CN103452081B - 一种高拱坝上游面柔性复合防渗层的施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种高拱坝上游面柔性复合防渗层的施工方法，其中，该复合防渗层的内层为涂刷GB塑性密封胶或粘贴GB塑性密封板的内层防护层，外层为在GB塑性密封板上喷涂的聚脲弹性体,作为高拱坝上游面复合防渗层的外层防护层，该聚脲弹性体外层防护层整体封盖在该内层防护层上。为了防止内层塑性密封板和外层喷涂聚脲弹性体复合防渗层局部脱落或鼓泡，在高度方向每5m和在水平方向每个坝段中部采用直接喷涂30cm宽的聚脲弹性体将复合防渗层分区。该结构可适应高拱坝在水头作用下混凝土裂缝张开8mm的情况下不渗漏，可提高和改善高拱坝上游面的整体抗渗性、抗裂性和耐久性，减免坝体迎水面开裂带来的高压水力劈裂风险，进一步提高坝体安全度。

Description

一种高拱坝上游面柔性复合防渗层的施工方法
技术领域
本发明有关于高拱坝上游面柔性防渗结构的施工方法，尤指一种利用高强度柔性材料和塑性密封板材组合构成的高拱坝上游面复合防渗层的施工方法。
背景技术
国内外工程实践、计算分析、模型试验表明，高拱坝坝踵部位因施工期属于强约束区，运行期应力复杂，很可能会在基础部位出现裂缝；上游面拉应力区压力过大也会导致混凝土裂缝，而混凝土裂缝在高水头水压力作用下将发生水力劈裂，裂缝进一步扩展，导致防渗帷幕拉裂，混凝土坝体及坝基渗漏，严重破坏大坝混凝土的完整性，影响大坝正常工作，甚至危及大坝的安全。而在运行期因为没有条件放空水库，在高压水头的作用下，坝体一旦出现裂缝，就难以在深水位下对裂缝进行修补。
借鉴国内外已有工程经验和教训，考虑大坝长期在特高水头运行下存在的不确定因素，为减免坝体迎水面开裂带来的高压水力劈裂风险、提高大坝混凝土的耐久性，在高拱坝坝面增设柔性防渗层是非常必要的。
发明内容
为了解决现有技术的不足之处，本发明提出一种高拱坝上游面增加一道“塑性密封复合柔性防渗”结构的施工方法。其中，该结构为一道独立的防渗体系，在高拱坝上游面坝踵附近及拉应力较大的部位设置该防渗体系，可以防止高拱坝运行期坝踵及坝体开裂后漏水、避免高压库水进入裂缝引起的危害，可以大大提高坝体安全度。
本发明提供了一种高拱坝上游面混凝土复合防渗层的施工方法，包括以下步骤：
一、基面处理：首先用角磨机对混凝土表面进行打磨，再用高压水枪冲洗表面的灰尘、浮渣和表面的污物，最后，待水分挥发后，对较大的孔洞用堵缝材料找平；
二、粘贴GB密封板，作为该柔性复合防渗层的内层防护层，具体步骤为：混凝土底面处理后，在平整无污物的混凝土表面涂刷GB胶，然后粘贴GB密封板；
三、涂刷GB胶，作为该柔性复合防渗层的内层防护层，具体步骤为：混凝土底面处理后，在平整无污物的混凝土表面涂刷GB胶材料，无漏涂现象；
四、涂刷潮湿型界面剂，作为该柔性复合防渗层的内层防护层，具体步骤为：底面处理后，在混凝土表面涂刷潮湿型界面剂，无漏涂现象；
五、喷涂聚脲弹性体材料，具体是指喷涂双组份聚脲材料，作为该柔性复合防渗层的外层防护层；
六、喷涂单组分聚脲弹性体，作为封边带，具体步骤为：喷涂双组份聚脲后，在聚脲边缘部位涂刮单组份聚脲，用于封边处理，以便更好地增加聚脲周边防渗层的粘结力，起到长久防渗的效果。
较优地，所述潮湿型界面剂优选采用BE14专用界面剂。
较优地，所述聚脲的喷涂应在涂刷潮湿型界面剂BE14后施工8～24小时内进行。
较优地，所述聚脲弹性层的喷涂间隔不小于3h。
较优地，所述聚脲弹性层的喷涂间隔超过3h则应刷一道活化剂，且30min-2h时间段内再喷涂聚脲弹性层。
