新型水免疫聚脲混凝土表面防护材料研究

长江科学院自主研发的水免疫聚脲混凝土表面防护材料以改性聚天门冬氨酸酯和异氰酸酯为组份,通过结构调控制备得到,其不受所处环境中水的作用而产生劣化,对水具有免疫功能即水免疫性,从而降低服役环境对材料施工和性能的影响,解决了聚脲工程应用关键性问题。该材料通过近10 a来在丹江口水库、南水北调中线高填方渠道、穿黄隧洞、溪洛渡水电站以及尚家河水库等大中型重点工程中的应用,显示出优异的防护效果。在水利水电领域具有较大的开发价值与应用前景,并可向市政、交通、海洋工程等其它基础建设和国民生活领域拓展。     

聚脲复合涂层材料的改性和耐老化性能研究

涂刷防护修补涂层材料能够屏蔽腐蚀介质进入水工混凝土内部,提高水工混凝土耐久性。针对西部高寒地区高强度紫外线、冻融频繁的特殊气候水文环境,对已研发的聚天冬氨酸酯聚脲进行改性,复掺纳米TiO_2材料和抗老化剂,并适量添加分散剂、消泡剂、硅烷偶联剂等,制得高耐候聚脲复合涂层材料。试验表明,其耐紫外老化性能较之聚天冬氨酸酯聚脲得到了极大提升,同时,该材料具有优异的粘结性能、韧性、低温柔性,符合西部高寒地区水工防护修补材料的基本性能要求。     

聚脲复合涂料体系的设计与耐候性研究

针对西部地区紫外辐射强、日温差大这类严苛的水工建筑材料服役环境,选用粘接性能良好的环氧材料作为底层涂料,设计出聚脲复合涂料体系,该涂料体系有效提升了耐候性聚脲复合涂层材料的粘接性能,增强了水工混凝土防护修补材料体系的整体性能,延长其使用寿命。该聚脲复合涂料体系的抗冻性能、防水抗渗能力和耐候性良好,外表美观,符合西部高寒地区水工防护修补材料的基本性能要求。     

SK单组分聚脲在水利水电工程中的应用进展

针对水工建筑物混凝土裂缝渗漏、碳化、冻融剥蚀、钢筋锈蚀等劣化问题,通过SK单组分聚脲性能研究,在以往大面积防渗和耐久性防护工程应用基础上,结合不同工程领域和技术特点,对SK单组分聚脲技术进行工程应用研究。结果表明:(1)SK单组分聚脲作为一种综合性能优异、耐磨损、耐冲刷、施工简单方便的新型高分子环保型防护涂层材料,适用于处理面板伸缩缝和接缝防渗、泄洪建筑物抗冲磨防护、混凝土结构耐久性防护、混凝土裂缝防渗封闭等问题;(2)由于该材料具有良好的低温柔性且耐候性强,能够适用于我国北方寒冷地区水工建筑物混凝土修补防护处理工程;(3)SK单组分聚脲技术应用在输水工程中,可有效降低过水建筑物表面糙率,大幅度提高工程运行效益。     

SK手刮聚脲在西北高寒地区输调水工程的应用

庄浪河渡槽是甘肃省引大入秦工程重点建筑物之一,地处西北高寒地区,经20多a的输水运行,出现混凝土冻融剥蚀破坏,钢筋锈蚀、裸露等病害缺陷。选择SK手刮聚脲作为防护材料进行适用性试验研究,针对SK手刮聚脲本体强度、抗冻防护性能、耐低温性能、抗冲磨及耐老化性能开展室内试验和现场工艺性试验研究,结果表明:SK手刮聚脲材料在高寒地区气候环境下,不仅表现出良好的综合力学性能、较强的抗冲磨能力,而且工艺简便。试验结束后,通过庄浪河渡槽3 a的通水运行检验,SK手刮聚脲材料能够满足渡槽安全运行的要求,是目前西北寒冷地区水利工程混凝土表面缺陷较为理想的修补材料。     

博湖西泵站虹吸式出水流道裂缝修补设计

本文分析了博湖西泵站虹吸式出水流道混凝土裂缝漏气漏水现象的成因,并结合当前较适用的水工建筑物修补加固材料特点,将流道内粘钢衬和手刮聚脲防护处理两方案进行对比分析,从流道体型不规则多变特点和修补材料变形适应性和施工便利角度考虑,最终采用手刮聚脲防护处理方案。     

水工混凝土抗冻融涂层材料的研究与应用

西藏地区高频率的冻融循环极易造成水工混凝土的冻融破坏,严重影响工程服役安全。根据水工混凝土冻融破坏机理,研发了具有良好抗渗性和耐老化性能的混凝土抗冻融防护涂层,其可有效阻隔外界水侵入,减少混凝土孔隙含水量,抑制混凝土的冻融破坏过程。该涂层以高强度树脂材料为底涂,能修补混凝土表面缺陷,并提供与面层的良好粘接,面层材料为高耐候聚脲防水涂层。研究发现涂层防护下的混凝土试样抗冻融性能优于F300。     

