噴涂聚脲在南水北調渡槽槽身凍脹處理中的應用

張文虎

（河北省南水北調工程建設管理局，石家莊 050035）

1 前言

南水北調中線干線工程設計了大量的大型現澆三向預應力鋼筋混凝土簡支梁式渡槽，該類渡槽設計流量大，槽身多采用3孔一聯的整體式結構，槽身的跨度（最大達40m）及寬度較大，施工期較長，往往跨越2～3個冬夏；在槽身的縱向、橫向和豎向布置了大量的預應力筋，預應力筋外套波紋管，波紋管內進行真空水泥漿灌漿。由于預應力筋波紋管內灌漿不飽滿存在水體及冷卻水管排水后進行水泥漿灌漿時存在水體排不凈或灌漿不飽滿甚至沒有來得及排水等問題，導致當溫度降到0℃以下時，槽身混凝土發生凍脹破壞，內部出現質量問題，對渡槽的承載能力及耐久性產生極大影響。

2 凍脹處理方案

首先對所有凍脹裂縫采用低壓化學灌漿至灌漿飽滿。通過結構設計復核結果，根據單塊混凝土凍脹面積的大小，設計將其劃分為A、B、C 3種類型。

2.1 A型凍脹區

單塊面積小于1m2的凍脹區域定義為A型凍脹區。由于凍脹面積小，化學灌漿完成后表面采用水泥基滲透結晶型材料做防水處理。

2.2 B型凍脹區

單塊面積在1～2m2之間的定義為B型凍脹區。化學灌漿完成后，對凍脹區混凝土表面打磨深度5mm，沿凍脹裂縫區及其周邊一定非凍脹區域外貼豎向碳纖維布（單向纖維布），碳纖維布表面膠材固化后再在表面噴涂聚脲彈性體材料進行防水處理。

2.3 C型凍脹區

單塊面積大于2m2的定義為C型凍脹區。化學灌漿完成后，對凍脹區混凝土表面打磨深度20mm，在表面沿側墻縱向布置寬20cm、厚8mm的鋼板，為充分利用原對拉螺栓桿，鋼板沿側墻豎向間距為50cm，不足部分采用植筋處理，再沿渡槽凍脹裂縫區及其周邊一定非凍脹區域外貼橫向碳纖維布，最后在碳纖維表面噴涂聚脲彈性體材料進行防水處理。

3 噴涂聚脲材料

聚脲防護材料按施工方式分為手刮型和噴涂型，按防護效果分為Ⅰ型和Ⅱ型，在國內大中型水利水電工程項目中均有使用，施工效果良好。本工程采用噴涂Ⅱ型聚脲材料進行耐久性防護。

噴涂聚脲涂層是由A、B兩種組分組成，其中A組分為異氰酸酯、B組分為端氨基化合物，通過專有噴涂機快速混合反應形成噴涂涂層。

聚脲防水涂料、底涂料、涂層修補材料和層間處理劑必須進行進場檢驗，檢驗指標必須符合GB/T23446《噴涂聚脲防水涂料》的要求。

4 噴涂聚脲施工

施工現場的溫度和濕度直接影響聚脲涂料的固化，根據JGJ/T200—2010《噴涂聚脲防水工程技術規程》規定，聚脲噴涂時現場溫度不低于5℃、環境濕度不高于85%。而在施工中如現場溫度低于10℃，噴涂聚脲就不能良好地霧化，不僅浪費材料還達不到防護效果。

4.1 基面

4.1.1 混凝土

施工前先確定需要噴涂的區域，如基面平整度不滿足要求時，在施工前涂刷涂層修補劑找平；打磨區超過碳纖維布范圍不小于10cm，在聚脲噴涂的邊緣打磨深3～5mm的緩坡凹槽，以防止聚脲涂層翹邊，影響黏結強度。基面打磨完成后采用高壓空氣吹干表面粉塵，再采用丙酮或濕布清理干凈，涂抹底漆前要保持混凝土表面干燥。

4.1.2 碳纖維布

由于碳纖維布在粘貼施工時，必須要用浸漬膠完全浸透，再用刮板刮平，保證碳纖維布施工完成后表面是一層光滑的化學膠材。通過試驗，該膠材完全固化后與聚脲底涂黏結強度不到1.0MPa，達不到設計要求，因此必須對碳纖維布表面進行處理。

4.2 噴涂基面處理

對混凝土基面采用鋼絲刷或角磨機打磨混凝土表面松散混凝土及浮漿并形成毛面，基面缺陷采用整平膠或環氧膠泥進行修補，一般情況下2h后，修補材料完全固化起糨，采用高壓氣槍從上至下或從左到右反復清理，處理后的混凝土基層要堅固、平整、干凈、不松脫、不起砂、不脫層。

