碾压混凝土大坝辅助防渗材料应用综述高建山 张国慧（中国水利水电第十六工程局有限公司 福州 350003）摘 要：近年来，我国碾压混凝土筑坝技术的突飞猛进，碾压混凝土坝已达 200 米级，但是碾压混凝土的防渗问题一直是坝工界关注的重点之一碾压混凝土坝的防渗性主要包括两个方面：碾压混凝土本体的防渗性和辅助材料的防渗目前国内碾压混凝土的辅助防渗材料主要分为水泥基结晶型防水材料、聚氨酯防渗涂料及高分子防渗材料本文结合新疆某工程及部分碾压混凝土大坝辅助防渗材料的使用情况，对辅助防渗材料的应用情况进行综述关键词：碾压混凝土；辅助防渗材料；应用1．前言20 多年来，我国的碾压混凝土筑坝技术从早期的探索期、过渡期发展到目前的成熟期，筑坝技术突飞猛进，碾压混凝土坝已达 200 米级，碾压混凝土坝以成为首选的坝型之一由于碾压混凝土坝是重要的挡水建筑物，不允许渗漏，所以高水头碾压混凝土坝的防渗性能一直是坝工界关注的重点之一碾压混凝土具有水泥用量和胶凝材料用量少的特点，拌和物呈无坍落度的半塑性混凝土，比传统的常态混凝土材料之间粘结力要小的多，尤其是大坝迎水面防渗区碾压混凝土层间结合质量优劣，对大坝的防渗性能有很大影响，将直接关系到坝体的安全运行。
为此，非常有必要研究提高碾压混凝土坝体防渗性能的措施，达到进一步提高坝体的抗渗能力，因此，采用辅助材料提高碾压混凝土坝的防渗性是十分有必要的本文结合贵州光照、新疆某水利枢纽工程及部分工程碾压混凝土大坝辅助防渗材料的应用进行综述2．不同种类辅助防渗材料特点2.1 聚氨脂防水涂料根据国标 GB/T19250-2003《聚氨酯防水涂料》中的分类，该产品分为单组份（S）和多组分（M ）两种，在水工碾压混凝土大坝中一般使用多组份防水材料较多笔者在新疆某工程RCC 大坝工程防渗项目做了专题应用研究，其工艺如下：表 1 聚氨酯防水涂料材料主要检测项目检测项目 质量指标拉伸强度(MPa) ≥1.65粘结强度(MPa) ≥2.0延伸率（%） ≥350不透水性 0.3MPa 30min 不渗透固含量（%） ≥942.1.2 聚氨酯防水涂料施工工艺（1） 清理基层 需要防水处理的混凝土基面首先使用高压水枪冲洗后自然风干，对于混凝土表面有错台、麻面等不平整的地方，使用打磨机进行打磨，不易找平处用砂浆抹平；（2） 涂刷冷底子油将聚氨酯防水材料的组份按照厂家规定的比例准确称量、认真拌合后，使用毛刷进行混凝土基面的冷底层涂刷，设计要求的混凝土基面均要严格涂刷，不能有遗漏。
3）涂刷混凝土基层以涂刷在混凝土面的底层组份固化后即可进行涂刮；将聚氨酯防水材料的不同组份按照厂家提供的比例准确计量、均匀拌合后，使用刮板进行底层的刮涂，刮涂厚度控制在 1.0mm 左右，要求材料涂刮均匀2.1.2 应用效果新疆某水利枢纽 RCC 大坝工程上游迎水面采用聚氨酯防水涂料，自 2009 年蓄水以来无坝体渗水现象的发生2.2水泥基渗透结晶型防水材料根据国标 GB18445-2001《水泥基渗透结晶型防水材料》的说明，本系列防水材料属无机类粉体型防水材料，是由水泥、石英砂、硅灰及多种活性化合物组成的粉末状水泥基防水材料这种产品于 1942 年在德国发明，50 年代起在欧美等发达国家开始大量应用水利、桥梁及国防工程，由于技术保密等原因，到了上世纪 90 年代才开始连续进人我国市场水泥基渗透结晶型防水系列产品在国内最早的应用由国外承包商设计并应用于深圳大亚湾核电站混凝土防水工程随后在我国国内土木工程的混凝土防渗、建筑物修补工程中逐渐得到广泛推广应用2.2.1 材料作用机理水泥基渗透结晶型防水材料的作用机理：以它特有的活性化学成分，利用混凝土本身固有的化学特性和多孔缺陷性特征，以水为载体，将特有化学催化物随水渗透到混凝土结构内部的孔隙及裂缝中，借助水的作用与未能完全水化的水泥颗粒，进行再次充分的水化后形成不溶于水的针状结晶体，进行堵塞混凝土的渗透性通道，并与混凝土结合成为一体。
