CN105350491A - 一种高海拔地区大坝上游面防渗涂料及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种高海拔地区大坝上游面防渗涂料及其施工方法，其特征在于：所述涂料用于无缝的普通混凝土表面为高弹性改性环氧树脂胶泥，厚度为1mm左右；用于结构缝、伸缩缝、施工缝及其他裂缝部位防渗涂料为底层、中层和面层组成：其中所述底层涂料为厚度0.1～0.2mm左右的低粘度环氧树脂，所述中层为厚度0.5mm的增韧布，所述面层涂料为厚度0.5～1.0mm的纳米改性的聚天冬氨酸酯聚脲。本发明是一种经济实用的防渗涂层材料体系，具有良好的防渗性能的同时具有较好的在高海拔地区特殊恶劣环境中的适应性，对水利工程安全服役有极为重要的作用。

Description

一种高海拔地区大坝上游面防渗涂料及其施工方法

技术领域

本发明属于大坝混凝土表面防渗涂料领域，具体是指一种在高海拔地区特殊环境条件下，在大坝上游面涂刷使用的混凝土表面防渗涂料及其施工方法。

背景技术

我国高海拔地区，如西藏、新疆等地区蕴藏着丰富的水电资源，但其开发利用率仅为0.45％左右，西藏自治区中长期规划期间解决西藏工程性缺电、缺水问题，拟投入大量资金进行大中型骨干水电水利工程建设，该地区的水电开发是我国未来的重点。由于这些高海拔地区水工建筑物处于低气压、温差大、辐照高等特殊恶劣的气候环境下，施工过程中及施工后极易造成混凝土裂缝、施工缝、结构缝、层间缝等部位达不到防渗要求而出现渗漏现象,对水工建筑物安全造成极为不利的影响。

高海拔地区气候干燥、阳光充足、紫外线强烈、昼夜温差和年温差大，温度骤变频繁，这使得水工混凝土极易产生裂缝，同时这些地区处于地质活跃区，地震、滑坡等地质灾害频发，使得混凝土产生的裂缝较多，且多为活缝，变形频繁、变形量大。大坝等挡水建筑物运行时，上游库水极易渗入裂缝，加上气温骤变频繁，造成裂缝区域混凝土冻融频繁，加速水工建筑物冻融破坏的发生；对于水工钢筋混凝土结构物，由于渗漏还会加速钢筋的锈蚀等。而且这些病害会与渗漏形成连锁反应和恶性循环，从而使水工混凝土的耐久性受到严重的影响，导致水工建筑物寿命显著下降，对工程安全运行造成极为不利的影响，甚至有溃坝等极端安全事故发生。

因此，发明一种经济实用的防渗涂层材料体系，具有良好的防渗性能的同时具有较好的在高海拔地区特殊恶劣环境中的适应性，对水利工程安全服役有极为重要的作用。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足，提供一种适合在高海拔地区特殊恶劣的气候环境下，即低压缺氧、气候干燥、辐照强烈、昼夜温差和年温差大，以及地震频发等地质条件，在大坝上游面涂刷使用的混凝土表面防渗涂料，具有良好的防渗性能的同时具有较好的在高海拔地区特殊恶劣环境中的适应性，对水利工程安全服役具有极为重要的作用。

本发明提供的技术方案是：

一种高海拔地区大坝上游面防渗涂料，其特征是：所述涂料用于无缝的普通混凝土表面为高弹性改性环氧树脂胶泥，厚度为1mm左右；用于结构缝、伸缩缝、施工缝及其他裂缝部位防渗涂料为底层、中层和面层组成：其中所述底层涂料为厚度0.1～0.2mm左右的低粘度环氧树脂，所述中层为厚度0.5mm的增韧布，所述面层涂料为厚度0.5～1.0mm的纳米改性的聚天冬氨酸酯聚脲；

所述的高弹性改性环氧树脂胶泥，其组成是A、B双组份组成，其中A组分是由重量百分数为30～50％的双酚A环氧树脂，20～30％的硅微粉，10～20％的稀释剂，3～5％的纳米弹性颗粒混合组成；B组分为二元胺或多元胺类固化剂，其中A组分与B组分的重量比为10:3。

