徐 鋒 鳳 煒

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.哈密地區(qū)水利局,新疆 哈密 839000 )

聚氨酯填縫止水材料在分離式面板壩中的應(yīng)用*

徐 鋒1，2鳳 煒1

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.哈密地區(qū)水利局,新疆 哈密 839000 )

由于分離式面板板塊的幾何尺寸較小，可有效消除溫度和干縮裂縫，但由于分離式面板分縫較多，如何確保板縫止水處理的效果就顯得尤為重要。本文介紹了聚氨酯密封膠具有的特點(diǎn)及作為板間縫填縫止水材料在分離式面板壩中成功運(yùn)用的實(shí)例，指出了聚氨酯填縫止水材料的施工工序、施工注意事項(xiàng)。

分離式面板；止水材料；施工方法；注意事項(xiàng)

1 概 述

我國(guó)早期建成的面板壩多為整體式，采用的是長(zhǎng)條式連續(xù)整體板式防滲面板，由于面板結(jié)構(gòu)與其他混凝土建筑物有較大差異，使其更加易受混凝土干縮、溫度變化及地基沉降等的影響。經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，大壩混凝土面板的表面均或多或少的產(chǎn)生了裂縫，裂縫的出現(xiàn)不僅會(huì)降低面板的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕。

分離式素混凝土面板防滲是在傳統(tǒng)整體式鋼筋混凝土面板防滲的基礎(chǔ)上做出的重要?jiǎng)?chuàng)新，相對(duì)于傳統(tǒng)整體式鋼筋混凝土面板，在優(yōu)化鋼筋結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)化止水設(shè)施、節(jié)約工程投資、減少維修成本等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。

從上世紀(jì)80年代開始，我國(guó)開始嘗試性地運(yùn)用分離式面板作為面板壩的防滲結(jié)構(gòu)。通過(guò)多年來(lái)的發(fā)展應(yīng)用，分離式面板壩得到了一定程度的推廣，尤其是在新疆區(qū)域內(nèi)建成了數(shù)座分離式面板壩，其中僅哈密地區(qū)就已建成3座分離式面板壩，建成至今大壩運(yùn)行正常，壩體防滲效果良好。

由于分離式面板的板塊結(jié)構(gòu)尺寸較小，可有效減少面板的溫度和干縮裂縫。面板連接取消了整體式鋼筋網(wǎng)的布置，僅在平行于壩軸線的面板接縫處放置插筋，從而消除了鋼筋銹蝕對(duì)大壩防滲產(chǎn)生的影響。

相對(duì)于常規(guī)鋼筋混凝土面板，分離式素混凝土面板不僅減少了鋼筋用量，還創(chuàng)新了面板的板縫止水設(shè)計(jì)，將傳統(tǒng)的多道止水改為一道設(shè)置在縫口的表面止水，簡(jiǎn)化了施工，節(jié)省了投資，具有一定的優(yōu)勢(shì)。

理論表明：由于分離式面板分縫較多，面板之間大多通過(guò)柔性止水材料進(jìn)行連接，如何選擇可靠的板間縫止水材料，確保分離式面板的整體防滲性能，就顯得尤為重要。

2 哈密已建分離式面板壩基本情況

根據(jù)新疆多個(gè)工程成功運(yùn)用的經(jīng)驗(yàn)和分離式面板壩的設(shè)計(jì)、施工特點(diǎn)，并結(jié)合地區(qū)實(shí)際，哈密地區(qū)近年來(lái)建成了數(shù)座混凝土面板堆石壩。其中全壩段均采用分離式面板作為壩體防滲結(jié)構(gòu)的混凝土面板堆石壩已有3座。目前，已全部投入運(yùn)行蓄水,通過(guò)日常巡查和定期觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)壩體防滲效果良好。

榆樹溝水庫(kù)是哈密地區(qū)第一座采用分離式面板防滲的混凝土面板堆石壩，水庫(kù)總庫(kù)容1072萬(wàn)m3，最大壩高67.5m。該壩的混凝土防滲面板除在河床部位的9塊較長(zhǎng)板塊采用整體式鋼筋混凝土面板外,在河床兩側(cè)階地上大壩高度小于40m的壩段上, 全部采用分離式素混凝土面板，面板幾何尺寸為6m×8m。