较优地，所述单组份聚脲的喷涂宽度为20cm，该单组份聚脲呈浅灰色，由含多异氰酸酯—NCO的高分子预聚体与经封端的多元胺混合，并加入其它功能性助剂所构成，其主要性能指标为：拉伸强度大于15MPa；表干时间为5h；扯断伸长率大于300%；潮湿面附着力大于2MPa。
较优地，所述高拱坝上游面柔性复合防渗层的施工方法，还包括横缝化学灌浆施工工艺：对于混凝土补强处理的横缝，采用改性环氧树脂浆材；该横缝化学灌浆工艺流程为：先进行横缝检查，再依次进行造孔、埋灌浆嘴、化灌材料的配制以及高压灌浆，最后清理表面。
较优地，所述高拱坝上游面柔性复合防渗层的施工方法，还包括横缝化学灌浆施工工艺：该工艺流程为：首先，按干缝设计用以减少拱坝坝踵拉应力的诱导缝；接着，混凝土表面进行处理后，涂刷与柔性嵌缝材料配套的底胶后30～60分钟，将预先加工好的GB止水材料嵌入诱导缝；最后，在诱导缝表面喷涂7mm厚聚脲弹性体材料。
本发明的有益技术效果在于：
本发明方法的在高拱坝上游采取的GB塑性密封板与聚脲的复合防渗层，在贴近混凝土面(内层)采用一定厚度的塑性密封材料（GB板）作为内层防护层，一是可适应裂缝附近的大变形，防止裂缝附近外层防护层防护材料因变形而变薄，二是在水压力作用下可挤压嵌入混凝土裂缝，起到进一步防渗保护作用，三是提供比较平整的表面，为外层防护层大面积喷涂施工提供良好的工作基面。该结构可适应高拱坝在水头作用下混凝土裂缝张开8mm的情况下不渗漏，可提高和改善高拱坝上游面的整体抗渗性、抗裂性和耐久性，减免坝体迎水面开裂带来的高压水力劈裂风险，进一步提高坝体安全度。该施工方法操作简便、快捷，施工质量容易控制。
附图说明
图1：复合防渗层的施工工艺流程图。
图2：高拱坝上游面复合防渗层平面示意图。
图3：高拱坝上游面复合防渗层剖面示意图。
图4：高拱坝上游面复合防渗层防渗机理分步骤示意图。
具体实施方式
一种高拱坝上游面柔性复合防渗层的施工方法，如图1所示，为该复合防渗层的施工工艺流程图，该施工方法包括以下步骤：
一、基面处理：首先用角磨机对混凝土表面进行打磨，再用高压水枪冲洗表面的灰尘、浮渣和表面的污物，最后，待水分挥发后，对较大的孔洞用堵缝材料找平；
二、粘贴GB密封板，作为该柔性复合防渗层的内层防护层，具体步骤为：混凝土底面处理后，在平整无污物的混凝土表面涂刷GB胶，然后粘贴GB密封板；
三、涂刷GB胶，作为该柔性复合防渗层的内层防护层，具体步骤为：混凝土底面处理后，在平整无污物的混凝土表面涂刷GB胶材料，无漏涂现象；
四、涂刷潮湿型界面剂，作为该柔性复合防渗层的内层防护层，具体步骤为：底面处理后，在混凝土表面涂刷潮湿型界面剂，无漏涂现象；
五、喷涂聚脲弹性体材料，具体是指喷涂双组份聚脲材料，作为该柔性复合防渗层的外层防护层；
六、喷涂单组分聚脲弹性体，作为封边带，具体步骤为：喷涂双组份聚脲后，在聚脲边缘部位涂刮单组份聚脲，用于封边处理，以便更好地增加聚脲周边防渗层的粘结力，起到长久防渗的效果。
如图2、3所示，为一种高拱坝上游面复合防渗层，其包括：一个柔性密封的内层防护层1、一个外层防护层2、一个网状结构固定3及一个封边带4。该柔性密封的内层防护层1，粘贴于高拱坝上游面，该内层防护层选用GB塑性密封板粘贴在高拱坝上游面。该GB塑性密封板为长方形片材，在施工时将数块长方形的GB塑性密封板呈矩阵粘贴在高拱坝上游面的混凝土面上。
