高寒地区水电站大坝混凝土表面的防渗和保温施工

第39卷增刊2 2020年12月四川水力发电
Sichuan Water Power
Vol.39,Supplcmcnt2
Dec.2020
高寒地区水电站大坝混凝土表面的防渗和保温施工
庹建华，黄正海
（四川二滩国际工程咨询有限责任公司,四川成都611130）
摘要：某工程地处欧亚大陆腹地，少酷暑，多严寒，冬夏冷暖悬殊，全年极限温差约80°C。

故需对施工完成后的大坝混凝土表面进行必要的防渗和保温处理，方能有效避免或减小因气温较低导致的混凝土表面冻胀破坏现象和混凝土防渗能力降低的情况发生，进而有利于延长工程的使用寿命。

对高寒地区大坝混凝土上游面的防渗和保温施工控制进行了详细的论述,期望对类似工程有借鉴意义。

关键词：高寒地区；混凝土表面；防渗和保温；大坝混凝土
中图分类号：TV7;TV521;TV223.6文献标识码：B文章编号：1001-2184（2020）增2-0090-04
Anti—Seepage and Thermal Insulation Construction of Dam
Concrete Surface of Hydropower Stations in Alpine Region
TUO Jianhua,HUANG Zhcnghai
(Sichuan Ertan International Engineering Consultant Co.,LTD,Chengdu,Sichuan,611130) Abstract:A project is located in the hinterland of Eurasia,with less heat and more severe cold.The tempera­ture difference between winter and summcr is quite different as the annual limit temperature difference is about 80°C.'Therefore,it is necessary to carry out anti-seepage and thermal insulation treatment on the dam concrete surfaceafterthecompletionofconstruction,soastoe f ectivelyavoidorreducethefrostheavingdamageof concrete surface and the decrease of concrete anti-seepage ability caused by low temperature,and further to ex­tend the service life of the project.The seepage control and thermal insulation construction control of upstream surfaceofdamconcreteinalpineregionarediscussedindetail,whichisexpectedtohavereferencesignificance for similar projects.
Key words：alpine region;concrete surface;anti-seepage and thermal insulation;dam concrete
1概述
某工程地处欧亚大陆腹地，少酷暑，多严寒,冬夏冷暖悬殊，多年平均气温为3.6C，极端最高气温为40.9C,极端最低气温为一42C。

大坝为碾压混凝土重力坝，工程任务以供水和防洪为主，兼顾灌溉和发电。

水库总库容为2.94亿m3,电站装机容量为27.6MW。

为确保该工程大坝混凝土不会因冬季严寒导致混凝土冻胀破坏而影响到大坝建筑物的正常运行及使用寿命，针对工程所处地域特点，在大坝上游面采用聚脲（2mm厚）和聚氨酯（10cm厚）进行防渗和保温施工，在下游面采用聚氨酯（8cm 厚）保温，笔者重点介绍了大坝上游面的防渗和保温施工［］。

2防渗保温材料的设计参数
收稿日期：2020-10-04
聚脲防渗采用双组分喷涂聚脲工艺。

（1）双组分喷涂聚脲防渗材料的基本性能见表1o现场检验项目为拉伸强度、断裂伸长率和粘结强度。

表1双组分喷涂聚脲防渗材料基本性能表
序号项目技术指标
1固体含量/%$98
2胶凝时间人<30
3表干时间/s<80
4拉伸强度/MPa$20
5断裂伸长率/%$350
6撕裂强度/N•—1$50
7低温弯折性/C<—40,无破坏
8不透水性
0.4MPa,2h不透水
(厚度为2mm) 9
加热伸缩率/%收长<1
<1
10粘结强度/MPa$2.5
11吸水率/%<3
12硬度（邵A）$80
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庹建华等：高寒地区水电站大坝混凝土表面的防渗和保温施工
2020 年增刊2
(2)为保证聚脲涂层与基层间的黏结强度,同 时达到封闭基层、阻隔潮气的目的，聚脲涂覆作业 前需在基层表面涂抹良好的抗渗透界面剂，该界
面剂的性能要求见表2。

3防渗与保温施工的具体技术要求
表2界面剂性能要求表
序号
项目
技术指标1表干时间/h
<6
2
黏结强度/MPa >2. 5
(1) 喷涂聚脲涂层的厚度不小于2 mm,喷涂
在碾压混凝土重力坝的上游表面。

(2) 在结构物阴角、阳角处设置加强层，加强
层的材料可采用喷涂聚脲防渗涂料或涂层修补材
料，角两侧的宽度各为1 0 cm 、厚4 mm ，阴角应处 理成135。

