浅谈喷涂聚脲在心墙堆石坝中的应用

陈小华

(瑞派尔〔宜昌〕科技集团有限责任公司，湖北宜昌，443002)

作者简介: 陈小华(1973—)，男，江西南康人，工程师。主要从事化学灌浆施工。

【摘 要】 某大坝采用砾石土心墙堆石坝，坝高240m，心墙内混凝土廊道在浇筑过程中出现裂缝，因刚产生的裂缝发育尚不稳定，而大坝的填筑与裂缝处理相矛盾，需选用一种柔性材料对裂缝表面进行封闭，确保大坝填筑正常进行，待裂缝发育稳定后，在廊道内对裂缝进行化学灌浆处理。对多种材料进行比选，选择喷涂型聚脲，该材料拉伸性能好，可以适应裂缝的发展变形; 与混凝土粘结强度高，可以承受后期裂缝化学灌浆压力。

【关键词】 某大坝; 廊道; 化灌前; 裂缝表面封闭

1 概述

某大坝采用砾石土心墙堆石坝，坝高240m，心墙内混凝土廊道在浇筑过程中出现裂缝，廊道混凝土浇筑完成还未到设计龄期，根据裂缝发生发展情况结合当前工期压力，同时考虑到廊道在大坝填筑和蓄水过程中裂缝有可能进一步发展，需选用一种柔性材料对裂缝表面进行封闭，后期择机对廊道内裂缝进行处理。为了给廊道内裂缝处理形成封闭的外表面，从而保证灌浆效果，经多种材料比选确定廊道外包防渗材料采用聚脲。

2 施工依据及方案选择

2．1 施工依据

针对混凝土结构所出现的裂缝进行修补，拟恢复其整体性和使用功能。修补施工主要依据国家和行业有关技术标准:

(1)《混凝土结构加固技术规范》(CECS25—1990);

(2)《喷涂聚脲防水涂料》(GB/T23446—2009);

(3)《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》(JC/T1041—2007);

(4)《水工建筑物化学灌浆施工规范》(DL/T5406—2010)。

2．2 方案选择

根据2013年5月22日业主主持召开的裂缝处理专题会议精神:“廊道裂缝发育尚不稳定，如果现在处理可能会出现再次拉裂的可能性，建议待裂缝稳定后再行处理”。考虑到目前施工需要，廊道外侧急需进行粘土回填施工，初步确定方案如下:

(1)廊道外侧表面裂缝按照刺墙裂缝处理工艺施工;

(2)廊道内侧及贯穿性裂缝暂不处理，待裂缝发育稳定后再施工;

(3)廊道外侧整个喷涂4mm聚脲弹性防水涂料对裂缝进行整体封闭，为了确保聚脲与粘土层的结合，聚脲表面固化前需喷洒一层细砂。

3 材料性能指标

喷涂聚脲弹性防水涂料的物理化学性能见表1。

表1 喷涂聚脲弹性防水涂料性能指标及试验方法

注: (1)在标准条件下，按生产厂家提供的配比称取试样，快速混合均匀，记录从混合到试样不流动的时间;

(2)涂膜厚度采用1.8mm±0.2mm;

(3)盐处理采用3%化学纯Na Cl溶液; 机油处理采用铁路内燃机车用机油。

4 喷涂聚脲处理工艺和方法

4．1 施工工艺流程

图1 施工工艺流程图

4．2 主要施工方法

4.2.1 施工准备

进行进场前的材料、设备、人员准备。

4.2.2 基层处理

混凝土的表层状态直接决定了聚脲涂层在其表面的附着能力，混凝土表面的水分、灰尘、油污、脱膜剂、疏松层、水泥浮浆及混凝土的内聚强度都会对涂层附着力产生极大的影响，必须对表层进行处理。混凝土表面的缺陷孔、裂缝对喷涂后涂层的完整性有极大影响，必须进行修补。新混凝土底材应水化28d，完全固化，干燥后方可施工。

(1)清洁

①清除表面污染: 指清除混凝土表面灰尘、油污、盐析、脱膜剂、水泥浮浆等。清洗的方法包括扫除、水洗(低压)、洗涤剂清洗和溶剂清洗。如果采用洗涤剂清洗，清洗后必须用清水将残留洗涤剂冲洗干净。表面的油污、盐析、脱膜剂等清除干净后可避免在打磨或喷砂过程中对混凝土造成再次污染。

