喷涂技术的开发及应用

摘要：混凝土表面保温保湿抗裂防水喷涂技术的开发及应用项目为国家电力公司重点科技攻关项目（SPKJ007-01），开发了复合发泡材料和高分子发泡材料两种新型的具有保温保湿抗裂防水综合效益的混凝土表面防护材料，同时开发了适合于两种新型保温材料的，并在山西汾河二库碾压混凝土大坝上游面和江西下会坑砌石拱坝上游面进行了大面积的推广应用，并取得良好效果。该项目于2001年8月已通过国家电力公司组织的专家验收，并获得好评。?  
　  
1 攻关项目的预期目标?  
　  
迄今为止，裂缝问题一直是水工大体积混凝土甚至是整个土木工程中混凝土工程普遍存在的问题，裂缝既破坏结构的整体性，又危害混凝土的耐久性，是混凝土建筑物中危害性较  
大的一类病害。水工大体积混凝土工程调查表明，引起混凝土产生裂缝的原因是复杂的，往往是多因素联合作用的结果，但是，有70%左右的裂缝是由于温度应力和干缩应力联合作用而形成的。?  
本项目是开发一种新的大坝混凝土表面保温、保湿喷涂技术，即采用单组分和双组分喷涂技术，在混凝土表面形成3～5 cm厚的发泡型高效保温、保湿全封闭防护层，从而在整体上改善新建或已建工程混凝土表面的保温、保湿、防裂、抗渗的功能，达到整体提高水工混凝土建筑物安全运行耐久性的目标。  
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2 攻关项目的主要成果?  
　  
2.1 两大体系新型保温、保湿、抗裂、防渗材料的开发试验?  
　  
开发的两种新型保温材料，一类为复合保温材料，另一类为有机高分子瞬间发泡保温材料。  
? 复合保温材料的主要成分为无机胶凝材料、固体泡沫材料、有机高分子材料及气体泡沫，并通过正交设计优选试验获得最佳配方，从而形成了保温性能好、粘结强度高和抗渗抗冻耐久性好的复合保温材料。?  
有机高分子瞬间发泡保温材料的主要成分有聚醚混凝合物、扩链剂、催化剂、稳定剂、发泡剂、阻燃剂以及固化剂等。此种材料预选加工成A、B两种组分，当A、B组分混合时，经5s左右即形成一定厚度的发泡保温材料，由于材料内部均为密闭气孔，不仅具有良好的保温效果，而且具有良好的防渗及耐久性效果。经正交配方优选及特性试验，两种新型保温  
材料的技术指标见表1。?  
　  
2.2 喷涂机具及工艺的选优和开发?  
　  
为了保证新保温材料能适应各种混凝土表面的形状（平面、曲面、不规则面等）和干湿状态，以及保证材料与混凝土表面的良好粘结和快速施工，开发选优了适合于两种材料的喷涂机械和工艺。复合保温材料和高分子发泡保温材料的喷涂机具及工艺路线分别如图1、2所示。?  

3 技术特点  
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两种新型的保温保湿材料，即物理和化学作用下发泡的复合保温保湿材料和高分子化学反应发泡保温保湿材料的主要技术特点为：①保温保湿效果比现有的挂草帘、彩条塑料布，以及贴苯板等效果要好；②采用喷涂技术，对混凝土表面的形态和平整度没有要求，增加了保温材料与混凝土的粘结性能和耐久性能；③采用机械化喷涂作业，施工速度快，每台班可喷200 m2以上；④形成了一套切实可行的新技术体系，适应各种混凝土保温防渗防裂工程的需要，有良好的技术经济效果。?  
　  
4 工程应用实例?  
　  
4.1 复合保温防渗喷涂技术在江西下会坑水电站的应用?  
　  
下会坑水利枢纽工程位于江西省上饶县境内，是一座以发电为主，兼有灌溉、防洪、养殖等综合利用的中型水利水电工程。其大坝为混凝土砌石拱坝，上游面采用C20混凝土面  
板防渗，防渗板顶厚0.5 m，底厚3 m，最大坝高101 m，是国内目前最高的混凝土砌石拱坝。由于混凝土面板在夏季高温施工，未采取应有的温控措施，因此在施工后1个月左右，在防渗面板上形成了许多裂缝，并且随着气温的下降，裂缝有扩展和继续发展的可能，为了保证大坝上游面防渗面板的整体防渗作用，受枢纽指挥部委托，在对面板已有裂缝进行修补的基础上，采用复合保温防渗喷涂技术对大坝342 m高程以下的面板，进行了全封闭保温防渗喷涂处理，喷涂层厚度3 cm左右，喷涂面积1500 m2，经蓄水运行，效果良好。?  
　  
4.2 高分子发泡保温防渗喷涂技术在山西汾河二库中的应用?  
　  
汾河二库位于太原市西北悬泉寺处汾河干流上，是一座以防洪、灌溉为主兼顾发电和旅游等综合利用的大型重点水利枢纽工程，水库总库容1.33亿m3，总装机容量9600 kW，大坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高88 m，坝长227 m。大坝混凝土工程自1998年8月浇筑至1999年12月基本完成。在施工过程中由于分块较长，温度应力过大，在坝体和坝基廊道上下游浇筑块出现了一些裂缝，虽进行了修补灌浆，但由于坝体温度尚未稳定，裂缝有可能还会生成和发展，因此有必要“加强大坝上游面的防渗保温措施”（摘自《山西省汾河二库水利枢纽工程蓄水安全鉴定报告》），确保大坝蓄水后的安全运行。?  
受汾河二库指挥部的委托，采用了高分子发泡保温防渗，对汾河二库碾压混凝土大坝上游面进行了保温防护施工，防护范围为大坝上游面，自坝顶902 m 高程至870 m高程（正常蓄水位871 m），施工时间为2000年10月11日～11月16日；2001年5月16日～7月20日，总共完成保温层喷涂6400 m2；表面防护层9 300 m2，施工效果良好，通过了指挥部的验收