SK双组分聚脲在察尔森水库除险加固工程中的应用

刘国忠

（松辽委水文局黑龙江中游中心，黑龙江佳木斯156400）

1 概况

察尔森水库位于嫩江支流洮儿河中游内蒙古科尔沁右翼前旗境内，距乌兰浩特市32 km，是一座以灌溉、防洪为主，结合发电、养鱼、旅游等综合利用的大（1））型水利枢纽，水库总库容12.53×108m3。水库主要建筑物为大坝、溢洪道、泄洪洞、电站。水库于1973年开工建设，1990年投入运行。通过多年的运行，工程存在诸多安全隐患，2011年6月，被鉴定为三类坝，2015年开始除险加固。现场普查发现，由于多年运行，泄洪洞进水口拦污栅轨道斜坡混凝土冻融剥蚀严重，部分位置钢筋外露，特别是水位变化区的混凝土，冻融剥蚀破坏相对严重。为了保证工程安全运行，提高泄洪洞进水口拦污栅斜坡混凝土的耐久性，保证其安全运行和发挥正常效益，利用水库除险加固的机会，对进水口水位变化区混凝土表面进行防护处理是非常必要的。

2 混凝土表面缺陷处理方案确定

根据察尔森水库泄洪洞进口混凝土建筑物存在的问题，经现场探勘分析，混凝土表面存在的问题主要原因是察尔森水库为多年调节水库，水位变幅较大，水库地处东北高寒地区，冬季漫长寒冷，混凝土建筑物冻害严重。为彻底解决进水口混凝土建筑物存在的问题，参考类似工程处理经验，决定先采用聚合物水泥砂浆对冻融剥蚀的混凝土破坏面进行处理，对混凝土结构缝、施工缝等进行表面止水处理，然后采用SK双组份慢反应聚脲对进水口闸门斜坡混凝土进行表面防护处理。

3 主要处理工艺

由于多年水位变化区冻融剥蚀，从现场踏勘可知，泄洪洞进口建筑物混凝土冻融剥蚀破坏严重，原混凝土浇筑平整面差，因此，在修复工艺选择时采用混凝土聚合物砂浆修补施工、建筑物结构缝的防护施工、表面SK双组份慢反应聚脲防护施工等三部分组成，如遇有深层贯穿裂缝时可先进行化学灌浆，然后再进行表面处理。

3.1 混凝土冻融剥蚀面处理

泄洪洞进口混凝土冻融剥蚀面的修复施工具体工艺程序按照清除剥蚀混凝土→钢筋除锈→基层处理→聚合物水泥砂浆施工→养护等顺序进行。首先清除混凝土剥蚀破坏的混凝土基层，露出新鲜坚固的基面，对基层表面采用高压水进行清洗，表面不得有浮尘或积水。出露的钢筋如发生锈蚀，首先进行除锈处理，然后涂刷聚合物砂浆界面剂，界面剂涂刷应薄而均匀，不能有漏刷、厚刷、流淌，坑洼地方不能有积液。涂刷后立刻摊铺聚合物水泥砂浆，要求施工后表面平整、光洁，施工结束后再在聚合物砂浆表面覆盖一层塑料薄膜，进行保湿养护7 d，在阳光直射或风口部位，应注意遮阳、保温，温度较高时适时进行洒水养护。

3.2 混凝土伸缩缝处理

为保证泄洪洞进水口建筑物表面防护的整体效果，对进水口混凝土伸缩缝或结构缝进行表面止水防护处理。人工将伸缩缝内原有填充物清理干净，并对伸缩缝进行打磨，清除缝面杂物并清洗干净后对伸缩缝或结构缝两侧进行打磨处理，打磨宽度以伸缩缝为中心，缝宽40 cm。然后在伸缩缝内嵌填柔性聚氨酯密封胶，要求填缝饱满、顺直，再涂刷潮湿性界面剂，待界面剂表面干燥后，刮涂SK双组份慢反应聚脲并敷设10 cm宽的胎基布，涂层宽300 mm、平均厚度不小于3 mm（要求中间厚、两侧薄）。施工结束，涂层表面48 h严禁过水，并进行常温养护。

3.3 涂刷SK双组份慢反应聚脲

SK双组份慢反应聚脲涂刷是整个建筑物便面处理的最关键工序，通常按照混凝土表面清理打磨、清洗、专用腻子修补孔洞、涂刷底涂、刮涂SK双组份慢反应聚脲、养护的步骤来完成。

