一种寒区面板堆石坝伸缩缝的柔性封缝方法
【技术领域】
[0001]本发明属于寒区水工面板堆石坝伸缩缝的处理方法。
【背景技术】
[0002]我省面板堆石坝建设已有多年，运行效果上看，主要是面板接缝材料与结构材料、封缝方法存在一定问题。尤其是在季节冻土区，面板堆石坝的伸缩缝止水是比较难处理的，无论是张性或周边缝，常规处理方法是预埋螺栓，在缝内加入柔性充填料用后橡胶板盖压住，再用钢压板压住橡胶板。运行一段时间后，容易发生如橡胶盖板老化，在冬季发电库水位下降或春季开库时，容易产生冰排撕裂橡胶板的问题，因温差较大螺栓漏出段与表层混凝土热传导系数不同，导致螺栓膨胀与周边混凝土不完全一致，导致松动或锚固体锈蚀等问题，这两类问题维修都比较复杂。若处理不及时，可能导致第一层止水系统严重破坏，甚至导致严重渗漏，甚至由此引发的防渗体失效。
[0003]通常的处理方法是放水修复，很多水库运行几年就必须重新处理面板接缝问题，从而必须放掉大量蓄水，导致工程效益严重受损。
[0004]由此可见，这些问题都应该引起注意，不处理或处理不当都能造成重大经济损失与社会影响，这个问题已经造成面板堆石坝发展的一个严重制约因素，必须认真研宄相关对策，找到切实可行的接缝处理技术。
[0005]目前国内、外均已开展了利用柔性接缝止水系统的研宄与应用，如遇水膨胀橡胶、三元乙丙、聚硫密封胶等材料做混凝土结构接触面粘结止水等，但材料施工较麻烦，性能不良，且耐侯性较差。另外，煤焦油中含有大量蒽、萘、酚类易挥发物质，严重污染环境和危害人体健康，焦油塑料胶泥将被淘汰已是大势所趋。聚硫密封胶常用的一种密封胶，与边界有一定的粘接力，但是长期在水环境中使用，易与边界脱开。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种寒区面板堆石坝伸缩缝的柔性封缝方法，以解决面板堆石坝伸缩缝封缝造价高、施工难、运行管理复杂的问题。
[0007]本发明采取的技术方案是:包括下列步骤:
一、混凝土面板采用拉模方法施工
先绑扎钢筋，然后采用拉模方法形成混凝土面板，面板所用混凝土为抗冻融混凝土，在该面板间的伸缩缝处有充填复配嵌缝材料的空间，伸缩缝预埋钢筋预埋在该空间的侧壁中，该空间的宽度LI是伸缩缝宽度L2的2倍，该空间与伸缩缝连接处为锥面，该空间外的面板倒角为β，所述β为135度；
二、封缝过程
(1)、在伸缩缝充填复配嵌缝材料的空间的边壁上涂刷A型界面剂或B型界面剂，具体如下:
a.在冬季水下不结冰区域涂刷B型界面剂； b.在冬季水面结冰区域涂刷A型界面剂；
c.在冬季水面结冰区域之上区域涂刷B型界面剂；
所述A型界面剂粘结要求:与混凝土粘结力2.5?3.5MP，与复配嵌缝材料粘结力
2.0?2.5MP，使用时充分搅拌，
所述A型界面剂是由如下列质量份的原料制成:
氰酸酯半预聚体 1000份；
位阻型聚醚与端氨基聚醚二胺扩链剂混合体600?1300份；
所述B型界面剂粘结要求:与混凝土粘结力1.0?2.5MP，与复配嵌缝材料粘结力
1.0?2.5MP，使用时充分搅拌；
所述B型界面剂是由如下列质量体积份数的原料制成:
聚醚型聚氨酯预聚体 1000份，
97#汽油700?1000份；
(2)、然后在充填复配嵌缝材料的空间锥面里放入橡胶棒，橡胶棒的直径Φ是伸缩缝宽度L2的1.7-1.8倍，该橡胶棒外包裹聚氯乙烯薄膜，
(3)在两侧的预埋钢筋上分别对称连接约束钢筋网，该约束钢筋网分别有向外的角度α，并且其中一个约束钢筋网搭接在另一个约束钢筋网上，在该约束钢筋网上分别固定钢丝网；
所述角度α为10~15度；
(4)压上模板，在充填复配嵌缝材料的空间里，灌入搅拌好的复配嵌缝材料，复配嵌缝材料温度40°C ~80°C，环境温度5°C ~35°C，初凝时间3~5小时，固结时间25~30天；
所述复配嵌缝材料是由下列质量份的原料和步骤得到的:
甲料:聚醚型多异氰酸酯(NCO)聚氨酯预聚体制备:
聚醚多元醇PPE 200-1000份，
甲苯二异氰酸醋TDI 200-1500份，
邻苯二甲酸二丁酯100~1500份，
紫外线吸收剂A，邻羟基苯甲酸苯酯1~8份，
紫外线吸收剂B，2，4- 二羟基二苯甲酮 1~8份，
抗氧剂，2,6-三级丁基-4-甲基苯酚 1~8份，
