聚氨酯密封胶伸缩缝在宝鸡峡灌区的应用

苏 岚

（陕西省宝鸡峡引渭灌溉管理局，陕西 咸阳 712000）

宝鸡峡灌区作为陕西最大的灌区，灌溉用水基本全部采用混凝土防渗渠道进行输送水，而伸缩缝则是混凝土防渗渠道工程中一个重要的环节，伸缩缝渗水很容易引起混凝土衬砌侵蚀破坏及在冬季冻胀破坏危及渠道安全。因此，伸缩缝处理成为混凝土防渗渠道的薄弱环节，调查和总结近十几年来宝鸡峡灌区防渗渠道伸缩缝的设计和施工资料，应用最多的最多仍为上世纪九十年代兴起的嵌缝材料——聚氯乙烯油膏/胶泥，随着科学技术的不断发展，经过长期的应用发现，此材料作为伸缩缝的填料存在诸多缺陷。近期，根据省厅技术专家推荐和实际调研，宝鸡峡灌区采用了一种新的混凝土防渗渠道的伸缩缝材料——聚氨酯密封胶，经过近两年运行试验，效果良好，建议可以在灌区的混凝土防渗渠道中进一步推广应用。

本文根据混凝土渠道的聚氨酯密封胶伸缩缝在宝鸡峡灌区工程建成后的运行效果，根据聚氨酯密封胶伸缩缝的详细的试验资料，对这两种伸缩缝填料从综合力学性能、环保性、施工工艺、经济性等方面做了对比分析。总结分析得出结论，聚氨酯密封胶不管在力学性能、环保性能，还是经济性、施工工艺方面，聚氨酯密封胶都是值得在宝鸡峡灌区以及周边类似的严寒地区的灌区进行推广，可使混凝土防渗渠道工程建设取得更好的防渗效果。

1 聚氯乙烯油膏/胶泥伸缩缝存在的问题

陕西关中地区的全年平均气温在5~9℃之间，1月平均气温在-8℃以下，极端低温在-22℃以下，极端高温在36℃以上，高温差下的冻融循环对伸缩缝填充材料的粘结性、回弹率、耐老化、耐酸、碱腐蚀等性能提出更高的要求，随着科学技术的不断发展，新型渠道伸缩缝防渗材料的不断出现，目前在渠道防渗工程中经常使用的聚氯乙烯油膏/胶泥伸缩缝在工程运行的实践应用中逐步暴露出以下缺陷问题：

（1）该伸缩缝与混凝土粘结力差，经过一到两次冻融循环后，油膏/胶泥与砼缝面剥离，防渗效果变差，起不到设计设想的防渗的作用；

（2）该伸缩缝回弹性较差，不能很好的适应伸缩缝形变；

（3）该伸缩缝在夏季的高温条件下易流淌变形，在冬季低温条件下易脆裂损坏；

（4）该伸缩缝现场施工备料工艺复杂，且需要动火，存在火灾隐患；

（5）该伸缩缝施工过程效率低，施工成本高；

（6）该伸缩缝有毒（含有长期可挥发Cl2，H2S等气体），且降解缓慢，不符合环保要求。

2 宝鸡峡灌区混凝土伸缩缝填料选择原则

水工建筑物与一般的建筑物相比，水工建筑物所面临的环境更为艰巨、复杂，水和建筑物的长期相互作用使水工建筑物工作条件更加复杂化，存在的工程受损的不可控因素更加突出，也使水工建筑物与一般土木结构存在着很大的不同。针对宝鸡峡灌区和周边类似灌区的混凝土防渗渠道的特点，在伸缩缝的选择上要遵循以下几个原则：

（1）伸缩缝与混凝土粘结力强，延伸率大，回弹性优良，适应性强，以达到好的防渗效果；

（2）伸缩缝在高温不流淌，热稳定性好，低温不脆裂，塑性优良，防冻胀，抗侵蚀，长期耐久可靠；

（3）伸缩缝的耐老化性能好，使用寿命长；

（4）伸缩缝要无毒无害，不污染环境、水质；

（5）伸缩缝要施工简单，常温冷作业，施工过程无污染，质量易控；

（6）伸缩缝必须造价合理，以便于推广使用。

3 聚氨酯密封胶与聚氯乙烯油膏/胶泥伸缩缝的对比分析

3.1 技术性能对比

根据伸缩缝生产厂家在实验室采用实体材料的检测结果，如表1所示，通过对比两种伸缩缝填缝材料的力学性能可以看出，双组份聚氨酯密封胶在弹塑性、粘结强度、恢复率等方面的技术参数要明显优于聚氯乙烯油膏/胶泥。这些性能使得聚氨酯密封胶与混凝土粘结度强，密封效果好，经过冻融循环后材料仍能保持自己的各项技术指标，达到密封止水抗冻胀的效果。

表1 两种填缝材料对比

3.2 环保性能

根据实验室监测的结果，如表2所示，两者组成成分的对比可看出聚氯乙烯油膏/胶泥对环境和人体均存在一定的危害，作为人饮水利工程的密封止水对人体的健康存在一定的危害，而聚氨酯密封胶符合环保的对人体健康的要求。

表2 两者材料组成成分

3.3 施工工艺

在具体的施工工艺方面，聚氨酯密封胶与聚氯乙烯油膏/胶泥伸缩缝也存在一定的差别，见表3。

表3 施工工艺对比

3.4 伸缩缝填充结构设计

宝鸡峡灌区混凝土渠道的防渗结构衬砌厚度一般60mm～120 mm，本次按照衬砌厚度60 mm，设计缝宽一般为20～30 mm，进行举例展示伸缩缝的填充结构设计，聚氨酯密封胶与聚氯乙烯油膏/胶泥填充伸缩缝结构设计见图1、2。

图1 聚氨酯填缝伸缩缝

图2 聚氯乙烯油膏/胶泥填缝伸缩缝

3.5 工程造价对比

根据上述的伸缩缝结构设计进行工程造价对比，采用缝宽20 mm，防渗混凝土板厚度60 mm，对每米施工材料和人工费进行比较，聚氯乙烯油膏/胶泥材料伸缩缝成本和实际施工效率数据根据现场实际施工情况进行调研得出。

如表4所示。通过两者的造价对比，可以看出高压闭孔板+聚氨酯密封胶伸缩缝造价合理，防渗效果好、材料寿命长，维护成本低、施工效率高，性价比高于聚氯乙烯油膏/胶泥伸缩缝。

表4 两种材料单价比较 单位：元/m

4 结语

通过对两种混凝土防渗渠道伸缩缝从技术性能、环保性能、施工工艺、结构设计和工程造价的对比分析可以看出，聚氨酯密封胶伸缩缝的适应位移形变能力强，力学性能优良，耐老化，经过长期冻融循环显示，抗腐蚀能力强，尤其具有很强的粘结性，在宝鸡峡灌区这种严寒地区经过冻融循环后仍能起到密封止水的效果，有效地解决了混凝土防渗渠道伸缩缝长期应用损坏后产生渗水造成的冻胀难题。在实际推广应用方面，聚氨酯密封胶伸缩缝的工程造价比较合理，工艺简单，施工效率高，经久耐用，维护成本低，已广泛宝鸡峡灌区不同规模的混凝土渠道防渗工程，取得了良好的效果，建议在关中地区及周边灌区广泛推广应用。