所述纳米弹性颗粒为采用纳米研磨机制备的平均粒径小于1000nm的弹性橡胶。所述裂缝部位防渗涂料的底层涂料为低粘度环氧树脂，其粘度为500～1000mPas，表干时间1h～2h，固化时间0.5h～2h。所述中层增韧布，为碳纤维布、胎基布、尼龙布中的一种。

一种高海拔地区大坝上游面防渗涂料的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

A.对大坝混凝土基面进行清洗和干燥处理；

B.在裂缝部位往缝宽方向延伸各20cm，涂刷低粘度环氧树脂并使其厚度达到0.1～0.2mm；

C.底层低粘度环氧树脂表干前，在其上贴一层增韧布；

D.在增韧布表面涂刷纳米材料改性的聚天冬氨酸酯聚脲2～3次，厚度达0.5～1mm；

E.在剩余普通混凝土表面，涂刷高弹性改性环氧胶泥，涂刷各种裂缝以外所有区域，并与上述裂缝涂刷区域进行5～10cm的有效搭接。

高海拔地区气候干燥、阳光充足、紫外线强烈、昼夜温差和年温差大，温度骤变频繁，这使得水工混凝土极易产生裂缝，同时这些地区处于地质活跃区，地震、滑坡等地质灾害频发，使得混凝土产生的裂缝较多，且多为活缝，变形频繁、变形量大。大坝等挡水建筑物运行时，上游库水极易渗入裂缝，加上气温骤降频繁，造成裂缝区域混凝土冻融频繁，加速水工建筑物冻融破坏的发生；对于水工钢筋混凝土结构物，由于渗漏还会加速钢筋的锈蚀等。而且这些病害会与渗漏形成连锁反应和恶性循环，从而使水工混凝土的耐久性受到严重的影响，导致水工建筑物寿命显著下降，对工程安全运行造成极为不利的影响，甚至有溃坝等极端安全事故发生。

本发明是一种经济实用的防渗涂层材料体系，具有良好的防渗性能的同时具有较好的在高海拔地区特殊恶劣环境中的适应性，对水利工程安全服役有极为重要的作用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

本发明所述的一种高海拔地区大坝上游面防渗涂料，其特征是：所述涂料用于无缝的普通混凝土表面为高弹性改性环氧树脂胶泥，厚度为1mm左右；用于结构缝、伸缩缝、施工缝及其他裂缝部位防渗涂料为底层、中层和面层组成：其中所述底层涂料为厚度0.1～0.2mm左右的低粘度环氧树脂，所述中层为厚度0.5mm的增韧布，所述面层涂料为厚度0.5～1.0mm的纳米改性的聚天冬氨酸酯聚脲；

所述的高弹性改性环氧树脂胶泥，其组成是A、B双组份组成，其中A组分是由重量百分数为30～50％的双酚A环氧树脂，20～30％的硅微粉，10～20％的稀释剂，3～5％的纳米弹性颗粒混合组成；B组分为二元胺或多元胺类固化剂，其中A组分与B组分的重量比为10:3。

所述纳米弹性颗粒为采用纳米研磨机制备的平均粒径小于1000nm的弹性橡胶。所述裂缝部位防渗涂料的底层涂料为低粘度环氧树脂，其粘度为500～1000mPas，表干时间1h～2h，固化时间0.5h～2h。所述中层增韧布，为碳纤维布、胎基布、尼龙布中的一种。

一种高海拔地区大坝上游面防渗涂料的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

A.对大坝混凝土基面进行清洗和干燥处理；

B.在裂缝部位往缝宽方向延伸各20cm，涂刷低粘度环氧树脂并使其厚度达到0.1～0.2mm；

C.底层低粘度环氧树脂表干前，在其上贴一层增韧布；

D.在增韧布表面涂刷纳米材料改性的聚天冬氨酸酯聚脲2～3次，厚度达0.5～1mm；

E.在剩余普通混凝土表面，涂刷高弹性改性环氧胶泥，涂刷各种裂缝以外所有区域，并与上述裂缝涂刷区域进行5～10cm的有效搭接。

实施例1、雅鲁藏布江中游某电站上游防渗涂层施工

本发明的材料及工艺在雅鲁藏布江中游某水电站上游坝面防渗中进行应用。该水电站为常态混凝土重力坝，工程坝址海拔高，气候干燥，冬季严寒，且日温差较大，工程常年施工，未进行冬歇，混凝土浇筑可能存在缺陷。为提高大坝挡水建筑物抗渗水平，设计要求在大坝蓄水前对上游一定高程范围内的混凝土进行防渗涂层防护。

