī)范設(shè)計(jì)施工，經(jīng)多年運(yùn)行至今，面板在自然環(huán)境的高低溫交替中，風(fēng)化、老化速度加快，呈現(xiàn)裂縫發(fā)展、表面沙化等問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，提出了對(duì)大壩混凝土面板進(jìn)行保護(hù)的要求。

2 混凝土面板防護(hù)

混凝土本體防護(hù)通常以表面涂層形式實(shí)現(xiàn)，涂層能夠隔斷外界與混凝土的接觸，防止環(huán)境水、氣通過(guò)混凝土孔洞、微小裂縫侵蝕混凝土內(nèi)部，減少內(nèi)部鋼筋銹蝕可能，減緩混凝土表面弱化，減少面板裂縫增加，提升面板混凝土抗?jié)B性、耐久性，從而保證工程安全有效長(zhǎng)期運(yùn)行。由于涂層材料種類眾多，性能各異，選擇合適的混凝土面板表面防護(hù)涂層材料是防護(hù)處理成功與否的關(guān)鍵。

3 面板防護(hù)涂層材料比選研究

3.1 材料要求

用于大壩混凝土面板的防護(hù)涂層材料應(yīng)能與混凝土表面緊密結(jié)合，而且還能有效隔絕外界介質(zhì)侵入混凝土中，能夠起到長(zhǎng)期防沙化、抗?jié)B的防護(hù)作用；同時(shí)不改變面板混凝土結(jié)構(gòu)，涂層材料自身穩(wěn)定可靠，效果長(zhǎng)期。因此，選用的材料需做到以下幾個(gè)要求：

3.2 材料比選

目前常用的混凝土表面防護(hù)材料有聚合物類水泥砂漿類材料、環(huán)氧類涂料、聚脲類高強(qiáng)度彈性涂料等。3種類型的防護(hù)材料基本性能各有特點(diǎn)：聚合物水泥砂漿類材料成膜后不透水性能良好(0.4 MPa，2 h不透水)，本體抗拉強(qiáng)度適中(抗拉強(qiáng)度≥8 MPa)，與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度適中(≥1.2 MPa)，拉伸性能差，剛性材料，無(wú)延展性能。環(huán)氧類涂料成膜后不透水性能良好(0.4 MPa，2 h不透水)，本體抗拉強(qiáng)度高(抗拉強(qiáng)度≥30 MPa)，與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度高(≥4.0 MPa)，拉伸性能差，剛性材料，無(wú)延展性能。聚脲類高強(qiáng)度彈性涂料成膜后不透水性能良好(0.4 MPa，2 h不透水)，本體抗拉強(qiáng)度高(抗拉強(qiáng)度≥15 MPa)，與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度高(≥2.5 MPa)，拉伸性能好(斷裂延伸率≥300%)(見(jiàn)表1)。

表1 材料性能數(shù)據(jù)對(duì)比表

從上述3種類型混凝土表面防護(hù)材料材質(zhì)性能來(lái)看，材料都有良好的不透水性能，能夠達(dá)到隔絕水、水汽的抗?jié)B效果，本體抗拉強(qiáng)度高(聚合物砂漿略低，但是也能滿足工況要求)，與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度高，都具有一定的抗水流沖刷能力；但是聚合物砂漿、環(huán)氧類涂料都屬于剛性材料，拉伸性能差，而聚脲類高強(qiáng)度彈性涂料斷裂延伸率高達(dá)300%以上，拉伸性能好，抗變形能力強(qiáng)，能夠適應(yīng)一定的面板變形及混凝土開(kāi)裂。就材料性能而言，聚脲類高強(qiáng)度彈性涂料在這3類混凝土表面防護(hù)材料中最符合混凝土面板整體抗?jié)B、防沙化的需求，更滿足混凝土面板保護(hù)處理的要求。

