CN107829406B

CN107829406B - 水工建筑物复合防渗体系和形成体系的方法

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Publication number: CN107829406B
Application number: CN201711249403.XA
Authority: CN
Inventors: 李炳奇; 李泽月
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Priority date: 2017-12-01
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2023-07-28
Anticipated expiration: 2037-12-01
Also published as: CN107829406A

Abstract

本发明提供一种复合防渗体系，在水工建筑物混凝土表面顺序形成包括底漆层和涂膜防水层；其中，底漆层包括第一涂层和/或环氧腻子层、第二涂层；第一涂层为潮湿或干燥混凝土基面用的环氧底漆；第二涂层为聚氨酯底漆；涂膜防水层为高分子弹性体材料。在第一涂层和/或环氧腻子层、第二涂层之间另有一硅砂层，和/或，在涂膜防水层上另有一面漆层。本发明还提供一种混凝土表面的防渗、防护方法。本发明提供的复合防渗体系与混凝土表面的结合力强，弹性好，抗冲耐磨，能够适应水工建筑物(包括：大坝、输水隧洞、箱涵、渠道、管道)潮湿、低温的施工环境及长期水泡，高速水流冲刷的使用环境，不***，不脱落，安全、环保。

Description

水工建筑物复合防渗体系和形成体系的方法

技术领域

本发明属于水利工程领域，涉及一种用于水工建筑物(包括：大坝、渠道、管道、隧洞、箱涵等)混凝土防护防渗的体系和形成体系方法及材料，具体涉及一种复合防渗体系和形成体系方法。

背景技术

水利工程建筑物包括大坝、输水隧洞、渡槽、渠道、管道等，其主体是由混凝土材料构成，混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。但是，人们在对混凝土建筑物耐久性的研究中发现：施工缝面和结构缝面及混凝土表面裂缝等缺陷成为渗水的主要通道，是影响水工建筑物耐久性的关键因素。这些部位在温度应力和环境等因素的影响下，往往成为抗裂、抗滑和抗渗、抗冻害的薄弱环节，对整个结构的稳定、安全等至关重要。传统水工建筑物的防渗结构大多是采用水泥砂浆或者抗渗性好的混凝土、预制防渗结构等，这种结构耐腐蚀性和抗裂性能都有限，特别是由于施工质量和运行维护等原因可能会产生裂缝，将会不同程度地破坏其防渗功能；况且传统的防渗结构，也会影响施工速度。因此混凝土构筑物防渗问题是一个非常突出而又亟待解决的问题。另外，含沙高速水流对水工建筑物过流面混凝土的冲磨破坏是水电工程建设和运行中的疑难问题。高速含沙水流对水工混凝土建筑物过流面形成强大的冲刷磨损、空蚀作用，是水工泄流建筑物如溢流坝、泄洪洞(槽)、泄水闸等常见的病害，因此历来备受重视。

然而我国国内防护防渗体系参差不齐，随着在非水利水电领域应用的防护防渗体系配比进入水利领域，实践证明出现了大量问题。由于在非水利水电领域中，比如将防护防渗涂层涂覆于体育场馆、民用建筑上，其接触水的冲刷的时间很短暂，使用上没有显示出太大问题，而在水利水电领域中将防防护渗涂层涂覆于混凝土水工建筑物(包括大坝、箱涵、渠道、管道、隧洞)，而水工建筑物要经长期的水泡，水冲刷力大，传统体系不适应潮湿、低温的施工环境及长期水浸、高速水流冲刷的使用环境，经过一定时间运行防渗体系根本粘接不住，经水浸泡冲刷后，会发生防渗材料大面积剥落的情况(如图8A-D)，威胁到水工建筑物的耐久性和安全系数。

因此，急需对水利水电领域防护防渗体系进行研究，提出适应于水利工程潮湿、低温的施工环境以及耐长期水浸泡、高速水流冲刷的使用环境要求的配套防渗体系。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于水工建筑物的复合防渗体系，该体系与水工建筑物的结合力强，弹性好，抗冲耐磨，能够适应潮湿、低温的施工环境及水工建筑物长期水泡，高速水流冲刷的使用环境，不***，不脱落，安全、环保。

本发明的另一目的在于提供一种水工建筑物混凝土表面的防渗、防腐、防冻害、抗冲耐磨方法，使用该方法使得各个涂层及混凝土界面的结合能力强，能够适应水工建筑物(包括大坝、箱涵、渠道、管道、隧洞)长期水泡，高速水流冲刷的环境。

