水泥基防水浆料涂装保护体系在丰满水电站的应用

陈立秋，王 超，顾 滨

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

水泥基防水浆料涂装保护体系在丰满水电站的应用

陈立秋，王 超，顾 滨

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

由于丰满水电站三期开关站运行改造施工的实际进度情况难以满足丰满水电站全面治理（重建）工程的总体进度要求，而进行了增加耐久性设计方案变更研究。本文介绍了三期开关站运行改造工程框架柱增加耐久性设计变更方案，采用通用型水泥基防水浆料涂装保护体系，加快了施工进度，取得了显著的经济效益，可为其他相关工程设计提供参考和借鉴。

丰满水电站；框架柱；耐久性；防水浆料

1　工程简介

丰满水电站三期扩建工程采用引水式地面厂房，布置在距坝下约400m的左岸泄洪洞出口处，厂内装有2台140 MW的立式水轮发电机组。三期开关站型式为户外开敞式，平面尺寸48m×16.7m，采用钢筋混凝土框架结构，分两层布置：下层198.80m高程布置2台主变压器、断路器、事故油池、电缆沟等；上层210.35m高程布置电流互感器与隔离开关、电压互感器与隔离开关组合的敞开式组合电器等设备，以及设备支架、母线构架和出线构架等设备。

2　开关站运行改造内容

开关站运行改造，主要对机电设备进行改造，对上层210.35m高程布置的相关电气设备进行更换，改造为GIS设备；下层198.80m高程布置的2台主变压器不变，新增高压厂用变压器1台。

上层210.35m混凝土平台结构经复核不满足承载要求，经比较采取型钢结构加固，型钢梁格上覆5mm厚花纹钢板。下部框架柱结构承载力经复核仍满足设备改造后的使用要求，仅采取增加混凝土耐久性措施，在框架柱外包15 cm厚C25F250一级配混凝土，框架柱尺寸由1.0m×1.0m变为1.30m×1.30m。新增一台高压厂用变压器，基础采用钢筋混凝土结构。改造后上层平台顶高程211.462m，平台尺寸仍为48.0m×16.7m。

3　框架柱改造设计变更的必要性

根据改造施工的实际进展情况，以及丰满水电站全面治理（重建）工程的总体进度安排，三期开关站运行改造施工须在一、二期厂房停机后完成并投入运行，改造施工的工期尤为紧张。

针对三期开关站运行改造施工的实际进度情况，难以满足丰满水电站全面治理（重建）工程的总体进度要求。基于加快施工进度的角度，进行了增加耐久性设计方案变更的研究，拟采用一种新型的材料及工艺，既能满足增加混凝土框架柱结构的耐久性要求，又能加快三期改造施工进度，对三期开关站运行改造的整体施工进度具有至关重要的作用。

4　框架柱增加耐久性设计方案比较

根据目前混凝土市场的供应情况，对增加混凝土耐久性进行了细致的研究，查阅了相关工程的处理实例，该工程主要从采用传统的清水混凝土（方案一）、通用型水泥基防水浆料涂装保护体系（方案二）、改性VAE防碳化防护涂料（方案三）等3种实施方案进行分析研究，拟定以下3种方案进行比较，见表1。

5　方案变更选择

根据通用型水泥基防水浆料涂装保护体系的性能、优势，对框架柱耐久性增加方案设计进行变更，采用方案二以达到增加钢筋混凝土框架柱的耐久性，既能够满足框架柱结构增加耐久性的要求，又能够加快三期开关站改造的施工进度，以满足丰满水电站全面治理（重建）工程的总体进度安排。

6　水泥基防水浆料涂装保护体系材料特点

1）UP-2110顶立面修补砂浆

顶立面修补砂浆是一种由固体聚合物和多种功能助剂改性的高技术产品，专门用于结构混凝土的破损修复，不需要模板的情况下，可快速与结构形成整体，收缩率低、快干、不下垂，大大缩短了维修时间，节省了模板费用。