哈密市四道溝水庫(kù)是一座山區(qū)攔河水庫(kù)，總庫(kù)容570.47萬(wàn)m3，最大壩高81.6m，2010年11月6日下閘蓄水。

西黑溝望海水庫(kù)和伊吾縣阿臘通蓋水庫(kù)均為平原灌注式水庫(kù)。前者總庫(kù)容624.75萬(wàn)m3，最大壩高32.67m，2011 年10 月16日下閘蓄水；后者總庫(kù)容126.62萬(wàn)m3，最大壩高18.4m，2011 年10 月10日下閘蓄水。

3 分離式面板縫的設(shè)計(jì)

根據(jù)《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 228—98)的規(guī)定，結(jié)合已建面板壩工程經(jīng)驗(yàn)，考慮施工方便等綜合原因，按照壩體分離式混凝土面板厚度計(jì)算公式進(jìn)行復(fù)核，即

T=0.3+(0.002～0.0035)H

式中T——面板厚度,m;

H——面板頂部距計(jì)算斷面的垂直距離,m。

將面板厚度確定為30～40cm。

分離式面板采用素混凝土，分縫尺寸為長(zhǎng)6m、寬4m，面板長(zhǎng)邊垂直壩軸線、短邊平行壩軸線鋪設(shè)。面板水平縫之間采用φ16 的單排鋼筋連接，間距為1m，鋼筋伸入面板的長(zhǎng)度為0.80m。

分離式面板的板間縫采用硬縫結(jié)構(gòu)，縫間采用3mm瀝青油氈隔縫。板縫頂部設(shè)置一道柔性填縫止水，頂部梯形斷面凹槽在面板施工時(shí)提前預(yù)留，上口寬80mm，下口寬60mm，深80mm，采用彈性聚氨酯材料進(jìn)行填縫止水，面板縫底部設(shè)置寬60cm(300g/m2)的無(wú)紡布(見下圖)。

止水大樣圖(單位：mm)

4 聚氨酯填縫止水材料的特點(diǎn)

傳統(tǒng)的嵌縫止水材料為瀝青、焦油基等低檔材料，這些材料的彈性柔性較差，不能抵抗溫度驟然變化的作用，在短期較大溫度變化的情況下，極易造成密封止水材料的開裂，影響防滲效果。在氣溫較高時(shí)，混凝土面板產(chǎn)生膨脹，如果填縫材料熱穩(wěn)定性能低，易發(fā)生流淌并從縫隙中溢出；在低溫情況下，瀝青等材料呈脆性，不能承受被密封建筑物和地基振動(dòng)產(chǎn)生的作用力。

近年來(lái)，聚氨酯材料在民用建筑、工業(yè)和水工建筑等混凝土建筑物的密封、嵌縫等領(lǐng)域廣泛運(yùn)用。它具有優(yōu)良的耐磨性、良好的黏結(jié)性和低溫柔軟性，可適用于不同的建筑物嵌縫、黏結(jié)，將建筑砌塊有機(jī)地連接成一個(gè)整體。同時(shí)，通過(guò)填嵌施工產(chǎn)生的縫隙，可使建筑物達(dá)到防水堵漏、隔氣防塵的效果。

聚氨酯材料有雙組分和單組分產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)以雙組分彩色或焦油型居多，水利工程中采用的聚氨酯材料多為雙組分，主要原料是多異氰酸酯、聚醚多元醇和填料、助劑等，兩個(gè)組分使用時(shí)按一定的配比混合，即可進(jìn)行澆注、填縫使用。

通過(guò)對(duì)聚氨酯填縫材料性能影響因素的分析研究發(fā)現(xiàn)，聚氨酯材料的灌入稠度，可隨溫度的逐漸降低而逐漸增大；聚氨酯材料的固化時(shí)間，也隨溫度的降低而逐漸增長(zhǎng)。因此，聚氨酯填縫止水材料，可根據(jù)施工環(huán)境的氣溫高低，通過(guò)增減催化劑調(diào)整使用時(shí)間和固化時(shí)間，施工簡(jiǎn)便，操作方便。