为了实现上述目的，本发明提供一种复合防渗体系，包括底漆层和涂膜防水层；

其中，底漆层包括第一涂层和/或环氧腻子层、第二涂层；

第一涂层为潮湿或干燥混凝土基面用的环氧底漆；

第二涂层为聚氨酯底漆；

涂膜防水层为高分子弹性体材料。

涂覆环氧腻子主要是用于部分水工建筑物混凝土表面有比较大的表面缺陷，如存在孔洞、剥离等因素造成的表面凹凸不平，通过涂覆环氧腻子涂层改善混凝土表面的凹凸状况，可在涂刷第一层底漆后，再对缺陷局部涂覆环氧腻子(全部或局部)找平混凝土；或者直接使用环氧腻子替代第一底漆层。

更进一步地，在第一涂层和/或环氧腻子层、第二涂层之间另有一硅砂层，该硅砂层选用20～50目硅砂；和/或，在涂膜防水层上另有一面漆层。

优选地，所述面漆层由面漆A组分和面漆B组分按4：3混合而成；

其中，其中，面漆A组分按重量计为由氢化MDI，PTMG1000以及溶剂碳酸丙烯酯按100份、100份、40份的比例混合而成；

面漆B组分按重量计为由聚天门冬氨酸酯树脂扩链剂及溶剂碳酸丙烯酯按150份、30份的比例混合而成。

硅砂层在有高速水流等抗冲磨环境下、砂石的使用条件下添加到复合防渗体系，主要是为复合防渗体系提供抗冲耐磨剪切粘结力。

面漆使用具有弹性，抗紫外线性强的脂肪族材料，主要适用于暴露型(有光线的地方)地段的聚脲基涂层弹性体表面的抗紫外线保护，可提高聚脲基弹性体材料的耐老化性能，不具防渗功效。

优选地，所述环氧底漆由环氧底漆A组分和环氧底漆B组分组成，其中环氧底漆A组分为多巴胺改性环氧主体树脂，环氧底漆B组分由腰果酚改性脂肪族多元胺主体固化剂、界面剂、促进剂、消泡剂、流平润湿剂、抗氧剂、着色剂组成；

当混凝土表面含水量不大于8％，环氧底漆配方按重量计为：多巴胺改性环氧主体树脂100份，腰果酚改性脂肪族多元胺主体固化剂50份，界面剂0.5份，促进剂1份，消泡剂0.5份，流平润湿剂0.5份，抗氧剂0.2份、着色剂3.3份；

当混凝土表面含水量高于8％，环氧底漆配方按重量计为：多巴胺改性环氧主体树脂100份，腰果酚改性脂肪族多元胺主体固化剂15份，界面剂0.5份，促进剂1份，消泡剂0.5份，流平润湿剂0.5份，抗氧剂0.2份、着色剂3.3份；

所述界面剂的型号为KH550，促进剂型号为AH、消泡剂型号为BYK530、流平剂的型号为BYK525、抗氧剂型号为1010、着色剂为着色色浆；

所述的环氧腻子由环氧底漆和填料按照2:1配制而成，其中填料为气相二氧化硅。

优选地，所述聚氨酯底漆为单组分聚氨酯底漆或双组分环氧改性聚氨酯底漆；

其中，单组分聚氨酯底漆为由粗MDI与PTMG1000按重量比7：11的比例合成的异氰酸酯预聚体；

双组分环氧改性聚氨酯底漆由环氧改性聚醚和异氰酸酯预聚体按重量比例为3:1混合而成。

单组分氨酯底漆由于已经预先进行了预聚，在使用时为单一组分；双组分聚氨酯底漆则为在使用时现场进行两组分混合配制。

本发明中使用单组分聚氨酯底漆具有NCO含量高的特点，高NCO含量可以提高与环氧底漆的粘接能力，而使用双组分环氧改性聚氨酯底漆，能够提高与环氧底漆的粘接能力。

优选地，所述高分子弹性体材料为聚脲类弹性体材料(脲键：NHCONH)、聚氨酯类弹性体材料(氨酯键：NHCOO)、丙烯酸类树脂、橡胶树脂类、环氧树脂类、聚酯类树脂或高聚物砂浆类材料。

其中所述聚氨酯类弹性体材料(氨酯键：NHCOO)、丙烯酸类树脂、橡胶树脂类、环氧树脂类、聚酯类树脂、高聚物砂浆类材料为现有市售商品，如SWD型号的单组分聚氨酯、THYON SR755型号的丙烯酸树脂、PBC-328型号的橡胶树脂类、811型号的环氧树脂类材料。