将聚醚多元醇PPE、紫外线吸收剂A、紫外线吸收剂B、抗氧剂按一定比例混合，加温至130 ~ 150°C，真空脱水2 ~ 3小时，冷却至43°C~45°C，在氮气保护下加入一定比例的甲苯二异氰酸醋TDI高速搅拌0.5小时后升温至78°C ~82°C，继续反应3小时，用二正丁胺法分析NCO含量达理论值后停止反应，降温至45°C，加入邻苯二甲酸二丁酯混合0.5小时，即得到甲料；
乙料:石英粉15?35份、粉煤灰15?40份、沥青乳液25?50份、稀油8~10份；按照甲料、乙料以1:2~1:4混合，柔性随乙料增加而增加，施工时，搅拌前用水预热40~80°C，甲料与乙料可以获得更好粘结效果；
所述复配嵌缝材料中的甲料还包括轻质碳酸钙250~500份；
所述复配嵌缝材料中的乙料中沥青乳液的制备方法如下:
100#沥青1000份， 乳化剂，双、三丁基酚聚氧乙烯醚(C4H9)- -0(Ε0)ηΗ 8~100份，
相容剂XRJ-1O 1~20份，
相容剂ST-21-20份，
将100#沥青加热至120~130°0，加入乳化剂、两种相容剂，进入高速搅拌5~8 min得到沥青乳液；
所述拉模用抗冻融混凝土包括下列重量份数比的原料:
通用硅酸盐水泥P042.5 700?1000份，
粉煤灰I级100?300份，
硅灰，Si02含量大于90%，比表面积在13000平方米/千克?20000平方米/千克20?100份，
中粗砂2000?3000份，
石子2000?4300份，
水300~560 份，
复配材料包括下列重量份数比的原料:
聚羧酸高效减水剂 60?150份，
引气剂0.03?3份，
硅树脂聚醚乳液0.02?4份，
低粘度降稠保塑剂，粘度在50~100cpS O?5份，
萘磺酸盐甲醛缩合物 O?22份。
[0008]面板堆石坝伸缩缝与一般水工结构伸缩缝要求不同，既要求伸缩缝满足封闭不漏水，还要求伸缩缝承担足够的水压力与相当好的耐久性，在寒区，更要防止冰排撕裂的发生。
[0009]经过大量的调查分析，参考国内外先进技术的理论成果和工程实践经验，并选择实际工程中进行了试验应用，在取得了较理想的试验结果的基础上，提出面板堆石坝新型伸缩缝柔性封缝方法，旨在利用新型伸缩缝结构与嵌缝材料的优异抗渗、抗冻、抗紫外线老化性能，解决寒区面板堆石坝存在的耐久性差与冰撕破坏的问题。
[0010]本发明的优点是:
⑴接缝材料在水中的抗冻性能优异:
已有过抗冻试验表明，最低到零下70度，复配嵌缝材料本身是防水材料，不受水分影响，在干湿情况下抗冻规律一样，都是随着温度降低，拉伸强度增大，断裂伸长率减小，即越来越硬，但是在零下30度仍有不少于100%的断裂伸长率，过了零下30度后，受温度影响不敏感了。
[0011 ] ⑵抗冻融循环效果优异:
冻融试验结果表明:复配嵌缝材料本身做过300次冻融循环，在冻融试验结束后恢复到室温情况下，强度和伸长率保持率均在99%以上，即在300次冻融循环作用下，材料性能不受影响。
[0012]⑶材料抗老化性能优异:
在人工紫外线老化300 d时，复配嵌缝材料表面分子链断链，结构疏松，但不影响表层以下材料的拉伸粘结性能，材料仍有工程强度，可继续使用。人工紫外线老化与天然紫外线老化拉伸粘结强度之间存在工程寿命模型相关关系式，与拉伸断裂伸长率有关系，可依此预测复配嵌缝材料工程寿命可达80年以上。SEM照片显示，材料随着紫外线老化时间增加，表层分子链发生断裂，表面老化的部分会作为保护层防止紫外线对下部材料的辐射。
[0013]⑷混凝土抗冻融性能是柔性伸缩缝耐久性的关键:
采用抗冻融混凝土制成的面板，能保证粘结区混凝土耐久性提高，使嵌缝材料不因混凝土破坏而损坏，提高了工程伸缩缝封闭的耐久性。
[0014]同时，界面剂的使用也是嵌缝材料与混凝土粘结性能良好。
[0015]通过大量的室内试验与实际工程应用试验，本发明适用于坝高低于60米的面板堆石坝。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]实施例1
包括下列步骤:
一、混凝土面板I采用拉模方法施工
先绑扎钢筋，然后采用拉模方法形成混凝土面板1，面板所用混凝土为抗冻融混凝土，在该面板间的伸缩缝2处有充填复配嵌缝材料的空