徐 銘，陳昌仁，陳 妍

（1.江蘇省洪澤湖水利工程管理處，223100，淮安； 2.江蘇省淮安市環(huán)衛(wèi)事業(yè)管理服務(wù)中心，223000，淮安）

一、 工程概況

三河閘工程建成于1953 年7月， 位于江蘇省淮安市洪澤區(qū)南，是淮河流域第一大閘，淮河下游入江水道的控制口門，為建國(guó)初期我國(guó)自行設(shè)計(jì)自行施工的大（1）型水閘。

三河閘為鋼筋混凝土胸墻式結(jié)構(gòu)，共63 孔，每孔凈寬10 m，閘身總寬697.75 m，設(shè)計(jì)流量為12 000 m3/s，底板為三孔一聯(lián)，共21 塊，底板頂面高程7.5 m，閘墩頂高程17.3 m，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)18 m（如圖1），閘門為鋼結(jié)構(gòu)弧形門，每孔設(shè)2×100 kN 卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)一臺(tái)套。 三河閘工程建成近70年來(lái)年平均泄洪量約200 億m3，已累計(jì)安全泄洪1.3 萬(wàn)億m3。 經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，由于長(zhǎng)時(shí)間受泄洪高速水流的沖刷破壞以及氣候因素影響，閘墩混凝土表層出現(xiàn)坑窩麻面、局部露筋露骨等現(xiàn)象（如圖2），施工縫沿整個(gè)寬度方向縫隙較長(zhǎng)較深，混凝土保護(hù)層普遍破壞深度達(dá)到1-2 cm， 已經(jīng)影響水工建筑物的正常運(yùn)行能力，若不及時(shí)處理勢(shì)必影響水工建筑物的結(jié)構(gòu)安全。

圖1 三河閘閘室剖面圖

圖2 三河閘閘墩混凝土損壞嚴(yán)重

二、 材料性能

1.單組分聚脲防水涂料

（1）材料背景

聚脲防水涂料是近年來(lái)經(jīng)時(shí)間、實(shí)踐驗(yàn)證在綜合力學(xué)性能、耐磨耐沖刷性能、耐老化耐久性能方面較佳防水防護(hù)材料，彌補(bǔ)了使用較多的聚氨酯防水涂料力學(xué)性能低、耐老化耐久性能較差、 應(yīng)用場(chǎng)合局限等缺陷，也是民用市政、交通橋梁、水利工程、防腐工程的防水防護(hù)材料發(fā)展方向。 聚脲防水涂料按照組分、施工方式劃分為雙組分噴涂型聚脲防水涂料、單組分手刷型聚脲防水涂料。 雙組分噴涂聚脲防水涂料具有優(yōu)良的物理性能和施工性能，已在我國(guó)的大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)得到了應(yīng)用， 但在使用中也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題， 主要表現(xiàn)為雙組分速凝噴涂聚脲固化快，材料內(nèi)應(yīng)力大，容易出現(xiàn)邊緣卷曲脫落， 對(duì)基層滲透浸潤(rùn)性差，對(duì)基層處理要求高。因此研制和使用一種集防水、防腐、耐磨、抗老化、與水泥基粘結(jié)良好、抗凍害于一身的單組分聚脲防水涂料已十分必要。

（2）材料簡(jiǎn)介

單組分聚脲防水涂料是以含有多異氰酸酯NCO 官能團(tuán)的預(yù)聚體與封端的氨基類物質(zhì)、助劑等構(gòu)成的單包裝均質(zhì)黏稠體混合物，其暴露于空氣中，形成交聯(lián)點(diǎn)全部為脲基的高分子聚合物彈性體， 適用于水電工程、道路橋梁、污水處理池等防水防腐耐磨。 該材料為外露型涂料，具有環(huán)保、耐黃變、高強(qiáng)度、良好的抗沖耐磨、防水性、抗老化性，與多種基材粘接優(yōu)良而且施工簡(jiǎn)單，顏色可調(diào)，使用壽命長(zhǎng)，綜合成本低，是新型的環(huán)保型防水防護(hù)涂料。