所述聚脲类弹性体材料为聚脲基弹性体材料。

优选地，所述聚脲基弹性体材料由聚脲基A组分和聚脲基B组分反应生成，其中，聚脲基A组分和聚脲基B组分的体积比为1:1；

聚脲基A组分NCO含量为16～25之间之间，构成为：异氰酸酯100～150份、四氢呋喃聚醚15～40份、环氧丙烷聚醚40～80份、超水浸润剂3～10份；

其中，超水浸润剂为多巴胺和二羟甲基丙酸按照重量比1:1的反应合成，型号定为SKJ-DA；

聚脲基B组分为：端氨基聚醚55～95份、胺扩链剂28～45份、消泡剂0.4份、流平剂0.3份、抗水解剂0.2份、着色剂5份、抗氧剂0.1份、界面剂0.2份、紫外线吸收剂0.2份、液体松香甘油酯胶黏剂0.3份、端氨基聚丁二烯5～15份。

其余成分均为市售商品，如异氰酸酯MDI100和MDI50，四氢呋喃聚醚PTMG1000或PTMG2000，环氧丙烷聚醚PPG1000或PPG2000，端氨基聚醚D2000和/或T5000，胺扩链剂E100和/或6200，消泡剂BYK530，消泡剂BYK530，流平剂BYK525，抗水解剂M200，着色剂为色浆，抗氧剂1010，界面剂KH550，紫外线吸收剂UV327，端氨基聚丁二烯SKJ-ATB。

异氰酸酯MDI100、MDI50混合使用时按照1:1-1:0的比例混合。

端氨基聚醚D2000、T5000混合使用时按照16:1-10:3的比例混合。

胺扩链剂E100、6200混合使用时按照15:4-4:3的比例混合。

本发明还提供一种水工建筑物混凝土表面防渗、防腐、防冻害、抗冲耐磨方法，包括如下步骤，

1)在水工建筑物混凝土表面涂刷第一底漆层和/或环氧腻子层，用量为0.3～0.5kg/m²，涂刷后与涂下一层的间隔时间6～24小时；

2)喷涂或涂刷第二底漆层，用量为0.08～0.1kg/m²，喷涂或涂刷后与涂下一层的间隔时间3～12小时；

3)喷涂聚脲基弹性体材料，用量为3.5～6.0kg/m²，形成涂膜防水层。

更进一步地，在步骤1)后增加步骤1a)按照0.7～1.0kg/m²的用量喷撒硅砂；

和/或，在步骤3)后增加步骤4)在涂膜防水层表面涂覆一层面漆，涂层厚度0.1～0.15mm。

使用时使用喷涂机按1:1体积比喷涂聚脲基A组分和聚脲基B组分，总用量为3.5～6.0kg/m²，8～15s固化形成无接缝的涂膜。固化后的聚脲基弹性体涂膜，是一种张拉强度大于2080N/cm²、伸长率大于350％(通常是20℃的场合)的涂层，具有较好的强度和弹性，厚度可达到2～6mm的优异防渗、防腐、防冻害、抗冲耐磨弹性体材料。

加入硅砂能够提高粘接、抗剪切能力，因此抗冲耐磨性能较好。此外，所述单组分聚氨酯底漆具有较高的NCO含量，可以改善与环氧底漆的粘结强度。双组分环氧改性聚氨酯底漆，可以改善与环氧底漆的粘接能力。防渗涂层在经受长期高速水流或砂石冲击下易于脱落，防渗效果降低，通过增加硅砂层使得环氧树脂与聚氨酯之间的结合力加强，而使整个防渗体系可以紧密贴合于水工建筑物表面，不易脱落，加强了水工建筑物的防渗、防护效果。

本发明的有益效果在于：

本发明提供一种复合防渗体系、形成体系方法，通过逐一形成的环氧树脂涂层、聚氨酯底漆涂层、聚脲基弹性体涂层的防渗体系，与水工建筑物(包括大坝、箱涵、渠道、管道、隧洞)的结合力强，弹性好，抗冲耐磨，能够适应潮湿、低温的施工环境及水工建筑物长期水泡，高速水流冲刷的使用环境，不***，不脱落，安全、环保。

混凝土浇筑后，需要大约28天以上达到一定强度，才能进行防渗操作，但在混凝土水工建筑物浇筑时，需要边施工边形成防渗涂层，很难等到混凝土水工建筑物达到预期的强度再进行防渗处理。因此，本配套体系也适用于混凝土浇筑后七天以内短龄期混凝土的防渗涂层。

