反向压力伸缩缝新型聚氨酯复合防渗体系研究
摘要:为解决水工建筑物仲缩缝止水问题，特别是反向水压作用下的仲缩缝或裂缝止水防渗问题，本文研究了一种新型聚H}:基复合防渗体系，该防渗体系能够适应低温、潮湿的工作环境，其有绿色环保、止水性能好、耐久性及抗冲耐磨性强、适应仲缩缝三维变形能力等优点。通过与传统止水体系对比，进行了粘结力试验、聚H}:基复合材料在不同湿度下的试验、反向压水试验等室内及现场试验研究，同时，对新型聚H}:基复合防渗体系材料的性能及作用机理进行了研究。结果表明，新研发材料的粘结强度高、防渗性能好，可以用于潮湿、水中等施工环境。新型聚H}:基复合防渗体系在输水隧洞实际工程中的成功应用，进一步证明了该防渗体系的适用性和可靠性。
关键词:反向受力;仲缩缝;聚H}:基复合防渗体系;压水试验;粘结力试验研究背景
2伸缩缝止水结构及止水材料
2.1反向压力伸缩缝止水结构在外界荷载和环境交替循环作用下，水工建筑物的伸缩缝会发生结构变形，从而引起结构出现渗漏现象。止水结构形式的选择对于伸缩止水或者二次止水过程中的经济开支尤其重要6，为解决伸缩缝反向受力及适应三维伸缩变形等问题，本文提出了一种新的水工建筑物伸缩缝止水结构，如图1所iJ:，它包括缝内弹性充填体、表面封闭涂层等。
在伸缩缝迎水方向的上部设置弹性防水填充体，且填充体的底部是向上凸起的拱形或平面形。拱形不仅可以改变受力结构，同时可以节约用料，降低工程成本。考虑到伸缩缝周边混凝土绕渗产生的渗漏，在混凝土结构的表面需要一层防渗封闭层。在表面封闭层的两端各开挖一个凹槽，从而可以提高防渗涂层的抗冲耐磨及撕裂能力。
上述伸缩缝止水结构具有结构简单，适应三维变形性强，施工简便和后期维护简易等特点，可以有效应用于水工建筑物的伸缩缝止水防渗。
2.2水工建筑物止水材料水工建筑物伸缩缝止水材料要满足适应伸缩缝变形能力、防渗性、抗冲耐磨性、耐久性和环保性等要求。同时，水利工程施工环境恶劣，如低温、潮湿、结露等，不仅要承受多重荷载和环境因子祸合作用影响，局部还要承受高速水流的冲刷破坏。因此，除对止水材料本身物理力学性能要求严格外，重要的是能够保证止水材料在低温、潮湿环境下与混凝土基材表面之间的钻结力，传统止水材料难以满足上述要求。相关研究表明，在低温、潮湿的环境下，环氧树脂粘结混凝土结构的耐久性和承载能力大幅下降7。自2002年以来，新型高分子材料聚脉在水工结构防渗方面得以应用S，但由于对聚脉材料的误解及生产厂家盲目追求利益等原因，导致目前传统聚脉应用市场混乱。黄微波等9论述了纯聚脉和其他名义聚脉的区}}l，指出了纯聚脉技术在水利工程防护中的应用优势。本文针对反向压力荷载作用及潮湿低温环境下的伸缩缝防渗，在传统纯聚脉材料的基础上，联合北京化工大学研发出用于伸缩缝止水的新型聚脉基复合体系材料，聚脲包括嵌缝材料、表面封闭材料及底漆。
2.2.1伸缩缝嵌缝材料伸缩缝内的嵌缝材料本身要求具有高延伸率、三维弹性变形能力、抗老化耐久性、环保性和能够承受一定水压力等特点。同时，要求与混凝土基材面具有较高的钻结力。目前国外伸缩缝多用聚氯乙烯板、弹性人造橡胶和密封胶等，国内多用聚氨醋砂浆和聚硫密封胶等，但上述材料不同程度地存在毒性大、性能不稳定、易老化、与混凝土钻结力低、施工难、成本高等缺点‘。。嵌缝材料和混凝土之间的钻结强度受多种因索的影响，如混凝土骨料、嵌缝材料类型、温度、湿度和伸缩缝结构受力等“。本文针对反向受力伸缩缝止水结构研发了一种具有高弹性变形能力、与混凝土钻结性能良好、环保性好、耐久性好等特点的高分子结构伸缩缝嵌缝材料—SPUR-SKJ( I)型聚脉基复合材料。这种新型材料的A组分为异氰酸醋，B组分为氨基聚醚、端氨基扩链剂，以及为适应低温、潮湿环境和三维变形要求添加的各种助剂。其主要生成物成分的分子式如图2所iJ:。按照国标‘-I型技术指标对这种新型聚脉基复合材料进行物理力学性能指标检测，其物理力学性能指标如表1所i1:
本文对具有不同配比的材料进行拉伸试验，zui终嵌缝材料选择具有如图3所i1、特性的配比材料，其伸长率为50%的拉应力为3.6 MPa。这种伸缩缝嵌缝材料拉伸强度高、断裂伸长率大，可以有效地适应伸缩缝结构的三维变形。