粘贴GB塑性密封板作为该高拱坝上游面复合防渗层的内层防护层1外，还可以在高拱坝上游面涂刷GB塑性密封胶作为内层防护层1，起到与粘贴GB塑性密封板相同的作用。在这种实施方式中，选择直接涂刷GB塑性密封胶3遍，即可达到要求的厚度，待GB塑性密封胶的表面干后，即可在上面喷涂聚脲弹性体外层防护层2。其中，粘贴3mm厚GB塑性密封板后喷涂聚脲施工简便、快捷，质量容易控制；涂刷1mm厚密封胶的方案，涂刷时厚度不易控制，部分位置有流挂现象，喷涂聚脲后表面不平整。此时，粘贴3mm厚GB塑性密封板后喷涂聚脲能够较好地遮盖混凝土缺陷。所以，优选还是选用预成型的GB塑性密封板作为内层防护层1。其中，该GB塑性密封胶/板是一种含非硫化橡胶成分的柔性材料，用于一般建筑物接缝和混凝土表面缺陷修补，该材料具有流动止水性能优异、柔性高、水密性及耐久性好的特点，目前已广泛应用于防水工程中。
如图3、4所示，该外层防护层2，整体封盖在该内层防护层1上；该外层防护层2选用聚脲弹性体，在本新型中是将聚脲弹性体喷涂在内层防护层1上。喷涂聚脲材料延伸率大、抗拉强度高、防渗性能好、耐水性好，且能与内层防护层1粘合良好。喷涂聚脲对高水头作用下混凝土裂缝的防渗止水效果显著，有效地解决了高拱坝上游面的防渗与安全运行问题。在高拱坝混凝土表面喷涂（涂刷）聚脲柔性防水材料已经在水利水电工程中得到广泛应用。
按具体情况来喷涂聚脲为：粘贴有GB密封板的部位喷涂聚脲厚度为4mm，涂刷密封胶部位喷涂聚脲厚度为5mm，未粘贴密封胶板和转角处附近喷涂聚脲厚度为7mm；所述聚脲弹性体为灰色，其主要性能技术指标为：固含量为100%，凝胶时间为10s,拉伸强度大于20Mpa，扯断伸长率大于380%，撕裂强度大于70kN/m，邵氏D硬度计测得硬度为40-50，潮湿面附着力2Mpa以上，阿克隆法测定耐磨性为20mg以下，密度为1.08g/cm3。
其中，所述喷涂聚脲工艺的实施如下：
(1)喷涂聚脲是指喷涂双组份聚脲材料，聚脲的喷涂时间应在涂刷潮湿型界面剂BE14后8～24h内进行，根据现场温度及湿度而确定具体时间。如果间隔超过24小时，在喷涂弹性防冲磨层前一天应重新涂刷一道界面剂，然后再喷涂聚脲弹性体材料。在喷涂之前，应用干燥的高压空气吹掉表面的浮尘;(2)GB塑性密封板粘贴好后应尽快喷涂聚脲，以免GB塑性密封板表面落上灰尘;(3)在GB胶表面喷涂聚脲的时间为，要等到GB胶表面不粘手后再喷涂聚脲;(4)聚脲喷涂厚度要均匀，聚脲弹性层的喷涂间隔应不小于3h，如果超过3h应刷一道活化剂，30min后（不宜超过2h）再喷涂聚脲弹性层。其中，按设计要求，粘贴有GB塑性密封板的部位喷涂聚脲厚度为4mm，涂刷密封胶部位喷涂聚脲厚度为5mm，未粘贴密封胶板和转角处附近喷涂聚脲厚度为7mm;(5)喷涂聚脲弹性体后，24h内不能有水浸泡;(6)喷涂聚脲后要及时清洗喷涂机具。
该网格状布置结构3，在高度方向每5m和在水平方向每个坝段中部采用直接涂刷潮湿型界面剂BE14后，再喷涂30cm宽的聚脲弹性体，可以将复合防渗层分区，并将GB塑性密封板和喷涂聚脲弹性体复合防渗层牢固的固定在拱坝上游面。所述BE14是一种100%固体环氧底漆，可允许在100%潮湿或干表面涂刷。该材料是采用特种高性能环氧树脂，含有排湿基团，能够在100%潮湿表面涂装和水下固化的高性能产品。与新或旧混凝土兼容，可渗入混凝土表面，与混凝土成为一体，与混凝土之间具有很高的粘接强度。其主要性能指标：固化时间：10～24h；与干混凝土基底或砂浆基底的抗拉强度大于2.5MPa；与潮湿混凝土基底或砂浆基底的抗拉强度大于2.0MPa；潮湿环境下，与聚脲弹性体涂层之间的抗拉强度大于2.0MPa；干燥环境下，与聚脲弹性体涂层之间的抗拉强度大于3.0MPa。