附图说明

图1为本发明提供的复合防渗体系的示意图。

图2为本发明提供的复合防渗体系的立体示意图。

图3为本发明所提供的聚脲基弹性体材料(高脲键含量)微相分离结构示意图。

图4A-图4C为本发明提供的复合防渗体系的第一优选实施例在输水隧洞和箱涵伸缩缝的防渗实施例示意图。

图5A-图5C为本发明提供的复合防渗体系的第二优选实施例在渠道、渡槽的伸缩缝的防渗实施例示意图。

图6A-图6C为本发明提供的复合防渗体系的第三优选实施例在溢洪道、泄洪洞的防渗实施例示意图。

图7A-图7B为本发明提供的复合防渗体系的第四优选实施例在弱龄期混凝土大坝的防渗实施例示意图。

图8A-图8D为现有技术所用防水涂层在水利工程中被破坏的情况。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的实质，下面结合实例对本发明的技术内容作详细的说明，但本发明的内容并不局限如此，不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。

聚脲基复合体系中各涂层之间的粘结作用

1.环氧底漆与混凝土的粘结作用

环氧底漆涂层和混凝土基材的附着是一个复杂的物理和化学现象。它不仅和两种材料表面的化学性质、结构与状态有关，还取决于粘结界面的物理化学因素，比如润湿性、接触角、表面能等。环氧底漆涂层和混凝土基材的附着力可以认为是由化学键、分子间作用力(范德华力、氢键)和物理锚固等多种作用构成。主要分为以下三个方面：

1)环氧底漆中苯环上游离的自由电子与混凝土界面的范德华力。

2)混凝土中众多羟基基团的氢原子与环氧基团中的氧原子之间的氢键作用，以及环氧中的羟基基团的氢与混凝土表面的羟基基团的氧原子之间的氢键作用。

3)混凝土中的羟基与环氧中环氧基团进行加成反应，得到牢固的化学键(氨酯键)作用力。

此外，环氧底漆的浸润性好，可以大量渗入到混凝土基材的孔隙中，固化后可形成非常牢固的物理锚固作用。

2.聚氨酯底漆涂层与环氧底漆涂层之间的粘结作用

环氧底漆和聚氨酯底漆的附着是一个复杂的物理和化学现象。它不仅和两种材料表面的化学性质、结构与状态有关，还取决于粘结界面的物理化学因素，比如润湿性、接触角、表面能等。环氧底漆和聚氨酯底漆的附着力可以认为是由化学键、分子间力(范德华力、氢键)等多种因素构成。主要分为以下三个方面：

1)环氧底漆和聚氨酯底漆中苯环上游离的自由电子之间强大的范德华力；

2)环氧底漆涂层表面上羟基基团的氢原子与聚氨酯底漆中羟基基团中氧原子之间的氢键作用；

3)环氧底漆涂层表面上端羟基基团与聚氨酯底漆中的NCO之间的聚氨酯反应，得到牢固的化学键(氨酯键)作用力。

聚氨酯底漆与环氧之间的粘接力来自于上述三种粘接，这三种类型的粘结力共同作用，为环氧与聚氨酯底漆之间的高强度粘结带来作用。

本发明优选使用的双组分喷涂聚脲(聚脲基弹性体材料)由固化剂组分(聚脲基A组分)与树脂组分(聚脲基B组分)生成的一种脲基甲酸酯(脲键)基团占主体的弹性体材料。聚脲基A组分与聚脲基B组分反应时，表现出高反应活性、高固化速率、无VOC、环境友好等特性，高脲键含量使得聚脲材料具有高内聚能、高耐久性、低吸水率的优点，能够满足水利水电工程防水、防渗要求。

(1)化学定义

由多元醇与多异氰酸酯反应生成具有一定异氰酸酯含量的预聚物(A组分)，此反应属于聚氨酯反应，生成物含氨基甲酸酯(氨酯键：NHCOO)；

然后再由含有异氰酸酯的预聚物(A组分)与多元胺(B组分)反应生成含有脲基甲酸酯(脲键：NHCONH)的材料；

反应生成的弹性体中，脲基甲酸酯(脲键)含量应大于氨基甲酸酯(氨酯键)含量，特别是脲键含量大于氨酯键5倍以上。

(2)水利水电工程定义

具有高脲键含量、高内聚能、高耐久性、高固含量、低吸水率、环境友好等特征的防水材料。

(3)应用性能定义

采用喷涂施工，具有快速固化(固化速度小于20秒)、施工环境容忍度高、施工效率高、耐长期水浸泡、耐高水压等特点，能满足水利水电复杂界面防水施工要求和使用要求的防水材料。