（3）材料與國(guó)內(nèi)外知名廠家產(chǎn)品比對(duì)情況

目前，我國(guó)單組分聚脲防水涂料大多靠進(jìn)口，國(guó)內(nèi)具備生產(chǎn)能力的廠家不多，特別是針對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)、紫外線輻射強(qiáng)度大地區(qū)的水工建筑物抗凍害、防水防護(hù)材料比較缺乏。 本工程材料與國(guó)內(nèi)外知名廠家產(chǎn)品對(duì)比情況如表1。

對(duì)比分析可得：①本工程材料拉伸、粘結(jié)性能和撕裂強(qiáng)度均優(yōu)于其他廠家生產(chǎn)的材料， 抗沖耐磨性更好；②本工程材料耐酸堿性更優(yōu)，耐老化性更好； ③本工程材料固體含量更高，更環(huán)保。

2.高彈性特種聚脲修復(fù)材料

高彈性特種聚脲修復(fù)材料是以雙組分聚脲代替水泥作為膠結(jié)材料，與特種級(jí)配砂料、改性混合粉料制成一種高彈性、高強(qiáng)度的混凝土修復(fù)加固材料。 該材料除具有優(yōu)異力學(xué)性能和形變量， 還具有高抗沖磨強(qiáng)度、抗沖擊性、抗?jié)B、抗凍、耐老化性能，其中抗沖磨強(qiáng)度是普通高聚物修復(fù)材料的兩倍以上，主要應(yīng)用于面板壩混凝土破壞厚度在0.5～1cm 的修復(fù)和破壞嚴(yán)重的上層修復(fù)，也可用于抗沖蝕要求較高或外露型其他水工建筑的修復(fù)。

3.單組分聚氨酯密封膠

單組分聚氨酯密封膠是一種無(wú)溶劑新型濕氣固化低模量單組分硅烷改性聚氨酯密封膠，可填充空隙（孔洞、接頭、接縫等）兼?zhèn)湔辰Y(jié)和密封兩大功能。該材料室溫固化速度快，具有良好的耐候、耐水、耐熱、耐老化性，以及良好的粘結(jié)性、環(huán)境友善性。

三、施工過(guò)程

1.閘墩表面防護(hù)處理

對(duì)于閘墩下游面墩體全斷面部位， 先涂刷高彈性特種聚脲修復(fù)材料，后在其表面涂刷單組分聚脲防水涂料，主要施工工序如下（如圖3）。

（1）基面處理

對(duì)閘墩混凝土表面使用角磨機(jī)對(duì)修復(fù)基面進(jìn)行打磨，清除基面上的水泥凈漿表層或松動(dòng)顆粒等，尤其對(duì)施工縫、露筋銹蝕、剝蝕嚴(yán)重的部位需重點(diǎn)處理， 使表面外露新鮮骨料，使用大功率吹風(fēng)機(jī)對(duì)打磨過(guò)的混凝土表面進(jìn)行吹洗，將表面雜物及松動(dòng)顆粒清理干凈，保證基面干燥、清凈。

表1 不同廠家材料比對(duì)情況

（2）局部聚脲修復(fù)材料修補(bǔ)

將配好的高彈性特種聚脲修復(fù)材料攪拌均勻， 在基面上攤鋪涂抹（控制在1 cm 內(nèi)），保證平面一定區(qū)域內(nèi)的平整度，平面和弧面連接處平滑過(guò)渡，在攤鋪基本密實(shí)、平整后，在砂漿表面覆蓋一層厚度合適的薄膜，用高頻低振幅平板振搗器振搗平整，振搗平整后，取走薄膜。

（3）涂刷界面劑

圖3 閘墩表面修復(fù)示意圖

圖4 閘墩表面修復(fù)完成

圖5 閘墩伸縮縫處理示意圖

在涂刷界面劑前對(duì)基面再次進(jìn)行除塵清理，使用滾筒或排刷將界面劑均勻的涂刷在基面上，涂刷部位應(yīng)均勻、無(wú)漏涂、無(wú)堆積。

（4）聚脲涂刷

待界面劑表干后 （一般24h），將單組分聚脲用塑料刮板均勻刮涂，采用多遍涂刷， 每次刮涂厚度控制在0.4-0.6 mm， 上次涂層表干后再進(jìn)行下次涂層涂刷， 時(shí)間間隔不大于7h，最終保證聚脲封閉涂層厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求（如圖4）。