该封边带4，选用一种单组分聚脲弹性体，密封于外层防护层2的边缘，防止周边翘起及渗水。所述单组份聚脲的喷涂宽度为20cm，该单组份聚脲呈浅灰色，由含多异氰酸酯—NCO的高分子预聚体与经封端的多元胺混合，并加入其它功能性助剂所构成，其主要性能指标为：拉伸强度大于15MPa；表干时间为5h；扯断伸长率大于300%；潮湿面附着力大于2MPa。
其中，所述单组份聚脲施工工艺的实施为：经过现场试验证明，作为双组份聚脲施工技术的补充，所述单组份聚脲施工工艺简单，单组份聚脲材料与混凝土之间具有良好的粘结性能，同时单组份聚脲与双组份聚脲之间的粘接很好，故利用单组份聚脲材料封堵拆除后钢管留下的孔洞。喷涂双组份聚脲后，在聚脲边缘部位涂刮单组份聚脲宽20cm，用于封边处理，以便更好地增加聚脲周边防渗层的粘结力，起到长久防渗的效果。另外，为了确保灌浆材料与横缝粘结牢固起到应有的止水作用，对横缝进行化学灌浆封堵。化学灌浆材料为改性环氧树脂，采用高压灌浆技术进行化学灌浆。高压化学灌浆的目的是为了更好地封堵横缝漏水通道，封闭横缝止水带前的缝隙。该改性环氧材料的性能指标为：浆液粘度为14cp；浆液比重为1.06g/cm3，屈服抗压强度为60.0Mpa，纯浆体的抗压强度大于18，潮湿面粘接的抗压强度大于3.0Mpa，抗压弹性模量为1.9×103Mpa。该横缝化学灌浆工艺流程为：先进行横缝检查，再依次进行造孔、埋灌浆嘴、化灌材料的配制以及高压灌浆，最后清理表面。
再者，高拱坝上游坝踵设置诱导缝以减小拱坝坝踵拉应力，由于诱导缝按干缝设计，诱导缝上游止水极其重要。在诱导缝前先将杂物清除掉，混凝土表面按前述要求进行清理和处理。涂刷与柔性嵌缝材料配套的底胶，待底胶表干后（粘手但不沾手，常温下刷底胶后30～60分钟），将预先加工好的GB填料棒嵌在诱导缝表面。柔性嵌缝材料填好后，再进行表面保护层的施工，即在诱导缝表面喷涂7mm厚聚脲。于是该诱导缝止水的工艺流程概括为：首先，按干缝设计用以减少拱坝坝踵拉应力的诱导缝；接着，混凝土表面进行处理后，涂刷与柔性嵌缝材料配套的底胶后30～60分钟，将预先加工好的GB止水材料嵌入诱导缝；最后，在诱导缝表面喷涂7mm厚聚脲弹性体材料。
高拱坝上游采取本发明GB塑性密封板与聚脲的复合防渗层，如图4所示，在贴近混凝土面(内层)采用一定厚度的GB塑性密封板作为内层防护层1，一是可适应裂缝附近的大变形，防止裂缝附近外层防护层2防护材料因变形而变薄，二是在水压力作用下可挤压嵌入混凝土裂缝，起到进一步防渗保护作用，三是提供比较平整的表面，为外层防护层2大面积喷涂施工提供良好的工作基面。该施工方法操作简便、快捷，施工质量容易控制。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故凡依本发明申请专利范围及发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种高拱坝上游面柔性复合防渗层的施工方法，其特征在于，该施工方法包括以下步骤：
一、基面处理：首先用角磨机对混凝土表面进行打磨，再用高压水枪冲洗表面的灰尘、浮渣和表面的污物，最后，待水分挥发后，对较大的孔洞用堵缝材料找平；
二、粘贴GB密封板，作为该柔性复合防渗层的内层防护层，具体步骤为：混凝土底面处理后，在平整无污物的混凝土表面涂刷GB胶，然后粘贴GB密封板；
三、涂刷GB胶，作为该柔性复合防渗层的内层防护层，具体步骤为：混凝土底面处理后，在平整无污物的混凝土表面涂刷GB胶材料，无漏涂现象；
四、涂刷潮湿型界面剂，作为该柔性复合防渗层的内层防护层，具体步骤为：底面处理后，在混凝土表面涂刷潮湿型界面剂，无漏涂现象；