上述三种定义分别从化学方面、水利水电工程应用方面、施工和应用性能方面进行定义。

当使用聚脲基弹性体材料时，由于聚氨酯底漆和聚脲属于同一体系的材料，因此聚氨酯底漆和聚脲涂之间的相容性较好，当喷涂聚脲基材料接触到聚氨酯底漆表面时，聚氨酯底漆涂层上大量的NCO和聚脲基B组分中的多元胺迅速发生反应，得到牢固的化学键(脲键)作用力。此外，聚氨酯底漆和聚脲涂层中苯环上游离的自由电子之间具有强大的范德华力，以及聚氨酯底漆与聚脲底漆之间的存在氢键作用。

以下为本发明提供的一个复合防渗体系如图1所示，包括底漆层和涂膜防水层；

其中，底漆层包括第一涂层、第二涂层；第一涂层为潮湿或干燥混凝土基面用的环氧底漆；第二涂层为单组分或双组份聚氨酯底漆；涂膜防水层为高分子弹性体材料。

在第一涂层、第二涂层之间另有一硅砂层，该硅砂层选用20～50目硅砂，如表1所示其配比和用量。

表1

在涂膜防水层上另有一面漆层，如图2所示。

图3为本发明中高分子弹性体材料之中选择使用的聚脲基弹性体材料(高脲键含量)微相分离结构示意图。其中，形似矩形的结构代表聚脲弹性体的硬段(脲键)，无规则的结构代表聚脲弹性体的软段。聚脲基弹性体材料具有高脲键含量、高内聚能、高耐久性、高固含量、低吸水率且具有超水浸润功能等特征，表现出高反应活性、高固化速率、无VOC、环境友好、与潮湿界面粘接牢固等特性，高脲键含量使得聚脲材料具有高内聚能、高耐久性、低吸水率的优点，能够满足水利水电工程防水、防渗要求。

上述复合防渗体系的制备方法为：

1)在水工建筑物混凝土表面涂刷第一底漆层和/或环氧腻子层，第一底漆层用量为0.35kg/m²，如果混凝土表面缺陷严重，可由环氧腻子替代第一底漆层或在第一底漆层涂覆后混凝土缺陷处用环氧腻子找平，涂刷后与涂下一层的间隔时间7～36小时；

2)喷涂或涂刷第二底漆层，用量为0.1kg/m²，喷涂或涂刷后与涂下一层的间隔时间4～24小时；

3)喷涂或涂刷高分子弹性体材料，用量为3～7kg/m²，形成涂膜防水层。

其中，和/或，在步骤1)后增加步骤1a)按照0.8kg/m²的用量喷撒20～50目硅砂；

和/或，在步骤3)后增加步骤4)在涂膜防水层表面涂覆一层面漆，涂层厚度0.1mm。

所述面漆层由面漆A组分和面漆B组分按重量比4：3混合而成；

其中，面漆A组分按重量计为由氢化MDI，PTMG1000以及溶剂碳酸丙烯酯按100份、100份、40份的比例混合而成；

所述环氧底漆由环氧底漆A组分和环氧底漆B组分组成，其中环氧底漆A组分为多巴胺改性环氧主体树脂，环氧底漆B组分由腰果酚改性脂肪族多元胺主体固化剂、界面剂、促进剂、消泡剂、流平剂、抗氧剂、着色剂组成；

