大坝渗漏克星，聚脲弹性体材料

　　由中国水利水电科学研究院结构材料所承担的水利部“948”项目《高精度无损检测设备和修补专业施工设备》近日通过验收。该项技术的推广应用将提高我国水利工程中的无损检测和喷涂施工技术水平。应读者要求，本报分两期介绍这一先进实用的技术。本期介绍的是一种可靠、快速解决水工混凝土建筑物防腐、防渗、抗冲磨修补问题的技术——喷涂聚脲弹性体技术。

　　概况

　　为解决泄水建筑物表面抗高速含砂水流冲磨和空蚀的破坏问题，目前国内外主要从事两方面的工作：一是继续研究高性能高强混凝土的应用技术；二是利用特种高分子材料的高强度、高韧性特点来解决高速含砂水流的冲击磨损问题。

　　20世纪90年代，美国研究开发出喷涂聚脲弹性体技术，这种新型材料具有优异的抗磨蚀性能、耐老化性能、抗腐蚀及独特的施工性能。该技术已在工民建、机械工业和民航机场跑道等方面得到了广泛应用，国外称喷涂聚脲弹性体技术将是喷涂工业技术的一次革新。因此，研究应用聚脲弹性体技术和引进专用的聚脲喷涂设备及其配套设备，对有效解决我国水工混凝土建筑物的抗磨蚀及防渗、防腐问题具有重大意义。

　　技术

　　喷涂聚脲弹性体技术是国外近10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，极大地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。

　　1.无毒性：符合环保要求，适合在密闭、狭小的空间施工。

　　2.优异的综合力学性能：拉伸强度最高可达27.5MPa，伸长率最高可达1000％，撕裂强度为43.9～105.4kN／m，硬度调节范围很宽。

　　3.良好的不透水性：2.0MPa水压力作用下24h不透水，材料无任何变化。

　　4.抗湿滑性好：潮湿状态下的摩擦系数不降低。

　　5.低温柔性好：在零下30℃下对折不产生裂纹，其拉伸强度、撕裂强度和剪切强度在低温下均有一定程度的提高，而伸长率则稍有下降。

　　6.快速固化：反应速度极快，5s凝胶，1min即可达到步行强度，并可进行后续施工，使工效大大提高。而且由于快速固化，解决了以往喷涂工艺中易产生的流挂现象，可在任意曲面、斜面及垂直面上喷涂成型，涂层表面平整、光滑，对基材形成良好的保护和装饰作用。

　　7.施工效率高：采用成套喷涂、浇注设备，可连续操作，喷涂100m2仅需30min.一次喷涂施工厚度可达2mm左右，克服了以往多层施工的弊病。

　　8.对环境条件要求较低：对水分、湿气不敏感，施工不受环境温度、湿度的影响。

　　9.耐腐蚀性：由于不含催化剂，分子结构稳定，所以聚脲表现出优异的耐水、耐化学腐蚀及耐老化等性能，在水、酸、碱、油等介质中长期浸泡，性能不降低。

　　10.聚脲材料与多种底材，如混凝土、沥青、铝及木材等，都有很好的附着力。

　　11.聚脲材料可以连续喷涂而不会因反应热过于集中而导致鼓泡、焦化等现象，可在150℃下长期使用，并可承受350℃短时热冲击。

　　12.可加入各种颜料、填料，制成不同颜色和形状的制品，并可引入短切玻璃纤维对材料进行增强。

　　13.具有较高的防冲耐磨能力，其抗冲磨能力可达C40混凝土的10倍。

　　14.具有较高的抗盐雾腐蚀、抗冻性好等优点。

　　聚脲弹性体材料与潮湿混凝土间的界面剂。许多水工混凝土建筑物是在潮湿环境里工作的，聚脲弹性体与潮湿面混凝土之间的黏接强度较小。为使聚脲弹性体技术能广泛应用于水工建筑物，科研人员开发研制出了与聚脲弹性体喷涂材料相配套的混凝土潮湿面界面剂。

　　聚脲弹性体材料反应喷射成型设备。聚脲弹性体材料反应喷射成型设备由专用主机和喷枪组成。最大输出量9.2kg／min，最大工作压力240巴，可双组分喷涂。反应喷射成型设备主要用于喷涂聚脲、聚氨酯和聚氨酯／聚脲弹性体及其他多组分涂层材料，可喷涂低输出、高黏度、难愈合、固化快的材料。施工时将主机配置的2支抽料泵分别插入装有A、R原料桶内，借助主机产生的高压（24MPa），将原料推入喷枪混合室，进行混合、雾化后喷出。在到达基层的同时，涂料几乎已近凝胶，5～10s后，涂层完全固化。一次喷涂厚度为2mm左右，达到规定厚度只需反复喷涂（间隔5s以上），涂层总成膜厚度不限。该技术对所需专用设备的基本要求为：平稳的物料输送系统，精确的物料计量系统，均匀的物料混合系统，良好的物料雾化系统，方便的物料清洗系统。

　　试验

　　2003年9月1～8日，科研人员对引滦隧洞进行了聚脲弹性体喷涂现场试验，隧洞两侧立面总喷涂面积为64m2.该试验洞段混凝土裂缝及渗水点较多。根据现场情况，科研人员选定对称的两个侧面应用两种不同的潮湿面界面剂进行试验。施工工艺流程如下：高压水枪清除洞壁表面黑色淤泥→角磨机打磨基面→高压水枪清洗基面浮尘→集中渗漏点进行导管导水处理→专用腻子进行基面找平→涂刷界面剂→进行聚脲弹性体喷涂。

　　从试验结果来看，采用潮湿面界面剂后，聚脲弹性体与混凝土之间的黏接强度较高，通水运行半年以后再次检查，发现聚脲弹性体周边处理后的效果很好，如果在喷涂前能完全封堵住混凝土渗漏点或将渗漏点的水导出，黏接强度可保证大于2.0MPa.

　　试验证明，采用聚脲弹性体喷涂技术处理大面积渗漏是可行的，尤其是解决迎水面渗漏问题效果更佳。聚脲弹性体材料可以起到隔水层的作用，这对于延长混凝土的耐久性是非常有利的。（爱上考试网二级建造师编辑整理）