在混凝土结构内部形成结构自防水阵营由于结晶体填塞了毛细管道及渗漏性的裂缝，改善了混凝土致密性、同时也增强混凝土结构强度和混凝土的体积稳定从而使混凝土达到了永久性的结构自防水和保护混凝土钢筋不会受到有害物质侵蚀的防渗目的笔者参与了贵州光照水电站RCC大坝辅助防渗施工过程，其工艺如下：表2 水泥基渗透性防水材料主要检验项目检验 项目含水量总碱量（Na 2O+0.65K2O）氯离子 含量细度 （0.315mm筛） 凝结时间抗折强度 (MPa)性能 指标 生产厂控制值相对量5%以内生产厂控制值10%以内初凝≥20min终凝≤24h7d≥2.8028d≥3.50检验 项目 抗压强度(MPa) 安定性湿基面粘结强度(MPa)抗渗压力(28d) (MPa)渗透压力比(28d)%性能 指标7d≥12.028d≥18.0合格 ≥1.0 (28d)≥0.8第2次(56d)≥0.6 ≥2002．2．2 现场施工工艺混凝土表层处理→有压水清洗或风吹→一次涂刷防渗涂料→二次涂刷防渗材料→按不同条件分类条件养护（1）涂刷前基层混凝土表面处理涂刷施工最佳涂刷时间在混凝土浇筑完成后的 7～14 天之间完成。
施工前应对施工基面检查，经过处理的基层必须符合以下要求：防水施工的基层，必须坚固、平整、干净、不松脱、不起砂、不脱层，并符合设计和规范要求基层表面上的浮灰、水泥浮浆、返霜、油脂和污垢等以及基层表面上的突起、疙瘩以及起壳、分层等疏松部位都要将其铲除，混凝土表面的脱模剂应予以清除表面预处理时，不得使用酸洗对基层上的蜂窝、麻面的松动石子应剔除，对于裂缝、缺陷，应先按相关规定进行修补若混凝土表面较光滑，宜用钢丝刷、砂磨机等工具将表面打磨粗糙后，再用有压水冲洗施工面，在涂刷防渗材料前，前应保证有水充分浸透需要防渗处理的混凝土基面，浸透深度不小于 5mm经质检工程师检查验收满足设计要求并同意后方可进行涂刷工序2）现场配料其性能应满足应满足 GB18445-2001《水泥基渗透结晶型防水材料》的有关规定，可参考厂家推荐的配料方案3）现场施工根据笔者在贵州光照水电站的应用经验：在准备施工前，应提前 24 小时用雾状喷淋设备保持施工面的湿度，在施工前 2 小时停止喷雾，保证施工时混凝土表面处于饱和状态，潮湿而不应有流水；本工程根据厂家的推荐采用涂刷法，用毛刷分两遍涂刷于已经清理的混凝土表面，第一遍涂刷施工沿坝体自上而下涂刷，第二遍涂料施工垂直于第一遍涂刷方向施工。
进行第二遍施工时保证在相应的方向多次涂刷，涂刷必须均匀一致，必须保证涂层的厚度均匀和平整涂刷施工时，涂层的厚度作为质量控制重点涂刷工程完工后防渗层应在三天内用雾状清水精心养护，严格控制涂层不能脱水，同时应进行遮阳防护，在三天内不得在已经涂刷的防渗层上进行其他工序施工施工注意事项：①施工时务必注意天气，2～3 小时内可能有雨不能够进行施工；②若施工时，坝体基部太潮湿（湿度超过 15%），急于施工时，部分部位需要用喷灯烘烤基面至白再立即喷涂（应薄而均匀），这样涂膜易干固粘牢；③施工中，遇雨将前面所做涂膜淋湿，必须在天晴自然凉干 2～3 小时后，才能够继续做下一道；④施工现场及材料存放地严禁烟火，并配备适量的泡沫灭火器，以防火灾⑤防渗涂层施工时采取专用引水管道等有效措施，防止坝体砼施工废水影响防渗涂层施工质量2.2.3 应用效果贵州光照水电站 RCC 大坝自 2006 年蓄水发电以来，蓄水时间已经达六年多，经廊道内与坝面外观检查与观测数据相结合，均证实坝体无渗水点2.3. 