所述界面剂的型号为KH550，促进剂的型号为AH、消泡剂的型号为BYK530、流平剂的型号为BYK525、抗氧剂的型号为1010、着色剂为着色色浆；

所述的环氧腻子由环氧底漆和填料按照重量比2:1配制而成，其中填料为气相二氧化硅。

所述聚氨酯底漆为单组分聚氨酯底漆或双组分环氧改性聚氨酯底漆；

所述聚脲基弹性体材料由聚脲基A组分和聚脲基B组分反应生成，其中，聚脲基A组分和聚脲基B组分的体积比为1:1，具体成分如表2所示：

表2

上述聚脲基弹性体材料的物理性能，如表3所示：

表3

其中，聚脲基A组分的配制方法，包括如下步骤：

1)将四氢呋喃聚醚PTMG1000和环氧丙烷聚醚PPG1000混合，在100-110℃条件下进行精制2h，使含水量降至0.1％以下，降温至50℃；

2)加入超水浸润剂SKJ-DA，均匀混合30分钟后，加入异氰酸酯MDI100，65℃反应10h；

3)将反应物降至室温，出料结束反应，N₂封装，储存。

B组分的配制方法，包括如下步骤：

1)将端氨基聚醚D2000、T5000混合均匀，然后将胺扩链剂E100加入到端氨基聚醚中，110℃精制2h，使含水量降至0.1％以下，降温至室温，出料结束反应；

2)加入端氨基聚丁二烯SKJ-ATB和助剂，进行高速分散，搅拌速度为900转/小时，搅拌时间为1.5小时，N₂封装，储存；

其中，所述助剂为：消泡剂、流平剂、抗水解剂、着色剂、抗氧剂、界面剂、紫外线吸收剂、液体松香甘油酯胶黏剂的混合物。

由于聚脲基弹性体材料极快的反应速度，限定了其施工必须采用双组分碰撞混合无气喷涂设备(聚脲喷涂机XP3)，其中对聚脲基A组分粘度的限制尤为严格，解决这一问题的唯一途径为提高聚脲基A组分的NCO含量。NCO含量的提高不仅能够降低体系的粘度，而且可以保持高固含量和高反应活性，同时使得材料本身的内聚力更大，耐水解性能更好，反应速度更快，更适合水利工程的施工环境要求。

聚脲基A组分NCO含量与脲键、氨酯键含量对应关系如表4所示：

表4

NCO含量/％	脲键/×10²⁰/g	氨酯键/×10²⁰/g
			6	4.01	4.01
8	6.02	3.61
			10	7.07	3.40
12	8.66	3.08
			15	10.70	2.68
17	12.22	2.37
			20	14.05	2.01

为保证高脲键含量，聚脲基A组分中的NCO含量应控制在16％-25％，使得脲键与氨酯键的含量维持在5:1以上。NCO含量偏低时，预聚物分子量高，反应活性低，喷涂施工受环境影响大，且材料的强度和内聚能较低，耐久性能差。NCO含量较高时，预聚物分子量低，反应活性高，喷涂施工受环境影响小，喷涂聚脲弹性体具有较好的强度和硬度，更高的内聚能。此外所使用的双组分聚脲基材料中含有超水浸润剂和端氨基聚丁二烯可以增加潮湿界面粘结力及弹性体涂层长期水泡的耐久性，为水工建筑物提供较好的水环境使用稳定性。

如表4所示，一般NCO含量在水利水电工程中大于16％为宜，本配方中为18％，较强的内聚力、较紧密的分子排列封堵了水分浸入材料的途径，此外材料中含有超水浸润剂和端氨基聚丁二烯可以增加潮湿界面粘结力及弹性体涂层长期水泡的耐久性，为水工建筑物提供较好的水环境使用稳定性。

聚脲基A组分NCO含量与聚脲材料力学性能的关系如表5所示：

表5

实施例1

为本发明所提供复合防渗体系应用于输水隧洞和箱涵伸缩缝的防渗实施例，由于输水隧洞不需要抗冲耐磨，不需要暴露于阳光之下，但需长期水浸泡，施工时基材表面属于潮湿基面。因此，在该应用领域使用复合防渗体系为：潮湿界面使用的环氧底漆层+环氧改性的双组分聚氨酯底漆层+双组分聚脲基弹性体涂层。

其中如箭头所示为输水隧洞(如图4A)和箱涵(如图4B)的伸缩缝，其上涂覆有本实施例所提供的复合防渗体系。

图4C为本实施例中复合防渗体系的结构示意图，从图中可以看出，复合防渗体系横跨两混凝土的接缝处，并且向两侧各延伸30公分左右。

实施例2

为本发明所提供复合防渗体系应用于渠道和渡槽的防渗实施例，由于渠道和渡槽不需要抗冲耐磨，但是需要长期暴露在阳光之下，反复有水无水交替，因此在该应用领域使用复合防渗体系为：

(1)用于如箭头所示为渠道(如图5A)的伸缩缝，所用复合防渗体系为：干燥界面使用的环氧底漆层+单组分聚氨酯底漆层+聚氨酯类弹性体涂层+面漆层；

(2)用于如箭头所示为渡槽(如图5B)的伸缩缝，所用复合防渗体系为：干燥界面使用的环氧底漆层+单组分聚氨酯底漆层+丙烯酸酯类弹性体涂层+面漆层。

图5C为本实施例中复合防渗体系的结构示意图，从图中可以看出，复合防渗体系横跨两混凝土的接缝处，并且向两侧各延伸30公分左右。

综合上述实施例1和2，现有铺设于输水隧洞、箱涵、渠道和渡槽的伸缩缝位置的防渗体系在浸水三个月就会发生渗水情况，浸泡冲刷半年以上就会脱落剥离，严重影响输水隧洞、渠道和渡槽的使用，致使不得不重新涂覆防水材料，造成施工成本增加，而实施例中所提供的复合防渗体系可以稳固结合于输水隧洞和箱涵的伸缩缝位置，不易剥离、脱落、显示了良好的防水防渗性能，实际运行4年，防渗体系完好无损，在实验室的试验应用中，测试实施例所提供复合防渗体系的耐老化时间可达30年以上。上述复合防渗体系良好的长期耐水浸泡及抗冲磨效果，不仅能够提高水工结构的耐久性，而且避免了一般防渗体系的运行过程中反复修补的费用及停水造成的经济损失。

