防水材料在三峡大坝中的应用

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1工程概况

　　三峡水利工程大坝堰内段、泄洪坝在施工后，由于各种原因出现了一些裂缝，有些区域伴有渗漏水现象，这些渗漏和裂缝对大坝的安全性及正常运营带来了很大的隐患。为保证大坝工程质量，葛洲坝股份有限公司三峡建设承包公司在了解水泥基渗透结晶型防水材料的性能后，与多家机构进行技术研究与探讨，并根据葛洲坝实验室对该材料性能的检测结果，决定采用水泥基渗透结晶型防水材料对堰内段混凝土表面和泄洪坝段迎水面混凝土的裂缝进行处理。

　　2水泥基渗透结晶型防水材料简介

　　水泥基渗透结晶型防水材料是由硅酸盐水泥、特殊的活性化学物质、石英砂和石灰等原材料配制而成，广泛应用于水工、桥梁、隧道、地下等工程。该材料的特性主要表现在：1）材料中的活性物质可从表面渗入到混凝土内部，发生化学反应后生成水化晶体，使混凝土结构致密，其渗透深度可达120mm以上。2）该材料化学反应生成的晶体性能稳定、不易分解，即使涂层遭受磨损，也不影响其防水效果。3）当遇到微细裂缝（不超过0．4mm）且有水渗入时，该材料具有自动修复裂缝和填充孔隙的功能。4）具有耐化学侵蚀、保护钢筋的作用。5）产品无毒、无害，可用于接触饮用水的混凝土结构等工程。6）材料施工操作简单，对复杂混凝土基面的适应性好。凯顿百森公司生产的系列水泥基渗透结晶型的防水材料包括：T1涂层防水材料、T2增强型涂层防水材料、KB快速封堵材料、KP带水封堵材料等。

　　3现场修补施工工艺

　　3．1泄洪坝段迎水面混凝土裂缝嵌堵施工

　　要求对泄洪坝11、12、13、16坝段上游面裂缝的处理，需在冬季半个月内施工完毕。针对泄II、12、13坝段上游迎水面裂缝较长、裂缝宽窄不均（0.1～0.3mm）、有外来水等现场情况，采取以下施工措施：

　　l）先处理外来水，使裂缝处表面无流水：

　　2）以裂缝为中心开槽（宽1cm、深1cm），用打磨机将混凝土表面处理成毛面（以缝为中心，两边各宽25cm）；

　　3）将槽内及打磨机部位清洗干净，此时应保证水充分浸透基层混凝土，待混凝土表面无明水时，采用硬毛刷将T1涂层防水材料（以粉：水=5∶2的体积比搅拌配制，下同）在槽内涂刷一层，然后用KB快速封堵材料（以粉：水＝4∶1的体积比搅拌配制，下同）填平小槽；当KB快速封堵材料凝固后（用手按封堵处，发硬便可），再采用II涂层防水材料在打磨机处理过的毛面上涂刷一遍。

　　4）施工完毕后对涂层采用潮湿养护（不可采用自来水直接冲淋），最后再用保温被覆盖坝面养护。

　　泄16坝段上游迎水面的裂缝有长约23．5m，宽、窄不均（0．2～0．5mm），深约50～60cm，局部有轻微潮湿现象，有外来水。对此处理时，加大裂缝开槽的宽度，约为2～2．5cm，深为3．8cm，其余整个施工、养护过程均与以上几个泄洪坝段处理相同。

　　3．2堰内段混凝土表面裂缝嵌堵施工

　　在堰内段大坝l9＃导流底孔顶部，发现有长约3．5m的混凝土顶板上出现约3mm宽的缝隙，呈现连续漏水现象；坝身段Δ49廊道已有修补过现象，但修补部位与基体间还有微小裂缝（约0．1mm宽），出现间断滴水，周边有大面积潮湿；坝身段Δ72廊道有一条横跨廊道顶部、长约1．5m的裂缝出现漏水，主要有4个漏点，1个为连续渗漏，其余3个为间断性滴水。

　　修补19＃导流底孔顶部渗漏是一种典型的带水堵漏工程，要求在一定时期内能承受大于2．5MPa的灌浆压力而不脱落。施工时，先在缝隙处凿一条宽约2．5cm，深约3．8cm的“U”型槽；再把表面清理干净，打毛，并用水浸透，然后在此范围配制和涂刷T1涂层防水材料；再用KP带水封堵材料（以粉：水＝4∶1的体积比搅拌配制，下同）封堵孔缝，等该材料硬化后，接着用KB快速封堵材料封闭孔缝并抹干；最后再涂刷一层T1涂层防水材料。整个裂缝处理完毕后，试水压1h后停止，发现封堵部位均无流水。处理完3d后，观察所有修补部位已完全干燥。

　　对坝身段工49廊道，施工单位要求不开缝只涂刷堵漏防渗材料。分析认为Δ49廊道顶部只有0．1mm的微小裂缝，满足涂刷T1涂层防水材料后对裂缝有自愈修复能力的特性。处理过程为：顶部表面处理→涂刷T1涂层防水材料；侧墙表面处理→局部用KP带水封堵材料止水→用KB快速封堵材料涂刷漏点→涂刷T1涂层防水材料。处理完1d后侧墙已基本干燥，顶部原修补部位有阴潮，但原范围缩小；2d后顶部修补过的部位无渗点；3d后顶部干燥。

　　对坝身段Δ72廊道裂缝处理时，先凿宽约2cm、深约3cm的槽，处理过程为：表面处理→用KP带水封堵材料封堵→用KB快速封堵材料封闭整平→涂刷T1涂层防水材料。共观察了3d，1d后左侧已基本干燥，右侧局部潮湿；2d后顶部潮湿，两侧有浸湿现象；3d后修补处无渗漏，部分地方已干燥。

　　施工完毕后的潮湿养护是保证水泥基渗透结晶型防水材料充分、有效发挥防水作用的重要环节。养护以喷洒为主，当涂层固化后，养护就可以开始，每天至少3次，当天气炎热干燥时，喷洒水的次数应相应增加，并采取遮荫或用潮湿麻布覆盖等保护措施，养护时间不少于72h。

　　4裂缝修补质量监测

　　泄洪坝段迎水面混凝土裂缝处理完毕后，根据设计要求采用表面裂缝计对泄洪坝上游面裂缝进行观测。上游坝面共布置了9只表面裂缝计，其中因泄16坝段上游面的裂缝较宽且深，固将其作为重点观测部位，在不同高程处布置了4只表面裂缝计；泄9坝段至泄13坝段上游面作为一般观测部位各布置了1只表面裂缝计。裂缝计埋设后，主要监测裂缝开合度与温度随龄期的变化情况。

　　从不同泄洪坝段埋设的裂缝计监测结果来看，裂缝嵌堵的效果十分理想。随着裂缝修补后龄期的增长，裂缝的开合度逐渐减小，一个月以后，早期开合度达0．15mm的裂缝都逐渐愈合，到后期裂缝的开合度就更小。重点监测的泄洪坝16段埋设裂缝计显示结果也基本类似，不同高程的裂缝计监测结果也基本相同。

　　泄洪坝上游坝面的保温被揭除后，对各裂缝修补处进行外观拍照观察，发现修补处均无漏水、潮湿现象，表明防水效果良好。

　　堰内段混凝土表面裂缝嵌堵完毕后，3～7d内修补区域均已干燥，后期检查观测处理过的裂缝也均无渗水，表明混凝土裂缝、渗水区域具有很好的防水效果。