研究表明：聚氨酯填縫止水材料各方面的性能均要好于加熱施工式材料。在常溫條件下，聚氨酯材料彈性良好；經(jīng)過(guò)高溫老化后，聚氨酯材料彈性雖然有所下降，但仍處于合理的降幅區(qū)間，具有較好的抵抗高溫耐老化的性能；在低溫條件下，聚氨酯材料與混凝土板塊還能很好地黏結(jié)在一起，表明聚氨酯材料完全適用于冬季低溫情況下的正常使用。

水利工程中使用的聚氨酯材料一般為低模量、高伸長(zhǎng)率產(chǎn)品，用于分離式面板壩板縫止水的聚氨酯材料與其他填縫材料相比，最突出的特點(diǎn)是具有較好的彈性(伸長(zhǎng)率可達(dá)到500%甚至1000%以上)，可承受零下幾十度的低溫和100℃以下的高溫作用，此外還具有耐光老化和長(zhǎng)期耐水性能，能夠承受較大的水壓力(見下表)。

聚氨酯材料主要技術(shù)指標(biāo)表

5 聚氨酯填縫材料的施工方法和注意事項(xiàng)

5.1 施工方法

目前，聚氨酯填縫止水材料已具備較為成熟的生產(chǎn)工藝流程，材料的性能也比較穩(wěn)定。聚氨酯材料在儲(chǔ)存過(guò)程中只需做到密封保存，生產(chǎn)廠家將A、B組分按照配比分別密封包裝，使用時(shí)只需將B組分倒入A組分桶中，攪拌均勻后即可使用，較為簡(jiǎn)單便捷。具體施工流程如下:

a.施工基面的清理。為了使聚氨酯填縫止水材料發(fā)揮良好的黏結(jié)性能，必須保持接觸面無(wú)松動(dòng)混凝土塊等雜物?？墒褂媒窍蚰ス鈾C(jī)、竹掃把、吹風(fēng)機(jī)等工具將基面浮漿雜物清理干凈，保持接觸的混凝土表面相對(duì)平整。

b.施工基面的沖洗。分離式面板的施工周期較長(zhǎng)，聚氨酯填縫止水材料的施工可采用平行作業(yè)，施工前應(yīng)保持接觸面的干燥、潔凈。可用水管按照先上后下的順序?qū)ι炜s縫進(jìn)行沖洗，必要時(shí)用竹掃把進(jìn)行刷洗，并用壓縮空氣、抹布等進(jìn)行清理。

c.涂刷界面劑。界面劑的使用較為簡(jiǎn)單，只需使用毛刷將攪拌均勻的界面劑在干凈干燥的面板縫內(nèi)兩側(cè)進(jìn)行涂刷，伸縮內(nèi)底板不用涂刷，涂刷要求均勻無(wú)漏點(diǎn)。

d.施工材料的配制。按A∶B=1∶3的配合比，將聚氨酯填縫止水材料的A、B兩種料加入攪拌機(jī)中均勻攪拌，可根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度，添加一定比例的添加劑，調(diào)整材料的黏稠度，以便施工。

e.進(jìn)行聚氨酯嵌縫施工。填縫施工操作簡(jiǎn)單，可使用膩?zhàn)拥秾嚢杈鶆虻木郯滨ゲ牧?，均勻地嵌入縫中即可。由于面板縫較寬較深，一次填縫不能滿足設(shè)計(jì)要求，可采用分層多次填縫的方法進(jìn)行施工。

5.2 施工注意事項(xiàng)

聚氨酯填縫止水材料采用的是冷法施工，填縫施工工藝對(duì)密封材料的止水效果影響很大，在施工中應(yīng)注意以下問題：在面板接縫頂部預(yù)留填注聚氨酯填縫材料的梯形槽，要滿足設(shè)計(jì)圖紙上的形狀和尺寸具體要求；聚氨酯填縫材料宜在混凝土面板澆筑28d后進(jìn)行施工，采用分段方式自下而上進(jìn)行施工，并在面板擋水前完成；填縫施工要在無(wú)雨且日平均氣溫高于5℃的白天進(jìn)行，聚氨酯填料進(jìn)行分期施工時(shí)，需密封填縫的端部；采用分層多次填縫施工時(shí)，每次施工都要在上次填縫材料固化后，將上次填縫材料上的浮塵清理干凈才能進(jìn)行；聚氨酯材料填注施工時(shí)，要按生產(chǎn)廠家的具體工藝要求進(jìn)行。在接觸表面上涂刷界面劑后進(jìn)行分層填注，并反復(fù)捶擊擠壓密實(shí)；聚氨酯材料填注完成后的外形，需符合相關(guān)設(shè)計(jì)要求，外表面應(yīng)保持光滑平整，沒有裂縫。