实施例3

为本发明所提供复合防渗体系应用于溢洪道、泄洪洞的防渗、抗冲耐磨实施例，由于溢洪道、泄洪洞需要经受高速水流(20～40m/s)冲刷，因此应用在该领域的复合防渗体系需要具有抗冲耐磨的性能，因此在该应用领域使用复合防渗体系为：

(1)用于泄洪洞(如图6A)的表面，所用复合防渗抗冲耐磨体系为：湿润界面使用的环氧底漆层+硅砂+环氧改性的双组分聚氨酯底漆层+橡胶类弹性体涂层(PBC-328)；

(2)用于溢洪道(如图6B)的表面，所用复合防渗抗冲耐磨体系为：干燥界面使用的环氧底漆层+硅砂+环氧改性的双组分聚氨酯底漆层+双组分聚脲基弹性体涂层；

图6C为本实施例中复合防渗体系的结构图，从中可以看出，通过在底漆层中铺设硅砂层可增加复合防渗体系的耐磨性能。

现有铺设于溢洪道、泄洪洞的防渗体系由于其与溢洪道、泄洪洞的结合力弱，耐磨耗性、耐剪切和耐冲击性差，往往在运行初期就会发生渗水和脱落剥离的情况，影响溢洪道、泄洪洞的使用，从而不得不重新涂覆防渗材料，造成施工成本增加和使用上的延误，而本实施例提供的复合防渗体系加入了硅砂层，可大大提升防渗体系对于水流冲击的耐磨性，涂覆特殊的底漆层稳固结合于溢洪道、泄洪洞，不易剥离、脱落、本实施例中的聚脲基防渗体系显示了良好的抗冲耐磨性能，在实际应用中，本防渗体系已经运行5年，防渗体系完好无损，在实验室的试验应用中，测试本体系的耐老化时间可达30年以上，良好的长期耐水浸泡及抗冲磨效果，不仅能够提高水工结构的耐久性，而且避免了一般防渗体系的运行过程中反复修补造成的经济损失。

实施例4

为本发明所提供复合防渗体系应用于弱龄期混凝土大坝的防渗实施例。为缩短施工周期，通常要在弱龄期混凝土表面进行复合防渗体系施工，因此在该应用领域使用复合防渗体系为：潮湿界面使用的环氧底漆层+硅砂+环氧改性的双组分聚氨酯底漆层+双组分聚脲基弹性体涂层+面漆层。

使用时在弱龄期混凝土大坝(如图7A)表面上涂覆有本实施例所提供的复合防渗体系，图7B所示为其结构示意图。

由于使用湿润面环氧底漆，使得本发明提供的聚脲防渗体系可以应用于在在浇筑后养护了1天的弱龄混凝土表面上涂覆，而由于弱龄期的混凝土含水，现有技术所用可以防渗涂覆体系的需要混凝土浇筑后28天以上才可以，因此其他体系在涂覆于弱龄混凝土表面极易发生粘接不牢固、使用中易剥落的情况，而本实施例提供的复合防渗体系中特有的可适用于潮湿界面的环氧底漆可使聚脲复合防渗体系牢固结合于混凝土表面。

从上述实施例可以看出，本发明提供的复合防渗体系具有如下特点：

1.形成以环氧底漆为主体的底漆层，在底漆层上喷涂或涂刷有机高分子材料形成高分子弹性体防水涂层。

2.底漆采用湿润面用底漆材料，在处于湿润状态的混凝土、或者弱龄期阶段的混凝土表面也可形成底漆层，在底漆层上形成高分子弹性体涂膜防水层。

3.水工建筑物表面防水层要受到高速水流冲刷，防水层必须牢固地粘接在混凝土表面上。因此，外防水层采用高分子弹性体防渗涂层，其下部基面是以环氧树脂系材料为主的底漆层。作为防水层，是由涂膜防水层与底层基面的底漆层构成。

上述复合防渗体系，具有优异的防水性能，对混凝土表面有较好的粘结强度(3.0N/mm²以上)，同时具有优秀的耐磨耗性、耐剪切和耐冲击等性能，混凝土表面即使受到巨大的摩擦和冲刷也没事，而以往的防水方法不可能达到这种防护的状态，上述防水层的形成效率比以往的各种防水层的形成效率高，特别是作为第一底漆层中湿润面所用的材料，可以在浇筑后养护了1天的弱龄混凝土表面上涂覆，而且可以保证较好的粘结强度。因此，可以在浇筑混凝土、脱模以后，立刻进行防水层的施工，可以缩短水工建筑物的制作周期，缩短整体工程的完成时间。

