SK 手刮聚脲在潘家口大壩上游面缺陷修補及防滲處理中的應(yīng)用

張云歧

（河北省唐山市遷西縣海委引灤工程管理局,河北 遷西 064300）

1 工程概況

潘家口水庫主壩位于灤河干流上,主壩為底寬縫混凝土重力壩。庫容29.3 億m3,最大壩高107.5 m,壩頂長1039 m,壩頂寬7 m,共分56 個壩段,1～18 和45～56 壩段為擋水壩段；19～22 為電站壩段；31～32 為底孔壩段；23～30 和33～44 是溢流壩段, 建在大壩的中部, 共設(shè)18 孔溢洪道。工程于1975 年元月開工,1980 年開始蓄水,1985 年竣工,1988 年通過國家驗收。

2 大壩缺陷及滲漏原因調(diào)查分析

2018 年12 月工程檢查中發(fā)現(xiàn),185 m 高程廊道40、41壩段排水管排水量開始增大, 202 廊道41 壩段上游側(cè)2 個揚壓孔向上返水。通過觀察及監(jiān)測發(fā)現(xiàn),漏水主要發(fā)生在每年1 月～3 月 ,而 5 月～11 月基本不漏。2020 年3 月發(fā)現(xiàn)48～51壩段下游面分別在210.0 m、216.0 m 及221.0 m 高程出現(xiàn)滲水,壩前工程檢查發(fā)現(xiàn)48～51 四個壩段均存在貫穿于整個壩段的水平施工冷縫。經(jīng)復(fù)查施工期缺陷資料及裂縫處理記錄發(fā)現(xiàn),40、41、48～51 壩段在施工期由于混凝土澆筑質(zhì)量問題,在不同高程滲水處均存在澆筑層層面,形成貫穿于整個壩段的水平施工冷縫共8 條。其中已處理過的40（1997 年處理）、41（2007 年處理）壩段的水平施工冷縫修補材料已老化、脫落再次導(dǎo)致壩內(nèi)漏水量明顯異常。

橫縫漏水時間多發(fā)生在每年的11 月～12 月到次年的4 月～5 月,有逐年增多的趨勢。經(jīng)分析產(chǎn)生橫縫漏水的原因是止水失效,其主要原因是止水處混凝土質(zhì)量澆筑不好,大骨料集中在橫縫兩側(cè),局部混凝土不密實,有蜂窩,埋設(shè)時凹曲部位沒有位于橫縫中間,銅片隨橫縫開度伸縮變化變松動或被拉斷,使銅片止水失效。

3 大壩裂縫滲漏處理

大壩裂縫滲漏處理包括防水堵漏和補強加固兩個方面,處理的基本原則是“上截下排”。本次施工對40、41、48～51 壩段混凝土水平施工冷縫、豎向裂縫及相鄰壩體橫縫滲漏主要采取迎水面封堵的方法,為防止橫縫繞滲,同時封堵相鄰的兩條橫縫端頭。采用表面SK 手刮聚脲、高彈性聚脲砂漿及橫縫采用高強聚氨酯灌漿材料進行化學(xué)灌漿進行防滲處理。

3.1 大壩水平施工冷縫、橫縫

3.1.1水平施工冷縫、橫縫處理方案

（1）水平施工冷縫處理：①剔除所有水平施工冷縫表面的舊橡膠板,及 V 型槽內(nèi)的全部塑性填料；②40 和41 壩段194 m、197 m 高程：沿水平施工冷縫混凝土表面兩側(cè),寬度為110 cm（大于原施工冷縫表面錨貼的橡膠板）,上下兩邊打磨成倒三角形,深度為 3 mm（見圖1）；與水平縫相交的橫縫上下打磨 240 cm,寬度為 80 cm（大于原粘貼的橡膠板,圖 2）；③ 50 和 51 壩段209 m、210 m 高程：沿水平施工冷縫混凝土表面兩側(cè),寬度為 100 cm（未處理過）,上下兩邊打磨成倒三角形,深度為 3 mm；④ 48～51 壩段216 m 高程：沿水平施工冷縫混凝土表面兩側(cè),寬度為 40 cm（未處理過）,上下兩邊打磨成倒三角形,深度為 3 mm；⑤打磨、清洗水平施工冷縫混凝土V 型槽兩側(cè)；⑥用高強膩子封堵混凝土表面缺陷,固化后再次打磨、清洗；⑦V 型槽兩側(cè)涂刷底涂,用GB 塑性填料充填V 型槽。

圖1 大壩上游面水平施工冷縫防滲施工圖

圖2 大壩上游面橫縫防滲施工圖

（2）橫縫處理：①橫縫處理是沿橫縫開槽（2 cm×3 cm）,槽內(nèi)嵌填高彈性聚脲砂漿；②高彈性聚脲砂漿固化后,沿橫縫兩側(cè)打灌漿孔,孔深不能超過橫縫內(nèi)部的止水帶,采用高強聚氨酯灌漿材料進行化學(xué)灌漿。

（3）涂刷界面劑、SK 手刮聚脲：水平施工冷縫上下各0.5 m 與相交的橫縫上下各1.2 m,寬0.8 m 范圍內(nèi)混凝土表面涂刷界面劑,界面劑表干后分層涂刷SK 手刮聚脲,聚脲中間粘貼50 cm 寬的胎基布,水平施工冷縫及橫縫中部聚脲厚度大于4 mm,兩側(cè)聚脲厚度大于3 cm。