采用本发明的材料及配套施工工艺开展了上游防渗涂层施工论证工作。对于大坝上游面存在的结构缝、伸缩缝、施工缝及其他裂缝部位施工处理，其方法为：对大坝混凝土基面进行打磨、清洗和干燥处理后，首先在裂缝部位往缝宽方向延伸各20cm，批刮低粘度环氧树脂0.2mm；底层低粘度环氧树脂表干前贴一层碳纤维增强增韧布；最后在增韧布表面涂刷纳米材料改性的聚天冬氨酸酯聚脲2～3次，厚度0.7～1.0mm。大坝表面其他部位的施工方法为：打磨清洗混凝土表面，待表面干燥后刮涂高弹性改性环氧胶泥，涂刷各种裂缝以外所有区域，并与上述裂缝处理区域进行5～10cm宽度的有效搭接。

现场检测发现：该防渗涂层固化后可以抵抗4.0MPa以上高压水垂直涂层面持续10min冲击，未出现冲蚀、剥落及开裂等破损；可抵抗压力1.2MPa以上的静水压抗渗检测；快速冻融循环检测显示200个冻融循环后涂层完好，与基底混凝土粘接牢固，试件动弹模损失小于5％，无质量损失。

实施例2、西藏年楚河上游某水利枢纽溢流侧堰抗渗涂层示范施工

本发明的材料及施工工艺在西藏年楚河上游某水利枢纽溢流侧堰混凝土抗冻抗渗修补防护中开展了示范性施工。该枢纽以灌溉、发电为主，兼有防洪、旅游等综合效益，工程规模为大(Ⅱ)型，水库库容为1.55亿m3，兴利库容0.83亿m3，建成后有效灌溉面积45万亩，水电站装机容量为2万kW，设计年平均发电量为0.61亿度。工程于1999年底下闸蓄水发电，大坝为黏土心墙堆石坝，坝顶高程4260m，冬季严寒，大坝服役15年，心墙堆石坝运行良好，但泄洪隧洞、引水隧洞混凝土结构局部冻融破坏较严重，迫切需要开展防渗及抗冻修补防护。

采用本发明的材料及配套施工工艺开展了溢流堰混凝土抗渗防冻示范性施工。对于大坝上游面存在的结构缝、伸缩缝、施工缝及其他裂缝部位施工处理，其方法为：对大坝混凝土基面进行打磨、清洗和干燥处理后，首先沿裂缝方向在裂缝两侧各20cm范围刮涂低粘度环氧树脂0.2mm；底层低粘度环氧树脂表干前贴一层碳纤维增强增韧布；最后在增韧布表面涂刷纳米材料改性的聚天冬氨酸酯聚脲2～3次，厚度0.7～1.0mm。其他部位混凝土表面的施工方法为：打磨清洗混凝土表面，待表面干燥后刮涂高弹性改性环氧胶泥，涂刷各种裂缝以外所有区域，并与上述裂缝处理区域进行5～10cm宽度的有效搭接。

西藏年楚河上游某水利枢纽溢流侧堰抗渗涂层经过一个汛期的运行，各方面检测结果显示其效果良好，涂层未见破损、脱落，起到了很好的防渗和抗冲效果。

实施例3、西藏满拉灌区渠道防渗涂层试验施工

西藏满拉灌区位于雅鲁藏布江上游年楚河流域，灌区控制着满拉水库下游至年楚河河口两岸可自流和提水灌溉的土地，总控制面积达53万亩，设计灌溉面积42.68万亩。灌区共建设有十一条渠系，有大量渠道及提水建筑物。由于灌区所处海拔高，冬季严寒，部分混凝土渠道出现不同程度的冻害和渗漏，对渠道健康运行是严重危害。