Claims

1.一种适用于水工建筑物的复合防渗体系，其特征在于，包括底漆层和涂膜防水层；

其中，底漆层包括第一涂层和/或环氧腻子层、第二涂层；

第一涂层为潮湿或干燥混凝土基面用的环氧底漆；

第二涂层为聚氨酯底漆；

涂膜防水层为高分子弹性体材料；

所述环氧底漆由环氧底漆A组分和环氧底漆B组分组成，其中环氧底漆A组分为多巴胺改性环氧主体树脂，环氧底漆B组分由腰果酚改性脂肪族多元胺主体固化剂、界面剂、促进剂、消泡剂、流平润湿剂、抗氧剂、着色剂组成；

当混凝土表面含水量不大于8%，环氧底漆配方按重量计为：多巴胺改性环氧主体树脂100份，腰果酚改性脂肪族多元胺主体固化剂50份，界面剂0.5份，促进剂1份，消泡剂0.5份，流平剂0.5份，抗氧剂0.2份、着色剂3.3份；

当混凝土表面含水量高于8%，环氧底漆配方按重量计为：多巴胺改性环氧主体树脂100份，腰果酚改性脂肪族多元胺主体固化剂15份，界面剂0.5份，促进剂1份，消泡剂0.5份，流平润湿剂0.5份，抗氧剂0.2份、着色剂3.3份；

所述界面剂的型号为KH550，促进剂的型号为AH、消泡剂的型号为BYK530、流平剂的型号为BYK525、抗氧剂型号为1010、着色剂为着色色浆；

所述的环氧腻子由环氧底漆和填料按照2:1配制而成，其中填料为气相二氧化硅；

双组分环氧改性聚氨酯底漆由环氧改性聚醚和异氰酸酯预聚体按重量比例为3:1混合而成；

所述高分子弹性体材料为聚脲类弹性体材料、聚氨酯类弹性体材料、丙烯酸类树脂、橡胶树脂类、环氧树脂类、聚酯类树脂或高聚物砂浆类材料；

所述聚脲类弹性体材料为聚脲基弹性体材料；

所述聚脲基弹性体材料由聚脲基A组分和聚脲基B组分反应生成，其中，聚脲基A组分和聚脲基B组分的体积比为1:1；

聚脲基A组分NCO含量为16~25%之间，构成为：异氰酸酯100~150份、四氢呋喃聚醚15~40份、环氧丙烷聚醚40~80份、超水浸润剂3~10份；

其中，超水浸润剂为多巴胺和二羟甲基丙酸按照重量比1:1的反应合成；

聚脲基B组分为：端氨基聚醚55~95份、胺扩链剂28~45份、消泡剂0.4份、流平剂0.3份、抗水解剂0.2份、着色剂 5份、抗氧剂0.1份、界面剂0.2份、紫外线吸收剂0.2份、液体松香甘油酯胶黏剂0.3份、端氨基聚丁二烯5~15份。

2.如权利要求1所述的复合防渗体系，其特征在于，在第一涂层和/或环氧腻子层、第二涂层之间另有一硅砂层，该硅砂层选用20~50目硅砂；

和/或，在涂膜防水层上另有一面漆层；

所述面漆层由面漆A组分和面漆B组分按4：3混合而成；

3.一种使用如权利要求1所述的复合防渗体系在水工建筑物混凝土表面进行施工的方法，其特征在于，包括如下步骤，

1）在水工建筑物混凝土表面涂刷第一底漆层和/或环氧腻子层，用量为0.3~0.5kg/m²，涂刷后与涂下一层的间隔时间6~24小时；

2）喷涂或涂刷第二底漆层，用量为0.08~0.1kg/m²，喷涂或涂刷后与涂下一层的间隔时间3~12小时；

3）喷涂或涂刷高分子弹性体材料，用量为3.5~6.0kg/m²，形成涂膜防水、防护层。

4.一种使用如权利要求2所述的复合防渗体系在水工建筑物混凝土表面进行施工的方法，其特征在于，

1a）按照0.7~1.0kg/m²的用量喷撒硅砂；

3）喷涂或涂刷高分子弹性体材料，用量为3.5~6.0kg/m²，形成涂膜防水、防护层；和/或

4）在涂膜防水层表面喷涂或涂刷一层面漆层，涂层厚度0.1~0.15mm。