反向壓力伸縮縫新型聚氨酯復合防滲體系研究
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}:基復合防滲體系，該防滲體系能夠適應低溫、潮濕的工作環境，其有綠色環保、止水性能好、耐久性及抗沖耐磨性強、適應仲縮縫三維變形能力等優點。通過與傳統止水體系對比，進行了粘結力試驗、聚H}:基復合材料在不同濕度下的試驗、反向壓水試驗等室內及現場試驗研究，同時，對新型聚H}:基復合防滲體系材料的性能及作用機理進行了研究。結果表明，新研發材料的粘結強度高、防滲性能好，可以用于潮濕、水中等施工環境。新型聚H}:基復合防滲體系在輸水隧洞實際工程中的成功應用，進一步證明了該防滲體系的適用性和可靠性。
關鍵詞:反向受力;仲縮縫;聚H}:基復合防滲體系;壓水試驗;粘結力試驗研究背景
2伸縮縫止水結構及止水材料
2.1反向壓力伸縮縫止水結構在外界荷載和環境交替循環作用下，水工建筑物的伸縮縫會發生結構變形，從而引起結構出現滲漏現象。止水結構形式的選擇對于伸縮止水或者二次止水過程中的經濟開支尤其重要6，為解決伸縮縫反向受力及適應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構，如圖1所iJ:，它包括縫內彈性充填體、表面封閉涂層等。
在伸縮縫迎水方向的上部設置彈性防水填充體，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構，同時可以節約用料，降低工程成本。考慮到伸縮縫周邊混凝土繞滲產生的滲漏，在混凝土結構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。
上述伸縮縫止水結構具有結構簡單，適應三維變形性強，施工簡便和后期維護簡易等特點，可以有效應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伸縮縫變形能力、防滲性、抗沖耐磨性、耐久性和環保性等要求。同時，水利工程施工環境惡劣，如低溫、潮濕、結露等，不僅要承受多重荷載和環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性能要求嚴格外，重要的是能夠保證止水材料在低溫、潮濕環境下與混凝土基材表面之間的鉆結力，傳統止水材料難以滿足上述要求。相關研究表明，在低溫、潮濕的環境下，環氧樹脂粘結混凝土結構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構防滲方面得以應用S，但由于對聚脈材料的誤解及生產廠家盲目追求利益等原因，導致目前傳統聚脈應用市場混亂。黃微波等9論述了純聚脈和其他名義聚脈的區}}l，指出了純聚脈技術在水利工程防護中的應用優勢。本文針對反向壓力荷載作用及潮濕低溫環境下的伸縮縫防滲，在傳統純聚脈材料的基礎上，聯合北京化工大學研發出用于伸縮縫止水的新型聚脈基復合體系材料，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、性能不穩定、易老化、與混凝土鉆結力低、施工難、成本高等缺點‘。。嵌縫材料和混凝土之間的鉆結強度受多種因索的影響，如混凝土骨料、嵌縫材料類型、溫度、濕度和伸縮縫結構受力等“。本文針對反向受力伸縮縫止水結構研發了一種具有高彈性變形能力、與混凝土鉆結性能良好、環保性好、耐久性好等特點的高分子結構伸縮縫嵌縫材料—SPUR-SKJ( I)型聚脈基復合材料。這種新型材料的A組分為異氰酸醋，B組分為氨基聚醚、端氨基擴鏈劑，以及為適應低溫、潮濕環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‘-I型技術指標對這種新型聚脈基復合材料進行物理力學性能指標檢測，其物理力學性能指標如表1所i1:
本文對具有不同配比的材料進行拉伸試驗，最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%的拉應力為3.6 MPa。這種伸縮縫嵌縫材料拉伸強度高、斷裂伸長率大，可以有效地適應伸縮縫結構的三維變形。
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