五、喷涂聚脲弹性体材料，具体是指喷涂双组份聚脲材料，作为该柔性复合防渗层的外层防护层，并以单组份聚脲施工工艺作为双组份聚脲施工技术的补充，利用单组份聚脲材料封堵拆除后钢管留下的孔洞，其中，粘贴有GB密封板的部位喷涂聚脲厚度为4mm，涂刷密封胶部位喷涂聚脲厚度为5mm，未粘贴密封胶板和转角处附近喷涂聚脲厚度为7mm；
六、喷涂单组分聚脲弹性体，作为封边带，具体步骤为：喷涂双组份聚脲后，在聚脲边缘部位涂刮单组份聚脲，用于封边处理，以便更好地增加聚脲周边防渗层的粘结力，起到长久防渗的效果。
2.如权利要求1所述的高拱坝上游面柔性复合防渗层的施工方法，其特征在于，所述潮湿型界面剂采用BE14界面剂，BE14界面剂是一种100％固体环氧底漆，允许在100％潮湿或干表面施工，该BE14界面剂含有排湿基团，能够在100％潮湿表面涂装和水下固化，与新或旧混凝土兼容，能渗入混凝土表面，与混凝土成为一体，与混凝土之间具有很高的粘接强度；其主要性能指标：
固化时间：10～24h；
与干混凝土基底或砂浆基底的抗拉强度大于2.5MPa；
与潮湿混凝土基底或砂浆基底的抗拉强度大于2.0MPa；
潮湿环境下，与聚脲弹性体涂层之间的抗拉强度大于2.0MPa；
干燥环境下，与聚脲弹性体涂层之间的抗拉强度大于3.0MPa。
3.如权利要求1所述的高拱坝上游面柔性复合防渗层的施工方法，其特征在于：所述聚脲弹性体为灰色，其主要性能技术指标为：固含量为100％，凝胶时间为10s,拉伸强度大于20MPa，扯断伸长率大于380％，撕裂强度大于70kN/m，邵氏D硬度计测得硬度为40-50，潮湿面附着力2MPa以上，阿克隆法测定耐磨性为20mg以下，密度为1.08g/cm3。
4.如权利要求1所述的高拱坝上游面柔性复合防渗层的施工方法，其特征在于，所述聚脲的喷涂应在涂刷潮湿型界面剂BE14后施工8～24小时内进行。
5.如权利要求1-4中任一项所述的高拱坝上游面柔性复合防渗层的施工方法，其特征在于，所述聚脲弹性层的喷涂间隔不小于3h。
6.如权利要求1-4中任一项所述的高拱坝上游面柔性复合防渗层的施工方法，其特征在于，所述聚脲弹性层的喷涂间隔超过3h则应刷一道活化剂，且30min-2h时间段内再喷涂聚脲弹性层。
7.如权利要求1所述的高拱坝上游面柔性复合防渗层的施工方法，其特征在于，所述单组份聚脲的喷涂宽度为20cm，该单组份聚脲呈浅灰色，由含多异氰酸酯—NCO的高分子预聚体与经封端的多元胺混合，并加入其它功能性助剂所构成，其主要性能指标为：拉伸强度大于15MPa；表干时间为5h；扯断伸长率大于300％；潮湿面附着力大于2MPa。
8.如权利要求1所述的高拱坝上游面柔性复合防渗层的施工方法，其特征在于，还包括横缝化学灌浆施工工艺：对于混凝土补强处理的横缝，采用改性环氧树脂浆材，该改性环氧材料的性能指标为：浆液粘度为14cp；浆液比重为1.06g/cm3，屈服抗压强度为60.0MPa，纯浆体的抗压强度大于18，潮湿面粘接的抗压强度大于3.0MPa，抗压弹性模量为1.9×103MPa；
该横缝化学灌浆工艺流程为：先进行横缝检查，再依次进行造孔、埋灌浆嘴、化灌材料的配制以及高压灌浆，最后清理表面。
9.如权利要求1所述的高拱坝上游面柔性复合防渗层的施工方法，其特征在于，还包括诱导缝止水施工工艺，该工艺流程为：首先，按干缝设计用以减少拱坝坝踵拉应力的诱导缝；
接着，混凝土表面进行处理后，涂刷与柔性嵌缝材料配套的底胶后30～60分钟，将预先加工好的GB止水材料嵌入诱导缝；
最后，在诱导缝表面喷涂7mm厚聚脲弹性体材料。
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