或圆弧状；对于坝体底部阴角水平部位
除加强层外，还应进行斜坡收边，斜坡收边的宽度 为1 0 cm,采用聚氨酯喷涂覆盖。

(3) 对喷涂聚脲涂层边缘应进行收边处理，涂
层的收边宜打磨成斜边并进行密封处理。

(4) 对混凝土结构施工缝应进行加强处理，坝
体结构缝应采用柔性材料填充饱满(与坝面平齐)
后方可进行聚脲层施工并采用10 cm 宽的丁基胶 骑缝设置空铺层，同时设置宽30 cm 、厚4 mm 的
聚脲加强层。

(5) 混凝土结构变形缝(伸缩缝)两侧应用隔
离材料设置空铺层，空铺层的宽度沿缝两侧各
布置50 mm 宽，在空铺层上面设置加强层，加强 层的宽度应大于空铺层两侧各20 cm,厚度不小
于4 mm 。

(6) 上游坝体中部诱导缝的处理措施同坝体
结构变形缝，但不做空铺层，同时还应沿诱导缝长 度方向两端各加长30 cm,对诱导缝设置范围外
诱导出的上游坝面混凝土裂缝应首先进行化学灌
浆处理。

对水平层间缝及缝宽＞1.5 mm 的混凝 土裂缝设置聚脲加强层，加强层宽20 cm,沿裂缝
两侧每侧各1 0 cm 、厚4 mm 。

(7) 聚脲施工完成后喷涂10 cm 厚的聚氨酯
作为保温层。

(8) 聚氨酯施工完成后，喷涂一层防老化面漆
作为聚氨酯保温层表面的防护膜。

4防渗、保温施工程序的管理4. 1 通过试验确定工序控制参数
为确保防渗和保温施工质量，在进行大规模
防渗、保温施工前，在该工程大坝3 #坝段上游面 选取了一块约2 m (宽)X3 m (长)的区域进行了
工艺性试验，通过不同的试验效果选定各施工工
序的控制参数。

4. 2 防渗保温施工的验收程序
为加强防渗、保温施工质量控制，规范了施工 程序管理，制定了由参建各方参与进行的工序质 量联合检查验收，主要包括混凝土表面缺陷处理 联合验收和防渗保温施工联合验收。

(1) 混凝土表面缺陷处理联合验收。

混凝土
表面缺陷处理施工前，应首先进行混凝土裂缝、蜂
窝、错台、挂帘等缺陷的普查，然后按照设计要求 分类进行缺陷处理，缺陷处理及基层表面验收合 格后，方可进行后续的防渗、保温施工。

(2) 混凝土防渗、保温施工联合验收。

针对聚
脲、聚氨酯等的施工，按照施工的先后工序进行检
查、验收，每一道工序施工完成后，均需经联合检
查验收合格签字后，方可进行下一工序的施工。

5大坝上游面表面缺陷的处理及防渗、保温施工
5. 1 混凝土表面缺陷的处理
(1) 外露钢筋头、管件头、定位锥形孔的处理
要求。

采用砂轮将钢筋头、管件头周边混凝土切
割成规则形状，凿深25 mm 后，割除露出1 5 mm 的钢筋头、管件头(保留10 mm),清洗干净后填 预缩砂浆并夯实抹平。

对于定位锥形成的孔洞在混凝土拆模后及时 采用预缩砂浆进行修补。

(2) 表面蜂窝、麻面、气泡密集区的处理。

对
于深度＜5 mm 的缺陷只作打磨处理，与周边混
凝土平顺光滑连接；若缺陷深度＞5 mm,凿除的 平面形状为一个四边形或多边形，其内角宜为
70。

〜250。

；凿除深度以最深凹部位的凿除厚度不
小于5 mm 为宜，将平面边缘凿成直角，顶角为
90。

〜100。

顶平面采用环氧砂浆、侧面和底平面
采用预缩砂浆完成修补。

(3) 错台、挂帘的处理。

采用切割、凿除及砂
轮打磨的方式使其与周边混凝土平顺衔接，顺水 流向的坡度不陡于1 : 30,垂直水流向的坡度不
陡于1 : 10,对于低速水流区，其顺接坡度不陡于
1 : 10。

(4) 表面缺损、非受力钢筋露筋、小孔洞(孔径
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第39卷总第218期四川水力发电2020年12月
大于20mm）的处理。

对于深度<100mm的缺陷，将其周边切割成规则形状并凿至混凝土密实面、清洗干净（若有露筋，则需加深凿至钢筋以里50mm）,然后分层填预缩砂浆并敲击密实；深度>100mm时，浇填骨料最大粒径为10mm的混凝土或填筑预缩砂浆。