合成高分子防渗涂料2.3.1 合成高分子涂料主要检测项目根据相关资料合成高分子防渗涂料耐用时间可满足水工建筑物设计年限，在施工时即可涂刷也可喷涂，在国内已经有两个以上工程应用经验，其检测指标如表：表 4 合成高分子涂料主要检测项目检测项目 质量指标拉伸强度（MPa） ≥1.0断裂延伸率（%） ≥300粘结强度（MPa） ≥0.3透水性（3MPa,24h） 不透水固体含量（%） ≥65柔度（-10℃，2h） 无裂纹老化处理后的拉伸强度保持率（%） 加热处理≥80老化处理后的断裂延伸率（%） 加热处理≥200不透水性 压力（MPa） ≥0.3保持时间（30min） ≥不渗水2.3.1 合成高分子防水涂料施工工艺根据厂家推荐的工艺，合成高分子涂层一般均结合无纺布或玻璃纤维网格布采用两布六涂的施工工艺；使用高压水和风清洗吹扫需要处理的混凝土基层，保证基层干燥、无杂物、无浮尘，对于表面有明显苔痕、凹凸不平的地方，使用角磨机进行磨光或者用电动刷进行打磨，表层处理→素料打底→铺布→素面涂刷→第二次铺布涂刷→盖面养护（1）素涂打底使用漆刷蘸涂料从上到下依次涂刷，反复涂刷 2～3 次，使涂膜干固后粘结牢固，涂刷均匀，要求不挂帘。
2）铺网格布在用涂料将基面涂刷后，用玻纤网格布由上至下竖向铺贴，再用涂料由网格布中心向两边赶刷使布与布之间搭接密实，搭接头不小于 10cm3）素涂防渗材料待第一道铺布涂层干固 12 小时以后，再用涂料从上到下或从左到右依次涂刷一遍，之后待干固 10 小时左右4）第二次铺布涂刷第二次铺布由上向下逐次水平横铺，涂料从左向右均匀涂刷，涂料要均匀薄层涂刷然后将布贴上，再用刷子蘸涂料从中心进行上下赶刷，使网格布平整实贴5）盖面处理待第二道涂布完全干后，进行 2 至 3 道素料盖面，盖面时从上到下依次涂刷；第二次涂层完全干硬后，再涂一次，待自然干固两天以上后即可投入使用3.近年国内主要 RCC 大坝辅助防渗材料应用情况表 5 近年国内部分 RCC 大坝辅助防渗材料应用序号 工程名称 坝型 所在地 设计抗渗等级 使用的辅助防渗材料1 蔺河口 RCC 拱坝 陕西 W8 合成高分子涂料2 武都 RCC 重力坝 四川 W6 合成高分子涂料3 光照 RCC 重力坝 贵州 W12 水泥基结晶型防渗涂料4 龙滩 RCC 重力坝 广西 W12 水泥基结晶型防渗涂料5 卡莱塑克 RCC 重力坝 新疆 W10 聚氨脂防水涂料4. 结语（1）国内外碾压混凝土坝防渗结构主要分为刚性结构、柔性结构和联合防渗结构。
刚性防渗结构是以混凝土材料为主的防渗结构，柔性防渗结构是以防渗性能好、变形能力强的柔性材料为主的防渗结构，联合防渗结构为刚性和柔性结构的结合2）根据气候条件选择辅助防渗材料：年平均气温低于-5℃的地方宜选用弹性聚氨酯材料，亚热带地区宜选择水泥基结晶型材料，高分子合成涂料适用于各类气候条件；（3）高分子合成防渗材料具有黏结性强、抗渗强度高、适宜在低温等恶劣气候条件及抗裂性能好的优点；（4）聚氨酯防渗涂料能在混凝土表面形成封堵涂层，适用于低水头的大坝，而改性后的聚氨酯涂层更具有耐磨防腐等作用；（5）水泥基渗透结晶型防水材料可依靠材料本身特有的活性化学成份通和水的作用向混凝土内部缝隙渗透并形成不溶于水的结晶体，填塞混凝土毛细孔道从而使混凝土防渗性能突出参考文献：[1] GB18445-2001《水泥基渗透结晶型防水材料》 ，中国标准出版社，2001 年 10 月[2] GB/T19250-2003《聚氨酯防水涂料》 ，中国标准出版社，2003 年 7 月[3] CEDS195:2006《聚合物水泥、渗透结晶型防水材料应用技术规程》 ，中国计划出版社，2006 年 4 月[4] 冯海波、罗永葵 《防渗涂料在蔺河口碾压混凝土拱坝中的应用， 《水力发电》2006 年 3 月[4] 刘现锋《水泥基结晶型防水材料在龙滩水电站大坝防渗的应用》 ， 《水电勘测设计》2007 年第 3 期。