聚脲刮涂前用角磨机对面板混凝土表面进行打磨，用高压水枪冲洗表面的灰尘、浮渣，待水分完全挥发、表面干爽后，对混凝土表面局部孔洞用高强找平腻子填补，腻子要不流淌，并且与混凝土粘结良好，待腻子固化后（要求混凝土表明平整、坚固、无孔洞），在混凝土表面涂刷专用潮湿面界面剂，涂刷厚度要求薄而均匀，无漏涂现象。待界面剂表面干爽后，进行人工大面积刮涂SK双组份慢反应聚脲，刮涂2～3遍，涂刷厚2～3 mm。在涂刷施工过程中，如果遭遇到大风和下雨，必须立刻停止施工，用帆布等防护材料对聚脲涂层进行遮盖保护，待雨停后，擦干净SK双组份慢反应聚脲涂层上的附着物后再进行继续施工。聚脲涂刷完工后，24 h内尽量不要有水浸泡，常温养护7 d即可。

4 主要材料性能

表面处理主要以双组份慢反应聚脲、聚合物水泥砂浆为主，材料性能直接影响处理后的质量和表面耐久性，一般在材料选择时需要选用优质、高性能的材料，以达到建筑物表面处理的目的，彻底处理建筑物表面的缺陷。

4.1 防护材料性能

SK双组份慢反应聚脲防护材料是针对水利水电工程的应用特点，研发的新型改性的以仲胺基树脂为A组份主剂，以脂肪族多异氰酸酯为B组份，添加小部分的其他助剂和颜料，是一种新型脂肪族、慢反应、高性能的双组份聚脲涂层材料。在实际施工时，按比例混合后即可进行刮涂或者喷涂施工。SK双组份慢固化聚脲施工活化期在1～2 h之间，具有优异的力学性能和耐候能力，柔韧性好，抗冲磨性能好，与基面附着力强，不泛黄不褪色，可低温固化，受外界温湿度影响小，适用于水工建筑物的各类表面防护处理，是一种被广泛使用的新型复合建筑材料，其主要性见表1。

4.2 优点

SK双组份慢固化聚脲综合了传统双组份喷涂聚脲和单组份刮涂聚脲的优点：具有材料配方灵活可调，可以按照工程实际的要求，设计制备出性能不同的涂料配方体系，以满足不同场合的使用需求；双组份自固化，受外界环境温湿度的影响小，固化速度慢，与基础混凝土浸润性好，与基面附着力强；优异的力学性能，其力学性能与目前常用的聚脲涂层材料性能相当，防渗、抗冲磨效果好，耐老化性能优异；材料为脂肪族，耐紫外线老化性能优良，暴露使用不变色、不粉化；防化学腐蚀性能优异，可耐受水、酸、碱、盐、油等介质的侵蚀；环保无毒，施工工艺简便，既可人工刮涂，也可机械喷涂施工，施工厚度宽泛，可从几十个μm到800 μm，满足不同工程应用的需要；优良的低温施工性能，可在零下-40℃条件下，材料仍为柔性，被广泛应用于国内很多工程中。

表1 SK双组份慢反应聚脲防护材料性能指标

4.3 聚合物水泥砂浆

聚合物水泥砂浆是通过向水泥砂浆掺加聚合物乳胶改性而制成的一类有机无机复合材料。主要是由于聚合物的掺入引起了水泥砂浆微观及亚微观结构的改变，从而对水泥砂浆各方面的性能起到改善作用。聚合物砂浆主要用于处理建筑物表面剥蚀和坑洼缺陷，为SK双组份聚脲涂刷创造良好的基面，以保证聚脲涂刷均匀，从而达到外观平整、光洁的目的，是SK双组份聚脲的良好配合材料，其主要性能指标见表2。

5 结论

采用SK双组份慢反应聚脲防护材料，对察尔森水库除险加固工程泄洪洞进口混凝土建筑物表面缺陷（冻融剥蚀、蜂窝、麻面等）进行处理，取得了良好效果，水位变化区经冻融检验完好，可得出如下结论：

1）SK双组份慢反应聚脲的固化慢，力学性能和耐候能力优异，柔韧性好、抗冲磨、抗冻性能好，与基面附着力强，不泛黄不褪色、可低温固化，受外界温湿度影响小等特点，适合不同地区各类水利工程建筑物表面防护处理，是一种优良的混凝土表面处理复合建筑材料。

表2 聚合物水泥砂浆性能指标

2）SK双组份慢固化聚脲材料配方灵活，受外界环境温湿度的影响小，可在零下-40℃条件下施工，能够与基础混凝土良好结合，与混凝土基面附着力强，具有良好防渗、抗冲磨、抗冻效果好，环保无毒。

3）该材料施工工艺简便，既可人工刮涂，也可机械喷涂施工，可满足不同工程应用的需要，施工材料、设备占地面积小，施工组织设计简单，便于应用于不同环境、不同地区，是一种现代、简单、环保、性能优良复合建筑材料，通过在察尔森水库除险加固工程中成功应用，可为东北高寒地区类似建筑物处理提供实例参考。