4.2.1 碳纖維布基面

碳纖維布是一種耐高強拉伸的補強材料，但碳纖維布本身厚0.14mm，如采用鋼絲刷或角磨機打磨，其表面固化膠材，極易破壞碳纖維布的碳絲，致使碳纖維布補強失去效果。由于碳纖維布表面的浸漬膠強度可達50MPa以上，一般方法均不能達到既不破壞碳絲又能去掉表面多余浸漬膠的效果。經過現場多次試驗，采用丙酮或酒精進行表面擦拭，但每次擦拭量不要過大。經過兩三遍的擦拭，碳纖維布表面多余浸漬膠基本軟化，表面浸漬膠軟化后要在2～3h內采用人工粗砂紙打磨，直至表面浸漬膠粗糙且平整為止。這樣處理后的基面與聚脲的黏結強度才能達到要求。

4.3 底涂施工

雙組分反應類型的底漆材料用攪拌機充分攪拌；將底漆采用滾筒均勻涂刷；待底漆充分干燥（一般不小于2h），開始聚脲噴涂；如果發生底漆被基面吸入強烈的情況，干燥之后應再次涂刷底漆。

底漆涂刷順序要求從上至下，從左至右，要多次反復涂刷，保證涂層厚度為0.4mm，且表面平整。

4.4 底涂面檢查

聚脲涂料噴涂前采用手指檢查涂刷底漆和層間黏結劑是否干燥，如達到規定時間尚出現“指黏”現場，應延后噴涂時間；如底漆和層間結合劑超過24h未能及時噴涂，應重新處理基面和涂刷底漆及層間黏結劑。

4.5 聚脲噴涂

聚脲為A、B雙組分材料，噴涂時將A、B面料溫度加熱至60℃～70℃；為保證厚度均勻，噴槍口與噴涂面保持80～100cm的垂直距離；噴涂順序自上到下，從左至右；噴涂壓力保持在1500～3000pis。

4.6 養護

噴涂完成后自然養護，7d后可進行現場拉拔試驗。如噴涂后24h內氣溫驟降，需采取外掛保溫被防護，遇下雨應采取表面防水措施，并禁止遇明水及利器刻畫。

4.7 聚脲涂層修補

由于聚脲對外部環境要求非常高，噴涂過程中如有涂層表面存在氣泡，可采用廠家配套的手刮聚脲修補。

如聚脲涂層噴涂時，局部噴涂厚度不夠，可在第一層聚脲涂層噴涂3h內進行表面補噴，如間隔時間超過3h，補噴前需在第一層涂料表面涂刷一層廠家提供的層間結合劑。

如聚脲涂層出現起鼓現象，現場可采用裁紙刀切除出現起鼓部位的聚脲防護層，聚脲切除時裁紙刀角度不應大于60°，避免裁紙刀劃傷底部碳纖維布及便于新老聚脲結合；起鼓部分聚脲切除后檢查周邊的黏結情況，如周邊聚脲與基面黏結強度不高，繼續切除，直至黏結強度較高部位。

不合格聚脲涂層切除后，采用電動砂紙百葉輪對新老部位的聚脲進行打磨，打磨寬度不小于15cm，如原噴涂聚脲厚度較厚時，打磨應從內（以切除聚脲為中心）向外打磨成緩坡，盡量不出現新老聚脲的陡坎現象。

打磨完成后對需要補噴的區域按要求涂刷聚脲底涂，新老聚脲重合的部分涂刷聚脲層間結合劑。

5 噴涂聚脲注意事項

噴涂注意事項為：①施工過程中注意防水，嚴禁在同一槽跨內同時進行聚脲噴涂與基面處理；②施工過程中，現場工作面24h設檢查人員，隨時對完成的工作面進行檢查，看是否有漏噴的地方，發現后立刻進行補噴；③聚脲底漆和層間黏結劑涂刷之前必須吹干表面粉塵后丙酮清洗基面；④聚脲的噴涂時間應在專用底漆施工后3～5h內進行，視現場溫度及濕度而定，如果間隔超過24h，在噴涂彈性防沖磨層前一天應重新施工一道底漆，然后再噴涂聚脲；⑤施工前，可以在施工區域外進行試噴涂用以控制噴涂厚度，聚脲噴涂厚度要均勻，聚脲彈性層的噴涂間隔應不大于3h，如果超過3h應涂刷層間黏結劑；⑥根據試驗，噴涂現場環境溫度宜大于10℃，相對濕度小于85%，若溫度低于10℃，濕度大于85%，不宜施工。

6 結語

通過嚴格按照規范及上述操作要求施工后，對聚脲涂層進行了現場拉拔試驗，噴涂在混凝土基面的聚脲涂料黏接強度均不小于2.5MPa，且破壞基面為混凝土；噴涂在碳纖維布表面的聚脲，黏結強度均不小于1.5MPa，達到了加固設計要求，聚脲涂層以其卓越的防水性能和與基面的黏接強度保證了渡槽缺陷加固處理的耐久性。

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