（5）单个气泡的处理。

气泡的外露直径>5 mm,用工具凿开并清除孔周的乳皮，待清洗和吸干水分后采用环氧胶泥修补。

当气泡的外露直径<5mm时,不进行处理。

（6）裂缝的处理。

对大坝上游面的裂缝均进行了化学灌浆处理，灌浆用的材料为亲水性环氧树脂。

⑵灌浆用的环氧树脂分为A、B组分，裂缝灌浆用浆液配比为（重量比）：100（A组份）：8（B组份），灌浆压力为0.3〜0.5MPa。

为保证大坝上游面裂缝灌浆的质量，首先在坝后选取具有代表性的裂缝进行了化学灌浆工艺性试验，最终确定选用环氧胶泥封缝，即沿裂缝两侧涂刷调制好的环氧胶泥（每侧各厚3~5cm）,裂缝两端各延长涂刷30cm,待环氧胶泥达到一定强度后，即可进行裂缝灌浆作业。

采用压水或钻孔取芯对灌浆效果进行检查，裂缝部位的透水率均小于1Lu,芯样显示裂缝环氧树脂灌浆材料充填饱满,灌浆效果满足设计要求。

5.2上游坝面的防渗与保温施工
上游坝面缺陷处理完成后，经参建四方联合检查验收合格后方可进行上游坝面的防渗、保温施工,具体施工程序及控制方式为：
（1）基层处理。

采用砂轮对上游坝面进行打磨以保证基层表面平顺，并将附着在混凝土表面的污染物清理干净，打磨完成后，清洗并晾晒干燥［3］。

（2）涂刷界面剂。

为加强混凝土与聚脲的粘接性能，喷涂聚脲前，在清洗干净的混凝土表面涂刷一层SWD严寒地区专用聚脲底涂材料，材料由A、B组分构成，配比为3（A组份）：2（B组份），搅拌均匀后即可进行涂刷，要求涂刷均匀，无漏涂、无堆积；对混凝土表面的小孔采用SWD168L—B型聚脲专用封孔腻子进行填补、找平，封孔腻子的配比为1:（A组份）：1（B组份）+（A+B）X（0.2~0.3）分量的干粉（干粉用量视天气状况可进行微调），拌制均匀后即可进行混凝土表面小孔的封孔。

（3）喷涂聚脲。

坝体结构缝在涂刷完成的界面剂上采用10cm宽的丁基胶骑缝设置空铺层,待界面剂表面干燥后，即可进行喷涂聚脲施工，材料为SWD严寒地区抗冻专用聚脲，由A、B组份构成，配比为1:1,采用固瑞克喷涂机一XP3进行喷涂作业。

喷涂前，将A、B组份料源加热到63°C左右，喷涂机口压力值为15MPa左右，喷枪口距喷涂面70~80cm,连续喷涂3~4遍，一次喷涂成型，喷厚达2cm。

聚脲搭接部位需预留50 ~100cm宽界面剂涂刷条带，以便后续进行喷涂时聚脲能搭接良好。

聚脲喷涂要求均匀覆盖，颜色均匀，喷涂表面平整，无漏涂、起泡、针孔、鼓包、剥落、开裂、损伤等［］。

为加强聚脲与聚氨酯的粘接强度，在喷涂完成后的聚脲表面远距离斜喷一层聚脲以形成人造聚脲点状凸起颗粒、毛面。

（4）喷涂聚氨酯。

待聚脲表面达到环境温度、固化后方可进行喷涂聚氨酯作业。

喷涂用的聚氨酯由A、B组份构成，配比为1:1,A组份为黑料（多亚甲基多苯基异氧酸酯），B组份为白料（组合聚醚）。

喷涂前，需将聚氨酯料源加热至35C左右（环境温度越高，加热温度越低，加热变化值在32C〜35C区间）后进行喷涂，连续喷涂4~5遍，经自由发泡后其厚度可达10cm。

聚氨酯喷涂要求色泽均匀，表面无针孔、鼓包、剥落及损伤等缺陷。

（5）防老化面漆的涂刷。

聚氨酯施工完成后,在聚氨酯表面需涂刷一层防老化面漆，所采用的材料为聚氨酯专用组合面漆+配料（主要作用为调色），人工涂刷1〜2遍，在聚氨酯表面形成约1 ~2mm厚的保护膜，将聚氨酯完全封闭即可，涂刷要求无针孔、气泡等缺陷。

