反向壓力伸縮縫新型聚氨酯復(fù)合防滲體系研究
摘要:為解決水工建筑物仲縮縫止水問題，特別是反向水壓作用下的仲縮縫或裂縫止水防滲問題，本文研究了一種新型聚H}:基復(fù)合防滲體系，該防滲體系能夠適應(yīng)低溫、潮濕的工作環(huán)境，其有綠色環(huán)保、止水性能好、耐久性及抗沖耐磨性強(qiáng)、適應(yīng)仲縮縫三維變形能力等優(yōu)點。通過與傳統(tǒng)止水體系對比，進(jìn)行了粘結(jié)力試驗、聚H}:基復(fù)合材料在不同濕度下的試驗、反向壓水試驗等室內(nèi)及現(xiàn)場試驗研究，同時，對新型聚H}:基復(fù)合防滲體系材料的性能及作用機(jī)理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，新研發(fā)材料的粘結(jié)強(qiáng)度高、防滲性能好，可以用于潮濕、水中等施工環(huán)境。新型聚H}:基復(fù)合防滲體系在輸水隧洞實際工程中的成功應(yīng)用，進(jìn)一步證明了該防滲體系的適用性和可靠性。
關(guān)鍵詞:反向受力;仲縮縫;聚H}:基復(fù)合防滲體系;壓水試驗;粘結(jié)力試驗研究背景
2伸縮縫止水結(jié)構(gòu)及止水材料
2.1反向壓力伸縮縫止水結(jié)構(gòu)在外界荷載和環(huán)境交替循環(huán)作用下，水工建筑物的伸縮縫會發(fā)生結(jié)構(gòu)變形，從而引起結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。止水結(jié)構(gòu)形式的選擇對于伸縮止水或者二次止水過程中的經(jīng)濟(jì)開支尤其重要6，為解決伸縮縫反向受力及適應(yīng)三維伸縮變形等問題，本文提出了一種新的水工建筑物伸縮縫止水結(jié)構(gòu)，如圖1所iJ:，它包括縫內(nèi)彈性充填體、表面封閉涂層等。
在伸縮縫迎水方向的上部設(shè)置彈性防水填充體，且填充體的底部是向上凸起的拱形或平面形。拱形不僅可以改變受力結(jié)構(gòu)，同時可以節(jié)約用料，降低工程成本?？紤]到伸縮縫周邊混凝土繞滲產(chǎn)生的滲漏，在混凝土結(jié)構(gòu)的表面需要一層防滲封閉層。在表面封閉層的兩端各開挖一個凹槽，從而可以提高防滲涂層的抗沖耐磨及撕裂能力。
上述伸縮縫止水結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)三維變形性強(qiáng)，施工簡便和后期維護(hù)簡易等特點，可以有效應(yīng)用于水工建筑物的伸縮縫止水防滲。
2.2水工建筑物止水材料水工建筑物伸縮縫止水材料要滿足適應(yīng)伸縮縫變形能力、防滲性、抗沖耐磨性、耐久性和環(huán)保性等要求。同時，水利工程施工環(huán)境惡劣，如低溫、潮濕、結(jié)露等，不僅要承受多重荷載和環(huán)境因子禍合作用影響，局部還要承受高速水流的沖刷破壞。因此，除對止水材料本身物理力學(xué)性能要求嚴(yán)格外，重要的是能夠保證止水材料在低溫、潮濕環(huán)境下與混凝土基材表面之間的鉆結(jié)力，傳統(tǒng)止水材料難以滿足上述要求。相關(guān)研究表明，在低溫、潮濕的環(huán)境下，環(huán)氧樹脂粘結(jié)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和承載能力大幅下降7。自2002年以來，新型高分子材料聚脈在水工結(jié)構(gòu)防滲方面得以應(yīng)用S，但由于對聚脈材料的誤解及生產(chǎn)廠家盲目追求利益等原因，導(dǎo)致目前傳統(tǒng)聚脈應(yīng)用市場混亂。黃微波等9論述了純聚脈和其他名義聚脈的區(qū)}}l，指出了純聚脈技術(shù)在水利工程防護(hù)中的應(yīng)用優(yōu)勢。本文針對反向壓力荷載作用及潮濕低溫環(huán)境下的伸縮縫防滲，在傳統(tǒng)純聚脈材料的基礎(chǔ)上，聯(lián)合北京化工大學(xué)研發(fā)出用于伸縮縫止水的新型聚脈基復(fù)合體系材料，聚脲包括嵌縫材料、表面封閉材料及底漆。
2.2.1伸縮縫嵌縫材料伸縮縫內(nèi)的嵌縫材料本身要求具有高延伸率、三維彈性變形能力、抗老化耐久性、環(huán)保性和能夠承受一定水壓力等特點。同時，要求與混凝土基材面具有較高的鉆結(jié)力。目前國外伸縮縫多用聚氯乙烯板、彈性人造橡膠和密封膠等，國內(nèi)多用聚氨醋砂漿和聚硫密封膠等，但上述材料不同程度地存在毒性大、性能不穩(wěn)定、易老化、與混凝土鉆結(jié)力低、施工難、成本高等缺點‘。。嵌縫材料和混凝土之間的鉆結(jié)強(qiáng)度受多種因索的影響，如混凝土骨料、嵌縫材料類型、溫度、濕度和伸縮縫結(jié)構(gòu)受力等“。本文針對反向受力伸縮縫止水結(jié)構(gòu)研發(fā)了一種具有高彈性變形能力、與混凝土鉆結(jié)性能良好、環(huán)保性好、耐久性好等特點的高分子結(jié)構(gòu)伸縮縫嵌縫材料—SPUR-SKJ( I)型聚脈基復(fù)合材料。這種新型材料的A組分為異氰酸醋，B組分為氨基聚醚、端氨基擴(kuò)鏈劑，以及為適應(yīng)低溫、潮濕環(huán)境和三維變形要求添加的各種助劑。其主要生成物成分的分子式如圖2所iJ:。按照國標(biāo)‘-I型技術(shù)指標(biāo)對這種新型聚脈基復(fù)合材料進(jìn)行物理力學(xué)性能指標(biāo)檢測，其物理力學(xué)性能指標(biāo)如表1所i1:
本文對具有不同配比的材料進(jìn)行拉伸試驗，zui終嵌縫材料選擇具有如圖3所i1、特性的配比材料，其伸長率為50%的拉應(yīng)力為3.6 MPa。這種伸縮縫嵌縫材料拉伸強(qiáng)度高、斷裂伸長率大，可以有效地適應(yīng)伸縮縫結(jié)構(gòu)的三維變形。