2.閘墩伸縮縫處理

對(duì)閘墩伸縮縫破損部位，剔除原有老化松動(dòng)的填充物， 深度不小于3 cm，嵌填單組分聚氨酯密封膠材料，主要施工工序如下（如圖5）。

（1）縫面清理

用切割機(jī)、撬棍清理縫內(nèi)木板及雜物，再用角磨機(jī)對(duì)混凝土基面及伸縮縫兩側(cè)進(jìn)行打磨，確保填充物剔除干凈， 直至露出新鮮混凝土基面，后用大功率吹風(fēng)機(jī)將縫內(nèi)粉塵雜物吹除干凈。

（2）高壓閉孔板填縫

高壓閉孔板填縫，要求封填連續(xù)密實(shí)，防止漏膠，表面預(yù)留3 cm 深。

（3）涂刷界面劑

對(duì)清理干凈并檢驗(yàn)合格的伸縮縫用毛刷將界面劑均勻涂于伸縮縫兩側(cè)混凝土基面上。

（4）嵌填單組分聚氨酯密封膠

待界面劑表干后， 用膠槍將聚氨酯密封膠嵌入伸縮縫中，嵌縫深度3 cm，縫內(nèi)膠應(yīng)按壓密實(shí)，避免斷頭空洞，表面修飾光滑飽滿。

四、檢測(cè)試驗(yàn)

1.試驗(yàn)方法

①試驗(yàn)項(xiàng)目。 主要檢查粘結(jié)強(qiáng)度，每涂刷400 m2進(jìn)行一次檢測(cè)。

②齡期要求。 涂層涂刷作業(yè)完成21 d 后，進(jìn)行粘結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)。

③取樣方法。 在指定的檢測(cè)區(qū)域內(nèi)， 選取3 個(gè)位置進(jìn)行粘結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)，每處用專用刀切透涂層至混凝土面，切縫形狀為40 mm×40 mm 方形。

④粘結(jié)檢測(cè)。 將標(biāo)準(zhǔn)鋼塊（40 mm×40 mm 方形） 用專用膠粘貼在測(cè)試位置，24 h 后采用粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試儀進(jìn)行檢測(cè)。

⑤計(jì)算方法。 粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果以平均值R 表示，粘結(jié)強(qiáng)度按此公式計(jì) 算：R=P/A，R—粘 結(jié) 強(qiáng) 度（MPa）；P—試樣破壞時(shí)的荷載 （N）；A—鋼標(biāo)準(zhǔn)塊粘結(jié)面積（mm2）。

⑥不合格處理。 對(duì)檢測(cè)不合格部位， 其取樣范圍內(nèi)400 m2全部刮除，重新涂刷直至合格為止。

2.試驗(yàn)結(jié)果

三河閘閘墩防碳化處理本次處理#54-#63 孔， 總面積約5 000 m2，抽取試樣13 個(gè)部位計(jì)39 個(gè)測(cè)點(diǎn)。 經(jīng)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，39 個(gè)測(cè)點(diǎn)最大粘結(jié)強(qiáng)度3.6 MPa，最小2.7 MPa，平均2.93 MPa，滿足規(guī)范及性能指標(biāo)要求。

五、結(jié) 語(yǔ)

單組分聚脲材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、良好的耐沖刷能力，工程完工后，正值淮河流域發(fā)生大水，處理部位 經(jīng) 歷 了500 m3/s、1 000m3/s、2 000 m3/s 和3500 m3/s、5 000 m3/s 等不同流量、流速的沖刷，沒(méi)有出現(xiàn)起皮、毛面等現(xiàn)象，防護(hù)涂層整體質(zhì)量較好，達(dá)到預(yù)期的處理效果。實(shí)踐證明，單組分聚脲材料在大型水閘混凝土抗沖耐磨防護(hù)中具有廣泛的應(yīng)用前景。 ■