防老化面漆可以有效地减缓聚氨酯表面老化、剥落现象的发生。

6施工质量检查
6.1聚脲施工质量检查
聚脲施工完成后，需及时对喷涂厚度及粘接强度进行检查。

（1）喷涂厚度检测。

在施工现场每班进行聚脲喷涂前，均需在现场进行临时喷涂，根据喷涂作业的环境及喷涂设备流量确定相应厚度的聚脲喷涂遍数，然后进行正式喷涂。

待聚脲达到设计强
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庹建华等：高寒地区水电站大坝混凝土表面的防渗和保温施工2020年增刊2
度后，可采用刀片或砂轮随机将聚脲切割成约3 cm X3cm的小块，采用游标卡尺对聚脲喷涂厚度进行检测。

现场聚脲厚度检测结果显示：该工程上游坝面聚脲喷涂厚度满足设计要求。

(2)聚脲喷涂粘接强度检测。

聚脲完全固化达到设计要求的强度后，将聚脲均匀切割成4cm X4cm的试验块，将4cmX4cm拉拔用垫块涂刷一层植筋胶牢固粘附在聚脲表面，待3~5d 后,即可采用拉拔仪进行聚脲粘接强度试验检测。

聚脲粘接强度试验表明：表面混凝土被聚脲一同带出，充分说明聚脲与混凝土表面粘接良好。

6.2聚氨酯施工质量检查
聚氨酯施工完成后，需在现场对聚氨酯喷涂厚度及粘接强度进行检查。

(1)喷涂厚度检查。

为确保喷涂厚度满足设计要求，在聚氨酯喷涂过程中，可采用简易探针随机垂直于喷涂面插入，当针头全部没入聚氨酯内，表明聚氨酯喷涂厚度达到设计要求；反之，则不满足，需进行补喷，补喷完成后再次测试，直到其达到设计要求的厚度为止；亦可采用在施工完成的聚氨酯上切割成孔，采用钢卷尺进行厚度检测的方式日o
聚氨酯厚度检测结果表明：聚氨酯的喷涂厚度均＞10cm,满足设计指标要求。

(2)喷涂粘接强度检测。

聚脲完全固化并达到强度后，需将聚氨酯均匀切割成10cmX10cm 的小块，将10cmX10cm的拉拔用垫块涂刷一层植筋胶牢固粘附在聚脲表面，待3~5d后，即可采用拉拔仪进行聚氨酯粘接强度试验检测。

7结语
该水利枢纽工程大坝针对高寒地区的施工特点，在施工过程中制定了切实可行的温控措施及温度控制指标，对施工完成的混凝土面及时进行坝体临空面越冬保温施工，通过上游面防渗保温措施及下游面保温措施的落实，有效控制了坝体上、下层温差和内、外温差，显著降低了大坝开裂的风险。

通过对现场施工获取的防渗、保温试验检测数据进行分析得知；其相关检测指标均满足设计指标要求，大坝上游面防渗、保温施工质量达到预期效果。

聚脲防渗、聚氨酯保温措施的实施，极大程度地改善了该水利枢纽工程大坝严寒时段低温对混凝土造成的不利影响，有利于大坝长期运行安全，所取得的经验可为类似工程参考和借鉴。

参考文献:
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[5]杨佳栋.混凝土坝面防渗聚脲涂层施工及质量评定探讨
[J].黑龙江水利,015,32(10)57—59.
作者简介：
庹建华(1971-),男，四川都江堰人，工程师，从事水利水电工程建设技术与管理工作；
黄正海(1981-,男，湖北汉阳人，高级工程师，硕士，从事水利水电工程建设技术与管理工作.
(责任编辑:李燕辉)
成都地铁19号线项目参加“垃圾分类新时尚
公园城市共爱护”主题宣传培训活动
近日，水电十局二分局成都地铁19号线项目参加了由四川省生态环境和城市管理局、成都市垃圾分类领导小组等单位主办的“垃圾分类新时尚，公园城市共爱护”成都市生活垃圾管理条例》主题宣传培训活动，活动在成都市西博城举行。

活动现场通过发起垃圾分类倡议、成都市生活垃圾分类知识科普宣传、再生资源回收利用工作展示，强化《成都市生活垃圾管理条例》普法宣贯，呼吁企业严格落实《条例》的规定。

项目部作为企业代表，在活动中郑重宣读了《垃圾分类倡议书》，号召所有人积极参与到生活垃圾分类的活动中，培养了良好文明习惯，实现企业的绿色发展。

垃圾分类任重而道远，作为成都地铁建设者，项目部秉承自强不息、勇于超越的企业精神，按照绿色发展理念，在安全文明环保施工方面积极响应政府号召，深度参与成都市政建设，履行企业义务，为打造宜居成都、建设公园城市贡献着自己的力量。

(供稿：水电十局)
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