②打磨、喷砂: 对混凝土表面进行打磨或喷砂，除去未清洁掉的水泥浮浆、表面疏松层、毛刺等，同时可以暴露出底下的孔洞以便修补。

(2)修补

①表面缺陷处理范围: 混凝土表面外露钢筋头、管件头、表面蜂窝、麻面、气泡密集区、错台、挂帘，表面缺损、表面裂缝等缺陷，均应修补和处理。

②裂缝修补: 裂纹的修补方法取决于混凝土裂缝的极限宽度，根据国家《混凝土结构加固技术规定》对于混凝土有防渗要求，缝宽在0.1mm以上的裂缝必须进行修补处理，对裂缝进行化学灌浆。

③阳角的处理: 用角磨机把直角打磨圆滑过渡，增加接触面积保证涂层厚度。

④阴角的处理: 在拐角处建议施工一道专用弹性密封胶。减少该部位应力集中，避免脱开。

(3)底层处理后检查

①混凝土强度不低于结构设计要求的强度等级。

②混凝土底材不能有灰尘、油污、盐析、脱膜剂、水泥浮浆等杂质。

③混凝土底材的剥离强度在处理后必须达到1.5MPa以上。

④混凝土表面平整无缺陷。

⑤水分检查，混凝土中水分残留不得高于4%，一般情况下，要求在含水率低于3%的情况下进行施工。

4.2.3 涂刷底层涂料

底漆可封闭混凝土表面的毛细孔，减少喷涂后涂层缺陷，并可增加聚脲涂层与混凝土基材的附着力。底漆施工12h后，48h内，可进行下一步喷涂施工。如果时间间隔超过48h，在喷涂弹性层前一天应重新施工一道封闭底漆，然后再施工聚脲涂层。底层涂料应现配现用，严格按照使用说明书要求准确称量。

4.2.4 喷涂面层聚脲防水材料

必须使用专用的高压双组分1 1聚氨酯/聚脲喷涂设备及喷枪其加热温度大于75℃，最大压力达3500Pa。

(1)原料准备

①检查A、R两组分的包装是否正常。

②由于R组分含有颜料和助剂，因此喷涂前应将R组分充分搅拌20～30min。R组分应搅拌到颜色均匀一致，无浮色、无发花、无死沉淀为止。

(2)喷涂

①在塑料布或干燥的表面进行试喷，观察涂层是否正常。

②根据涂层厚度每道涂层采用纵横交叉喷涂。

③平面喷涂下一道要覆盖上一道的50%以上，喷涂厚度保持一致。

④喷涂时，应随时观察压力、温度等参数，并做好现场记录。

⑤喷涂开枪时，应对准遮护物或非工程表面喷涂5～10s，然后开始喷涂(喷枪及软管前端没有加热，物料温度低，混合及雾化效果很差，极易造成鼓泡，直接对撞混合喷枪如GX－7－400等，还存在某一组分过量问题)。

⑥停枪时应在非喷涂工程表面停枪(关枪时混合室内残余物料是由压缩空气或者阀杆推出混合室，不是高压流体，其混合效果也很差，极易造成鼓泡)。

(3)修补

①对于有漏点和针孔的地方只需对其用手工修补料进行修补。

②小面积的涂层损坏或缺陷通过喷砂或打磨等方法去除损坏和未固化的涂层，打磨范围应由涂层损坏范围向周围扩展5～10cm，清洁干净后刷涂层间粘和剂，4h后，24h以内采用手工修补料进行修补。

③较大面积的涂层损坏或缺陷，按照小面积的涂层修补方法进行处理并刷涂层间粘合剂，4h后，24h内进行喷涂修补。

4.2.5 表面喷砂

待聚脲表面固化前，将事先筛分好的干燥细砂均匀涂抹在聚脲表面，聚脲固化后与砂形成一个整体。

4.2.6 完工验收

(1)表观检测: 涂层表面光顺，无流挂、无针孔、无起泡、无开裂。

(2)附着力检测: 按照ASTMD4541标准进行附着力检测，涂层附着力应不小于1.5MPa或混凝土底材破坏。检测时间为施工完成后72h。

(3)厚度检测: 喷涂前，在准备进行喷涂的表面非受冲刷部位钉4～6个水泥钉，水泥钉略高出混凝土，喷涂后用磁性测厚仪检测水泥钉顶部的涂层厚度即为混凝土上涂层的厚度。