采用本发明的材料及施工工艺对渠道进行抗冻和抗渗防护试验，同时也对增加渠道混凝土表面强度和降低过水糙率有很大益处。渠道表面的防护试验方法为：对于渠道存在的结构缝和其他裂缝部位先混凝土基面进行打磨、清洗和干燥处理后，首先沿裂缝方向在裂缝两侧各15cm范围刮涂低粘度环氧树脂0.2mm；底层低粘度环氧树脂表干前贴一层胎基布；最后在胎基布表面涂刷纳米材料改性的聚天冬氨酸酯聚脲2～3次，厚度0.7～1.0mm。渠道其他部位混凝土表面的施工方法为：打磨清洗混凝土表面，待表面干燥后刮涂高弹性改性环氧胶泥，涂刷各种裂缝以外所有区域，并与上述裂缝处理区域进行5～10cm宽度的有效搭接。

经过一年多的运行，采用本发明的材料及施工工艺对渠道进行抗冻和抗渗防护效果明显，渠道混凝土未见冻融破坏，外观良好；结构缝封闭较好，未见渗漏点；其他裂缝的修补达到设计要求，与混凝土基面粘接强度3.0MPa以上。

高海拔地区气候干燥、阳光充足、紫外线强烈、昼夜温差和年温差大，温度骤变频繁，这使得水工混凝土极易产生裂缝，同时这些地区处于地质活跃区，地震、滑坡等地质灾害频发，使得混凝土产生的裂缝较多，且多为活缝，变形频繁、变形量大。大坝等挡水建筑物运行时，上游库水极易渗入裂缝，加上气温骤降频繁，造成裂缝区域混凝土冻融频繁，加速水工建筑物冻融破坏的发生；对于水工钢筋混凝土结构物，由于渗漏还会加速钢筋的锈蚀等。而且这些病害会与渗漏形成连锁反应和恶性循环，从而使水工混凝土的耐久性受到严重的影响，导致水工建筑物寿命显著下降，对工程安全运行造成极为不利的影响，甚至有溃坝等极端安全事故发生。

本发明是一种经济实用的防渗涂层材料体系，具有良好的防渗性能的同时具有较好的在高海拔地区特殊恶劣环境中的适应性，对水利工程安全服役有极为重要的作用。

以上所述仅为本发明的具体实施方案的详细描述，并不以此限制本发明，凡在本发明的设计思路上所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高海拔地区大坝上游面防渗涂料，其特征是：所述涂料用于无缝的普通混凝土表面为高弹性改性环氧树脂胶泥，厚度为1mm左右；用于结构缝、伸缩缝、施工缝及其他裂缝部位防渗涂料为底层、中层和面层组成：其中所述底层涂料为厚度0.1～0.2mm左右的低粘度环氧树脂，所述中层为厚度0.5mm的增韧布，所述面层涂料为厚度0.5～1.0mm的纳米改性的聚天冬氨酸酯聚脲；

所述的高弹性改性环氧树脂胶泥，其组成是A、B双组份组成，其中A组分是由重量百分数为30～50％的双酚A环氧树脂，20～30％的硅微粉，10～20％的稀释剂，3～5％的纳米弹性颗粒混合组成；B组分为二元胺或多元胺类固化剂，其中A组分与B组分的重量比为10:3。

2.根据权利要求1所述的一种高海拔地区大坝上游面防渗涂料，其特征在于：所述纳米弹性颗粒为采用纳米研磨机制备的平均粒径小于1000nm的弹性橡胶。

3.根据权利要求1所述的一种高海拔地区大坝上游面防渗涂料，其特征在于：所述裂缝部位防渗涂料的底层涂料为低粘度环氧树脂，其粘度为500～1000mPas，表干时间1h～2h，固化时间0.5h～2h。

4.根据权利要求1所述的一种高海拔地区大坝上游面防渗涂料，其特征在于：所述中层增韧布，为碳纤维布、胎基布、尼龙布中的一种。

5.一种高海拔地区大坝上游面防渗涂料的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

A.对大坝混凝土基面进行清洗和干燥处理；

B.在裂缝部位往缝宽方向延伸各20cm，涂刷低粘度环氧树脂并使其厚度达到0.1～0.2mm；

C.底层低粘度环氧树脂表干前，在其上贴一层增韧布；

D.在增韧布表面涂刷纳米材料改性的聚天冬氨酸酯聚脲2～3次，厚度达0.5～1mm；

E.在剩余普通混凝土表面，涂刷高弹性改性环氧胶泥，涂刷各种裂缝以外所有区域，并与上述裂缝涂刷区域进行5～10cm的有效搭接。