2）US-1111通用型水泥基防水浆料

水泥基防水浆料与基层混凝土同质，其弹性模量、变形系数基本一致，在温度影响下不会出现分层、剥离现象；强碱性材料，为结构提供碱基保护的同时，快速恢复结构表面已经碳化的部分，使其再碱性化。水泥基防水浆料直接应用于混凝土表面，其生成物渗入墙体的微孔和缝隙中，堵塞这些过水通道并与墙体结合为一体，同时在墙体表面形成附着力极强的密实、坚硬涂层，有效地防止水分侵入、碳化反应，恢复结构碱性环境。

表1　框架柱增加耐久性设计方案比较表

3）UA-4210S60界面剂

提高新老材料间的粘结性能；渗透能力强，堵塞毛细孔洞；涂刷后形成均匀的涂膜，能降低基面吸水率。界面剂涂刷后，一部分快速渗透到结构内部，堵塞毛细孔洞，防止由于基面过于光滑或者表面结构多孔吸水过多等引起的新施工砂浆与基面粘结不牢、出现空鼓、脱落及开裂等质量问题；另一部分留在结构表面，这样当新施工砂浆固化后，就能与基面形成牢固的整体，从而在根本上改善新老材料间的粘结性能。同时，聚合物在表面成膜，能有效降低基面的吸水率，防止基面吸水而影响新施工砂浆增加耐久性和可靠性。

4）LOG混凝土防中性化高弹保护涂料

增加耐久性，LOG可以抵御盐类及其他各类化学物质和气候变化的侵蚀，耐紫外线照射，可以永久地密封裂缝并保持良好的弹性及色彩稳定性；具有良好的弹性和柔韧性，使其既可以永久弥合结构本身小于0.25mm的固定裂缝和活动裂缝，又可以抵抗由于结构膨胀、收缩和震动而引起的新的开裂的产生，即使在-50℃时，涂层仍然可以保持良好的弹性；具有优良的防水性能，可以有效防止外界雨水对结构的侵蚀；具有抗有害气体（如二氧化碳、盐雾、汽车尾气、燃煤产生的硫化物气体等）渗透性能，防止混凝土结构中性化反应发生；具有良好的单向透气性，既可以防止外界雨水和有害气体向结构内渗透，又可以使结构中潮气散发出来，同时不影响涂层与结构的粘结。

混凝土防中性化高弹保护涂料是一种柔韧性和增加耐久性优良的高弹涂装保护材料，可以抵御盐类及其他各类化学物质和气候变化的侵蚀。LOG以交联丙烯酸共聚物乳液为载体，辅以橡胶树脂和特种添加剂组成，产品抗紫外线辐射能力强，具有良好的色彩保持性能。其中特有的橡胶树脂，使其具有良好的柔韧性，可以弥合结构表面的裂缝。由于其固有的良好弹性，使其可以长期经受气候变化或外界其他因素而导致的结构本身的膨胀、收缩与震动，不会造成涂层本身开裂，也不会影响涂层的各项物理性能。

7　水泥基防水浆料涂装保护体系的施工方案

1）表面处理：将基层混凝土的灰尘、杂物、油污等清洗干净，彻底凿除表面松散无强度的混凝土，露出坚固的混凝土基底；

2）破损修补：采用顶立面修补砂浆恢复结构轮廓；

3）界面剂涂刷：在清洁干燥的混凝土基面上，涂刷S60界面剂两遍；

4）保护层恢复：在涂刷界面剂的界面上，均匀涂抹5 mm厚的顶立面修补砂浆，以增加钢筋保护层的厚度；

5）保护涂料涂刷：在顶立面修补砂浆表面，整体涂刷US-1111通用型水泥基防水浆料；

6）防碳化弹性涂料涂刷：在US-1111通用型水泥基防水浆料表面，涂刷LOG混凝土防中性化高弹保护涂料。

8　结　语

丰满水电站三期开关站运行改造已实施完成并投入运行，水泥基防水浆料涂装保护体系的成功应用，加快了三期开关站运行改造施工进度，为丰满水电站全面治理（重建）工程主体全面开工提供了有力的保障，取得了显著的经济效益，可为其它相关工程设计提供参考和借鉴。通过该工程的成功实践，设计应该平衡好与施工的关系，同时密切关注新材料、新技术、新工艺的应用与发展，以创造更好的设计思路和良好的实践效果。

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2015-02-26