4.2.7 注意事项

(1)每次施工要有详细的施工记录，包括施工时间、施工设备、施工环境、管道压力、加热温度、底材温度等。

(2)底材不能有灰尘、油污、盐析、脱膜剂、水泥浮浆等杂质。

(3)底漆配比要准确，涂刷均匀，不能有流挂或漏刷现象。

(4)喷枪走速要均匀，喷枪和底材之间要垂直，距离为300～800mm之间。

(5)复涂时间间隔应严格按照工艺进行。

(6)手工修补料的使用要严格按照工艺操作。

(7)工程结束要把抽料泵放在有DOP溶液的保护缸内，以免A料结晶固化。

(8)根据下次工程时间来判断是否需要对抽料泵、设备、管道进行清洗。一般设备停用不超过一个月不用清洗，如果下次施工时间在一个月后则建议对设备进行冲洗封存。

5 质量、安全文明保证措施

5．1 质量保证措施

(1)根据有关质量管理办法，结合本工程设计要求及技术要求，现场施工严格按方案要求及现场监理要求施工。

(2)施工中所有工序认真填写详细的施工记录和验收签证单，对施工中发生的任何质量异常情况及时地向有关部门通报，提出整改措施或方案，限期整改。

5．2 安全文明保证措施

(1)坚持“安全第一、预防为主”的方针，严格执行国家及上级管理部门颁发的有关安全生产的法规和规定。

(2)建立、健全安全检查监督机构，现场设专职安全员，负责施工过程中的安全生产管理及安全措施的制定与落实。

(3)安全人员随时在现场巡视，发现不符合安全操作规程的作业和安全隐患，及时进行处理或停工整改，以达到防患于未然。

(4)对施工人员经常进行安全知识宣传教育，提高职工安全意识。

(5)按照国家的劳动法规给现场作业人员配备相应的、足够的劳保用品，进入施工区的工作人员必须戴安全帽，高空作业人员必须系好安全带。

(6)树立环保意识，剩余用料、垃圾不乱丢弃，统一回收处理，做到工完场清。

6 劳动保护

6．1 个人安全防护

由于喷涂施工时物料温度较高(一般在60℃左右)，又存在飞溅，因此施工人员一定要做好个人安全保护。

(1)眼睛的保护，喷涂过程中可能接触其气雾，应佩戴化学安全护目镜。眼睛一旦接触原料，应立即用流动水冲洗眼睛15min以上，冲洗时撑开眼帘。如果发炎不消除，应反复冲洗，并立即接受药物治疗。

(2)现场喷涂施工时可使用全封闭式防护眼罩，可有效保护施工人员的眼睛。

(3)呼吸系统的保护，施工人员应佩戴经认证的呼吸防护设备。

(4)现场喷涂作业可选用自吸过滤式防毒面具，可有效保护鼻腔、口腔等呼吸器官。

(5)皮肤的保护，现场喷涂时对于手的防护可佩戴化学品手套，对于脚的防护可佩戴脚套。

6．2 现场施工安全防护

聚脲技术采用的是低温(施工温度不超过70℃)施工喷涂技术，所用原材料100%固含量，无挥发性成分。因此不会出现物质燃烧现象，但是为了安全施工，还是需要一些防范措施，以防患于未然。

(1)喷涂现场施工存在许多危害: 喷涂开始时噪声很大(尤其是空压机噪声)，可能会造成听觉障碍; 高空作业注意系好安全带; 密闭部位施工注意防火防爆; 进入施工现场要戴好安全帽。

(2)杜绝火源: 在室内喷涂以及室外的工作区域内必须做到严禁吸烟，禁止携带火种。严禁使用明火和易于燃烧的用具及装置。

(3)施工场所保证良好的通风: 在室内喷涂时，每次喷涂完毕都应采用特定的清洗剂对喷枪进行清洗。

7 结语

本文介绍了砾石土心墙堆石坝混凝土廊道出现裂缝后，为了不影响大坝填筑，又能确保裂缝处理质量，可采用聚脲材料对廊道外侧混凝土进行封闭，待裂缝发育稳定后再处理，以达到结构加固补强的目的，其效果明显。对于类似大坝廊道出现的裂缝如何解决工期与裂缝处理质量之间的矛盾，该灌浆工艺值得借鉴和推广。