聚脲類高強(qiáng)度彈性涂料在滿足以上材料性能的基礎(chǔ)上，還具有以下材料性能：一次成膜厚度適中(毫米級(jí))，對(duì)混凝土面板整體的改變性不大，成膜后的涂層抗老化抗紫外線能力強(qiáng)，耐水性好，滿足水庫(kù)面板長(zhǎng)期日照、浸水、干濕循環(huán)的運(yùn)行環(huán)境。同時(shí)，無(wú)論是單組份還是雙組份聚脲類彈性涂料，施工相對(duì)也比較簡(jiǎn)單，基面處理完以后，配置好材料后抹涂、刮涂、滾涂都可以施工。

3.3 比選結(jié)果

從以上比選研究來(lái)看，聚脲類高強(qiáng)度彈性涂料從材料本身的性能及相對(duì)符合水庫(kù)面板的運(yùn)行環(huán)境適應(yīng)性而言，對(duì)整個(gè)防護(hù)材料需求的針對(duì)適應(yīng)性來(lái)說(shuō)，是較優(yōu)選項(xiàng)，在水庫(kù)大壩面板長(zhǎng)期抗?jié)B、防沙化保護(hù)、水庫(kù)面板保護(hù)處理等方面，是滿足工程需求的。

4 施工應(yīng)用

4.1 施工流程

湯浦水庫(kù)主壩(壩型為混凝土面板堆石壩)作為一座運(yùn)行約30 a的大壩，其面板在自然環(huán)境的高低溫交替中，風(fēng)化、老化速度加快，呈現(xiàn)裂縫發(fā)展、表面沙化等問(wèn)題；選用聚脲類高強(qiáng)度彈性涂料作為面板的防護(hù)涂料，采用面板表面整體涂刷的施工方式，對(duì)水庫(kù)主、副壩面板進(jìn)行防護(hù)處理，可以達(dá)到面板整體防護(hù)的施工目的。

聚脲類高強(qiáng)度彈性涂料無(wú)論是單組份還是雙組份的材料運(yùn)用于大壩混凝土面板施工都比較簡(jiǎn)單和方便，主要施工流程為：施工前準(zhǔn)備→大壩混凝土基面清理、打磨→底漆涂刷→涂刷第一道涂料→涂刷涂料，直至滿足設(shè)計(jì)厚度要求。

4.2 施工工藝

(1)基面處理

用磨光機(jī)或高壓水射流設(shè)備清理大壩面板混凝土基面，除去混凝土表面浮塵；如有大的沙化或者坑洞缺陷，用環(huán)氧砂漿先對(duì)面板表面進(jìn)行坑洞填補(bǔ)、找平處理，保持基面干燥。

(2)底漆涂刷

基面干燥后，開(kāi)始涂刷專用底漆，要求滿涂，不能出現(xiàn)漏白的情況。

(3)面漆涂刷

用漆刷涂刷或用刮刀刮涂彈性涂料，若有厚度要求，應(yīng)在表干后繼續(xù)涂刷，直至厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

(4)養(yǎng)護(hù)

待最后一道彈性涂料實(shí)干后，自然養(yǎng)護(hù)7 d后進(jìn)行后續(xù)施工。

5 運(yùn)行效果分析

湯浦水庫(kù)主壩止水系統(tǒng)更新項(xiàng)目于2018年2月開(kāi)工，2018年12月完工驗(yàn)收。該項(xiàng)目面板防沙化處理5 937.99 m2(東主壩處理高程主要為27.91～34.25 m,西主壩處理高程主要為28.61～34.25 m)，完工至今，面板涂層狀態(tài)良好，水位干濕循環(huán)區(qū)未出任何問(wèn)題，面板也未出現(xiàn)新的裂縫等缺陷情況，達(dá)到了整體防滲、防沙化的長(zhǎng)期面板保護(hù)的施工效果，保證了水庫(kù)安全有效長(zhǎng)期運(yùn)行。

6 結(jié) 語(yǔ)

湯浦水庫(kù)大壩混凝土面板防護(hù)處理至今，運(yùn)行效果良好。實(shí)踐證明，選擇聚脲類高強(qiáng)度彈性涂料材料作表面防護(hù)處理材料，通過(guò)面板整體涂刷的施工方式，形成混凝土面板整體保護(hù)層，實(shí)現(xiàn)了對(duì)混凝土面板的整體保護(hù)的效果。