[发明专利]一种适用于水利大坝聚脲防渗涂层的保温锚固结构及施工方法

说明书

技术领域

本发明属于水利工程技术领域，特别涉及水利混凝土大坝防渗、保温、保湿技术，即一种适用于水利大坝聚脲防渗涂层的保温锚固结构及施工方法。

背景技术

大坝等大体积混凝土所产生的裂缝，绝大多数都是表面裂缝。引起表面裂缝的原因主要是干缩和温度应力。温度应力主要是由于寒潮和寒冷地区的气温年变化等外界气温变化导致大体积混凝土内外温度差的加大，从而引起的表面拉应力。所以如果采用合适和有效的保温保湿措施，会在很大程度上减少混凝土裂缝的发生，从而提高大坝的质量，为水库安全运行打下一个良好的基础。

另一方面，大坝在水流渗透和外力的作用下，会使坝体的土石料受到冲击，土石料的颗粒或颗粒成分、颗粒结构等，发生相对移动，此现象称之为大坝渗漏，也称渗透破坏。所以如果在大坝表面采用合适和有效的防渗涂层或者卷材，可以在很大程度上减少大坝因为水流渗透造成的破坏。

喷涂聚脲弹性体(简称SPUA)技术是国外近十年来，为适应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术，聚脲材料能够在众多领域推广使用，与其优异的施工性能密不可分。它改变了传统喷涂工艺中普遍存在的溶剂污染、厚度薄、流挂、固化时间长等缺点。它将瞬间固化、高速反应的特点扩展到一个全新的领域，丰富了聚氨酯的应用范围，拓宽了喷涂技术的应用领域。聚脲弹性体材料的特性如下：(1)无毒性、(2)优异的综合力学性能、(3)具有较高的抗冲耐磨性、(4)良好的防渗效果、(5)低温下柔性好、(6)快速固化、(7)耐腐蚀性。聚脲弹性体材料已在黄河小浪底、葛洲坝水利枢纽、浙江新安江大坝溢流面防水、黑龙江莫旗尼尔基水电站、北京密云水库、引滦入津隧道、南水北调工程防护等水利工程上进行施工，施工效果良好。

硬质聚氨酯泡沫塑料(简称聚氨酯硬泡)具有优良的保温性能、力学性能、电学性能、声学性能和耐化学品性能，特别是具有优异的绝热性能, 而且其密度、强度、硬度等均可以随着原料配方的不同而改变，再加上其成型施工十分方便，因此在冰箱冰柜、冷藏运输、建筑绝热、工业储罐及管道绝热、家具制造等领域获得了越来越广泛的应用。

聚氨酯硬泡喷涂在大型水利工程中的应用刚刚开始，双组份液体原料直接喷涂在大坝混凝土基面上并能够部分渗入，反应发泡后能够屏蔽混凝土表面的毛细孔和微裂隙；聚氨酯硬泡在坝面形成一个整体，没有接缝，在保温效果和施工工艺上面都具有无可比拟的优点。

聚氨酯泡沫和聚脲防渗涂层在水利大坝上面的应用，已有CN 203346852 U、CN 202755352 U、CN 202755351 U、CN 2506694Y（实用新型）、CN103923290 B（发明专利）等专利授权。

大坝聚脲聚氨酯抗渗保温施工目前存在的三个问题是：（1）、聚脲会出现从混凝土基材的剥离的问题；（2）、泡沫存在开裂与鼓包的问题；（3）、泡沫被冰破坏的问题，泡沫暴露在阳光下的老化问题；

聚脲会出现从混凝土基材的剥离的问题这是由于下面三个原因：（1）由于施工中大坝施工中混凝土基材很难达到推荐含水率5-9%之间（JGJ/T 200-2010 喷涂聚脲防水工程技术规程 条文说明 6.2.2），导致聚脲与基材粘结力存在缺陷；（2）聚脲防渗施工主要是针对坝体完工蓄水以后上游面水库存水，没有针对施工过程中坝体内部由于坝高引起的渗水压，随着施工进度，坝体高度越来越高，聚脲施工过程中出现的局部质量问题和坝体接缝处等大坝薄弱区域渗水积聚处的水压也越来越高，在聚脲和大坝基材之间内部充满的水无处可去，可能导致鼓包越来越大，甚至可能连成大片；（3）聚脲表面的聚氨酯保温泡沫自身浮力会给聚脲层施加一个较小的恒定外力，聚脲和混凝土基材的粘结层会发生随时间增大而发生逐渐增大形变的现象（蠕变）。每平米泡沫提供的蠕变力计算为980N，计算过程如下：

V_{排/每平米}＝长*宽*厚=1*1*0.1（泡沫厚度）=0.1m³

F_{浮/每平米}＝ρ_液gV_排＝1.0*10³*9.8*0.1=980N，

（泡沫厚度按照0.1m计算）。

泡沫也存在开裂与鼓包的问题由于下面两个原因：（1）、大坝表面一般是一个上千米宽，近百米高的连续面，聚氨酯保温泡沫作为一个整体，面积大；（2）、泡沫表面昼夜温差大，泡沫覆盖界面砂浆保护层后，阳面冬天中午温度最高可以达到80度，晚上最低可以小于-30度。大的温差使大面积泡沫的薄弱处由于泡沫自身的热胀冷缩而出现开裂或鼓包情况；