5.3 施工質(zhì)量驗(yàn)收

聚氨酯填縫止水材料施工固化后，為確保施工質(zhì)量，還應(yīng)當(dāng)對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收。

a.檢查止水高度。聚氨酯填縫止水要求表面呈弧形，應(yīng)對(duì)弧形頂部高度用鋼卷尺進(jìn)行測(cè)量，允許誤差不得超過(guò)±1mm。

b.檢查表面平整度。聚氨酯填縫止水要求表面平整，無(wú)蜂窩痳面和不規(guī)則凹凸現(xiàn)象。

c.檢查止水黏結(jié)度。聚氨酯填縫止水施工時(shí)要求與面板混凝土預(yù)留凹槽實(shí)現(xiàn)緊密黏結(jié)，黏結(jié)質(zhì)量直接影響止水效果，對(duì)黏結(jié)效果不好的部位要進(jìn)行返工。

d.檢查外觀。聚氨酯填縫止水表面要光滑，達(dá)到不起泡、不析油、手感軟硬均勻一致的效果。

6 使用特點(diǎn)分析

實(shí)踐證明：聚氨酯材料在分離式面板板間縫填縫止水中獲得了成功運(yùn)用，液體狀態(tài)下澆注，常溫下便可固化，施工操作簡(jiǎn)單，與混凝土等材料結(jié)合牢固，防水抗?jié)B耐老化性能優(yōu)良，是混凝土面板板間縫的理想嵌縫材料。

同時(shí)，聚氨酯材料采用冷法作業(yè)，施工時(shí)僅需將A、B組分混合均勻后涂刷在防水基層上即可，技術(shù)簡(jiǎn)單易學(xué)，施工簡(jiǎn)單方便，因此聚氨酯材料也是一種性能優(yōu)良的新型填縫止水材料。

由于聚氨酯材料固化后形成無(wú)接縫、完整的填縫止水，抑制了混凝土面板細(xì)微裂縫的擴(kuò)展，同時(shí)提高了面板的整體防水防滲效果，并且材料具有柔性大、防滲效果好、耐老化、抗沖磨、使用年限長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，不但可以節(jié)約大量的后期維修費(fèi)用，還能避免維修對(duì)水庫(kù)的正常生產(chǎn)造成不必要的損失。

7 結(jié) 語(yǔ)

采用聚氨酯材料作為分離式混凝土面板壩板縫填縫止水材料，不僅技術(shù)上可行，其綜合經(jīng)濟(jì)效益也非?？捎^，具有廣泛的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。

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Polyurethane Joint Filling and Sealing Material Applied in Separating Concrete-faced Rockfill Dam

XU Feng1,2, FENG Wei1

(1.SchoolofArchitectureandConstruction,WaterConservancyofXinjiangAgriculturalUniversity,Urumchi830052,China; 2.WaterConservancyofHamiZone,Hami839000,China)

As the physical dimension of separating face plate, temperature and shrinkage cracks can be effectively eliminated, but the separating face plate has too many partings, how to insure the effect of slab joint sealing treatment appears to be more important. The article introduces the feature that the polyurethane sealant has as well as the actual example successfully applied in the separating concrete-faced rock fill dam being the plate break joint sealing material, pointing out the construction procedure, construction announcements of polyurethane joint filling sealing material.

separating face plate; sealing material; construction method; announcements

* 本研究為基金項(xiàng)目：新疆水利水電工程重點(diǎn)學(xué)科資助項(xiàng)目(XJZDXK-2010-02-12)。

TV44

B

1673-8241(2017)04- 0022- 04