1 防护优势
研究表明，水工混凝土病害以及由此引起的钢筋锈蚀是
影响结构耐久性的最主要因素，防护技术的研究与应用对提
高水工结构的耐久性和安全性具有重要意义。一般来说，防护
方法和材料主要根据结构的功能要求、开裂原因、裂缝性状、
结构重要性和服役环境条件等因素确定。防护方法主要有表
面处理法、混凝土自修复技术、灌浆抗渗技术等l2_]】。
通过表面处理达到提高耐久性目的的方法有聚合物砂浆
修复技术、涂敷柔性防护材料和粘贴碳纤维等。其中聚合物砂
浆大面积刮涂效果不佳，且对于水电大坝高空垂直面流淌现
象严重；表面涂敷柔性防护材料后可以阻止环境中的腐蚀介
质进入混凝土内部腐蚀钢筋，但对防护材料的理化性能要求
很高，普通的防水材料具有易老化、寿命短、强度低等缺点。表
面粘贴碳纤维可以对混凝土结构在一定程度上实现补强加固
的作用，轻质高强、耐腐蚀性好。但其延展性不足，无法解决结
构开裂问题。而且粘贴工艺复杂，粘胶过多易导致纤维滑移以
及扭曲变形；粘胶不足会导致含浸不足降低碳纤维附着性。胶
粘剂暴露在自然环境中，在光照及温湿度变化作用下老化会
加快，难以达到要求的耐久性。对于水电大坝高空大面积作
业，其施工难度大，繁琐的搭接工艺极大地影响了施工效率。
混凝土自修复技术对大于0．4 mm以上的裂缝修复效果不佳，
而且纤维管或微胶囊的数量太多又可能影响基体的宏观性
能；无机水性水泥灌封剂的抗渗性能和附着性能都有待于进
一步提高。因此，寻求一种施工便捷、不流淌，附着力高、耐候
性强和力学性能俱佳的防护技术显得尤为重要。
通过对比研究，纯聚脲技术应用于水利工程的防护主要
具有以下优势[41。
(1)零VOE，符合环保、节能、减排、低碳的要求。
(2)快速固化，聚脲反应R，_NC0+R__NH『_ "NHCONHR
非常迅速，可以不受水利工程环境温、湿度的影响，凝胶时间
5 min内即可达到步行强度。可在任意曲面、斜面、垂直面连续
喷涂成型，不产生流淌现象，不影响结构的原有形状。
(3)施工方便快捷，效率高，占用的施工空间小，高空垂直
面施工易实现。喷涂输出量大、可连续操作，一次涂装便可以
达到2 mm以上的厚度，可实现对裂缝有效的修复，无发泡现
象。
(4)力学性能优异，拉伸强度可达22 MPa以上、断裂伸长
率可达500％以上，硬度根据需要在A30一D65范围可调。对复
杂基材的适应性强，附着力高于3．5 MPa，完全能够抵御昼夜、
四季环境温差造成的热胀冷缩，不会产生开裂和脱落现象。
·8 · 新型建筑材料 2012．4
(5)拥有超常的耐老化性能，纯聚脲化学活性极高，不需
要添加任何催化剂，不需增加保护层，服役寿命在100年以
上。青岛理工大学功能材料研究所的大量理论与工程应用研
究证实了这一点[5-71。
(6)防护性能杰出，同时具备高效防水、耐腐蚀、抗冻融、
抗冲击、抗疲劳破坏等性能，可以抵抗多种酸、碱、盐等介质的
腐蚀，且完工后无需定期维护，可节省大笔维护费用。
(7)适用面广，不但对于新建的混凝土结构可实现高效防
护，而且对于年代久远的文物保护建筑物及其它病害结构可
实现在役修复。可根据需要选择各种颜色，兼具有一定的装饰
作用。此外，还可以根据施工环境的改变，灵活地进行配方设
计，从而达到要求的性能。
2 关键技术问题及解决方案
尽管应用纯聚脲技术实现水利工程的防护具有很多优
势，对结构的防护及表面修复作用突出，但对结构基本缺乏补
强加固作用，而且在应用过程中尚有很多关键技术问题亟需
解决：
(1)底材处理工艺的选择。针对不同的施工环境、服役环
境，怎样合理地设计底材处理工艺，以达到经济、高效施工的
目的。纯聚脲技术是一种优秀的防护技术，其施工过程采用的
界面剂对混凝土基材具有一定的增强作用，无需额外采用纤
维等其它技术对混凝土底材进行增强，但对底材表面的各种
缺陷要求较为严格。混凝土表面直径2 mm以上的针眼、孔
洞、裂纹、浮浆及尖端凸起物等都会在一定程度上影响其防护
性能。
(2)种类选择及厚度设计。要求设计师全方位掌握纯聚脲
的基本性能，根据不同的施工和服役环境，合理选择纯聚脲的
种类和涂层厚度。对于溢流坝面、溢洪道的防护，宜选用抗冲
刷耐磨蚀型纯聚脲，建议涂层厚度在3 mm以上。若抗渗、防
腐用，宜采用防水、防腐性能突出的纯聚脲，建议涂层厚度在
2 mm以上。
(3)涂装工艺优化。“一分聚脲、九分施工”，要想把纯聚
脲均匀、牢靠地喷涂上去，还会遇到很多意想不到的难题。我
国华东地区水利大坝落差较小，一般为数十米，可以采用脚手
架及移动吊篮进行喷涂施工。然而我国西南地区水利大坝落
差很大，面对高达数百米的垂直溢流坝面，搭建脚手架显然不
切实际，而且对移动吊篮的安全性提出苛刻的要求，需要配置
安全绳、安全带等多重安全保护措施。加上西南地区多雨、潮
湿、季风以及立体交叉作业的复杂施工场面，在施工方案设计
阶段就需将这些因素进行综合考虑。
(4)特殊部位施工工艺。在温度应力及其它机械应力的
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