CW系水免疫納米聚脲防護(hù)修補(bǔ)材料與配套技術(shù)

策劃編輯 唐湘茜 李珍 邵曉妹 陳亮

成果概況

CW系水免疫納米聚脲防護(hù)修補(bǔ)材料與配套技術(shù)系長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院主要針對(duì)三峽“千年工程”而研發(fā)，結(jié)合西部高寒地區(qū)水利水電工程環(huán)境晝夜溫差大，混凝土結(jié)構(gòu)縫開(kāi)度隨氣溫超幅變化，要求潮濕和明水環(huán)境下粘結(jié)強(qiáng)度高，基面附著力強(qiáng)等技術(shù)難題，以脂肪族聚脲原料為基材，通過(guò)添加納米材料以及各種助劑制備而成的一種水免疫納米聚脲防護(hù)修補(bǔ)材料。

該材料以精準(zhǔn)設(shè)計(jì)分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)分子結(jié)構(gòu)調(diào)控，采用超聲波、高速分散機(jī)的物理作用與硅烷偶聯(lián)劑的化學(xué)作用相結(jié)合制備出一種高性能水工混凝土表面防護(hù)修補(bǔ)材料。其由新型脂肪族聚脲和無(wú)機(jī)納米粉體以及特殊助劑組成，在有機(jī)一無(wú)機(jī)組分的“協(xié)同效應(yīng)”與納米粒子的“納米效應(yīng)”共同作用下，引入韌性高的耐候單體基團(tuán)，使得其具有優(yōu)異的抗?jié)B、抗碳化、抗凍融及抗化學(xué)侵蝕等耐久性性能，且材料具有優(yōu)異的環(huán)保性能，施工完后涂層光滑、硬度高、平整、美觀，是一種可普遍用于水利、水電、水運(yùn)工程過(guò)水建筑物表面防護(hù)及美化處理的高性能材料。該材料具有強(qiáng)度高，耐久性優(yōu)異，干燥、潮濕和明水基面均可施工等特點(diǎn)，能顯著提高水工建筑物表面抗?jié)B、抗碳化能力。同時(shí)，該材料底層具有優(yōu)異的粘接性能和抗裂性能，而面層材料拉伸變形性能優(yōu)異，具有超幅伸縮縫適應(yīng)性，能夠適應(yīng)混凝土裂縫寬度的變化，對(duì)裂縫特別是伸縮縫具有很好的修補(bǔ)效果。

與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，該材料與混凝土潮濕基面粘結(jié)強(qiáng)度更高，在潮濕和明水條件下服役效果良好，產(chǎn)品價(jià)格較國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品相比更具優(yōu)勢(shì)。目前，該材料及處理技術(shù)獲得發(fā)明專利1項(xiàng)，實(shí)用新型專利1項(xiàng)。被列入《水利先進(jìn)實(shí)用技術(shù)重點(diǎn)推廣指導(dǎo)目錄》和《全國(guó)水利系統(tǒng)優(yōu)秀產(chǎn)品招標(biāo)重點(diǎn)推薦目錄》，獲得水利先進(jìn)實(shí)用技術(shù)推廣證書(shū)。

技術(shù)創(chuàng)新

CW系水免疫納米聚脲有耐腐蝕、抗凍融、綠色環(huán)保、力學(xué)性能良好等優(yōu)異性能

該材料固含量≥98%，拉伸強(qiáng)度≥10 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率≥300%，粘結(jié)強(qiáng)度≥3.0 MPa，抗沖磨（磨損率，72h）≤0 5%，且涂層具有不透水性。環(huán)保性能指標(biāo)按照J(rèn)C/T 1066-2008《建筑防水涂料中有害物限量》測(cè)試均達(dá)到環(huán)保要求。

CW系水免疫納米聚脲材料底層具有優(yōu)異的粘接抗裂性能，面層材料具有超幅伸縮縫適應(yīng)性

底材適應(yīng)性好、涂膜強(qiáng)度高、柔韌性好、耐磨損、耐穿刺、耐撕裂、抗沖擊、耐腐蝕等顯著優(yōu)勢(shì)，將聚厭表面涂層防滲體系和嵌縫材料防滲體系有效結(jié)合形成組合型防滲體系，表面涂層防滲體系是適合于低水壓和裂縫產(chǎn)生及擴(kuò)展工況的止水結(jié)構(gòu)，嵌縫材料防滲體系適合于更高水壓工況的止水結(jié)構(gòu)，組合型防滲體系是針對(duì)具有伸縮縫變形和離水壓的工況，同時(shí)具有阻止繞滲及抗沖磨作用，有效克服了傳統(tǒng)柔性防水涂料的諸多缺陷。

CW系水免疫納米聚脲材料對(duì)溫度適應(yīng)性高，觸變性佳

該材料對(duì)施工環(huán)境的溫度和濕度不敏感，能夠適應(yīng)高寒與極熱環(huán)境的施工要求，此特性將材料的應(yīng)用區(qū)域拓展至西部高寒地區(qū)和赤道熱帶地區(qū)。擁有良好的觸變性，施工效率高、立面厚涂不流掛，保證了材料飾面效果不受涂刷能力影響而降低。

CW系水免疫納米聚脲材料材料耐久性強(qiáng)

將抗老化助劑引入聚脲高分子體系中，使涂層在運(yùn)行期間會(huì)受到光降解和水降解的影響而延緩老化，力學(xué)性能在十年服役期內(nèi)未發(fā)生明顯變化，保持有效的力學(xué)性能的時(shí)間與結(jié)構(gòu)的耐久性。

推廣應(yīng)用

1.成果在三峽工程、南水北調(diào)中線工程、丹江口大壩、天福廟水庫(kù)及尚家河水庫(kù)等多個(gè)重點(diǎn)水利水電工程得到成功應(yīng)用，均獲得良好效果，取得了重大社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2.成果擁有單位保障了多個(gè)國(guó)家重點(diǎn)工程安全運(yùn)行和工程效益發(fā)揮，研發(fā)了系列新材料和施工新工藝，解決了過(guò)水條件下防滲抗裂的技術(shù)難題，推動(dòng)了學(xué)科發(fā)展i形成了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)了一批工程技術(shù)人才。成果適用于水工過(guò)水建筑物大壩溢流面、溢洪道、水工隧洞、水利渠道邊坡及襯砌等的表面缺陷修補(bǔ)及抗沖磨防護(hù)：也可推廣到市政、交通、鐵路等其它混凝土表面防滲、抗裂、抗沖刷修補(bǔ)與防護(hù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。