3.1.2水平施工冷縫、橫縫處理施工技術(shù)要求

（1）水平施工冷縫的上下邊緣應(yīng)打磨成倒三角形,邊緣深度為3 mm。SK 手刮聚脲兩遍后,聚脲與大壩混凝土之間的邊緣應(yīng)封閉,并使用柔性涂層與混凝土平滑過渡。

（2）保證橫縫部位涂層厚度大于4 mm。

（3）涂刷均勻,涂刷一次成型,不要來回涂,防止出現(xiàn)小包。

（4）界面劑涂刷寬度大于聚脲寬度[1]。

3.2 豎向裂縫處理方案

在處理水平施工冷縫及橫縫過程中,為進一步實現(xiàn)防滲作用,對明顯的混凝土裂縫進行表面封閉處理。施工方案如下：

（1）用電錘鑿除大壩混凝土豎向裂縫（舊縫）表面的環(huán)氧玻璃絲布及橡皮板；

（2）用磨光機沿豎縫兩邊進行打磨,打磨寬度為 25 cm,兩側(cè)邊緣打磨為倒三角型,深度約2 cm～3 mm；

（3）用電錘沿裂縫部位表面開方形槽,深度大于 2 cm、寬 4 cm；

（4）清洗、烘干后,槽內(nèi)涂刷潮濕面界面劑,界面劑表干后回填高彈性砂漿；

（5）待裂縫槽內(nèi)砂漿凝固后,必須在混凝土表面涂刷界面劑,界面劑必須均勻,不得漏涂,涂刷寬度必須大于20 cm；

（6）界面劑表面呈現(xiàn)不拉絲狀態(tài)時,涂上第一遍寬度為20 cm 的聚脲,表面干燥后,涂刷第二遍聚脲同時粘貼20 cm寬胎基布,均勻涂刷4 遍,SK 手刮聚脲涂層厚度要求不小于4 mm。涂刷一次成型,不允許出現(xiàn)鼓包[2]。

4 主要材料性能

4.1 SK 手刮聚脲

在處理潘家口大壩上游面混凝土缺陷時,使用防滲型SK手刮聚脲作為涂層粘合材料,該材料具有良好的抗紫外線和耐日曬性能,低溫柔韌性為-45℃,能承受低溫混凝土斷裂引起的變形而不滲漏。其主要特點：①材料為脂肪族,耐老化,不變色；②無毒,符合環(huán)保要求；③具有較強的抗?jié)B透、抗磨損能力；④強度高、伸長率高,與基礎(chǔ)混凝土粘結(jié)性好；⑤耐老化,耐腐蝕,抗凍性好；⑥封閉混凝土水平施工冷縫、橫縫及豎向裂縫表面時,可用復(fù)合胎基布加固；⑦局部缺陷修補采用同一種材料,施工簡單,便于推廣。

4.2 高彈性砂漿

采用高彈性砂漿材料對橫縫縫內(nèi)進行嵌縫修補。該修補材料抗壓強度高,硬化快,附著力好。它具有優(yōu)良的彈性,其彈性模量比普通砂漿低1000 倍左右。根據(jù)該比例,其最大牽引率約為10%～30%,壓縮50%后可完全恢復(fù)。因此,它具有良好的抗拉強度和變形能力,在修復(fù)薄層混凝土缺陷方面具有一定的優(yōu)勢。

4.3 聚氨酯灌漿材料

橫縫化學(xué)灌漿材料采用LW 和HW 混合漿液,該材料具有可灌性好、遇水膨脹、強度較高的特性,灌漿現(xiàn)場條件可以方便調(diào)整配比。

4.4 界面劑

聚脲涂層和混凝土基面底涂是中國水利科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)材料所研制的一種特殊的潮濕型專用界面劑BE,是一種固含量為100%的環(huán)氧底漆,底漆涂在飽和水面或者干燥表面,附著力好。BE 潮濕型界面劑固化時間一般在涂刷后3 h～5 h 以上,干表面的粘結(jié)力略高于潮濕面,粘結(jié)力大于2.5 MPa。

4.5 GB 塑性填料

塑性填料選擇 GB 塑性填料,是以氯化丁基橡膠為主要成分,經(jīng)混煉加工而成的止水材料,具有很好的耐化學(xué)性和耐老化性,并且有極強的變形性和自粘接性。

5 處理效果分析

在處理前2019 年2 月1 日,其中最大漏水量為40 壩段（28.2 L/min）,自2021 年6 月處理以后,40 壩段無漏水,41、48～51 壩段無漏水,達到了預(yù)想目的,水平施工冷縫、橫縫及豎縫采用整體防滲處理后,說明封堵效果良好。

6 結(jié)語

潘家口大壩上游面缺陷導(dǎo)致廊道滲漏問題一直是我們在工程管理中考慮的問題,為解決這一問題,采取了多種方法和措施,但沒有取得明顯的抗?jié)B效果,結(jié)合大壩實際情況,采用SK 手刮聚脲對大壩上游面混凝土缺陷進行整體防滲處理,處理效果明顯,起到了止水防滲的作用,該材料不僅與混凝土粘接牢固,而且通過柔性防滲處理技術(shù),達到防止裂縫、變形和滲透的目的,處理效果明顯,在混凝土大壩缺陷及防滲方面有著廣泛的應(yīng)用前景。