水工建筑物混凝土新型防护材料研究与应用

水工建筑物由于经常受到水压、水流冲刷、冻融或干湿循环等作用,容易出现渗漏、老化、溶蚀破坏及腐蚀等问题,缩短了建筑物的服务寿命。以聚氨酯和聚脲为基体,通过聚合反应或物理添加的方式,开发出新型含氟聚氨酯和氟改性聚天冬氨酸酯聚脲两种防渗抗裂涂层材料;通过三氟氯乙烯与不同的乙烯基醚和乙烯基酯的共聚制得了绿色环保的水性氟碳树脂涂料;以聚脲和乙烯基酯树脂为基体,通过与纳米或微米级无机粒子复合的方式,研发了抗冲磨材料。上述一系列防渗抗裂、抗老化、抗冲磨新型防护涂层材料,已成功应用于丹江口大坝加高工程混凝土表面防护、三峡船闸闸墙混凝土抗冲撞等工程,经现场测试及较长时间的服役考验,效果良好。研究成果可为水工防护材料的开发和性能提升优化研究提供重要依据。     

环氧涂层材料在厄瓜多尔CCS水电站中的应用

针对SK手刮聚脲、YEC环氧防护涂层材料、YEM环氧砂浆及高强混凝土4种材料进行水下冲磨试验,根据实验结果对比分析:YEC环氧防护涂层材料具有较好的施工环境适应性和对混凝土更好的粘结性能,施工方便。选择使用YEC环氧涂层材料进行CCS水电站冲沙闸下游护坦混凝土的抗冲磨防护。     

新型界面剂在水工混凝土修补防护中的试验与应用研究

水利工程所处的复杂环境条件,严重影响了修补防护材料与混凝土基面之间的黏结性能。通过开展HK-G-2材料与潮湿混凝土基面、不同表面修补防护材料的黏结性能试验以及工程示范应用,论证了该材料对潮湿混凝土基面具有良好的亲和力和黏结性能,可作为一般表面修补防护材料的界面剂推广使用,为工程维护提供了必要的参考。     

新型水工混凝土表面防护涂层抗冻融性能研究

西部高寒地区地理位置独特,水文地质气候条件复杂,自然环境恶劣,造成该区域内水利工程混凝土材料易发生冻融劣化破坏。对此,选取课题组已研发的3种新型水工混凝土表面防护涂层材料(耐候型环氧涂层、不饱和聚酯树脂和聚脲涂层体系),进行室内加速冻融试验。试验结果表明,以环氧胶泥为底漆,聚脲材料为面漆的水工混凝土表面防护涂层的抗冻性能最优。随后在西藏地区水利水电工程进行了现场生产性试验,通过观测发现,新型聚脲材料起到了很好的抗冻防护效果。该材料有望应用于西部高寒地区水工建筑物的表面防护,提高水利水电工程建筑物的耐久性。     

聚脲材料的特性、分类及其应用范围

聚脲材料分为双组分喷涂聚脲和单组分涂刷聚脲,两种材料均具有较高的抗冲耐磨性、良好的防渗效果、耐腐蚀性强以及优异的综合力学性能等。本文介绍了这两种材料的定义、原理、优缺点、应用范围及在水利水电工程中的应用实例。提出单组分涂刷聚脲宜用于水工混凝土建筑物的迎水面防渗、裂缝和伸缩缝表层防渗,以及流速小于30m/s的过流面的抗冲磨防护与表面耐久性防护;双组分喷涂聚脲宜用于水工混凝土建筑物的迎水面防渗、流速小于5m/s的过水面保护及表面耐久性防护。     

长江科学院喜获首届湖北专利奖金奖、银奖各一项

正2021年7月29日,湖北省知识产权保护大会在武汉召开。会上,长江科学院2项国家发明专利分别获得首届湖北专利奖金奖、银奖。出席大会的有省委副书记、省长王忠林,最高人民法院党组副书记、常务副院长贺荣,国家知识产权局党组书记、局长申长雨,会议由副省长张文兵主持。会上宣读了《湖北省人民政府关于颁发首届湖北专利奖的决定》,长江科学院(以下简称"长科院")材料与结构研究所国家发明专利"一种大坝混凝土表面抗泄水冲磨涂料及其涂刷方法"获得金奖,武汉长江科创科技发展有限公司国家发明专利"水免疫纳米聚脲水工混凝土修补料及其制备方法"获得银奖。与会领导为获首届湖北专利奖金奖的单位颁奖。     

CW 系列混凝土表面保护修补材料研究与应用

为了防止因水工混凝土表面劣化以及向内扩展影响工程的使用寿命,提高混凝土的耐久性,必须对混凝土表面进行特殊保护和修复。长江科学院利用超声分散法,在聚天门冬氨酸酯与异氰酸酯合成脂肪族耐老化高分子材料的基础上,添加纳米二氧化硅、有机硅烷偶联剂和活性稀释剂制备出一种新型的纳米二氧化硅 / 聚脲复合材料 --CW 系列混凝土表面保护修补材料,并考察了超声分散时间、纳米二氧化硅粒子用量、异氰酸酯的种类和用量等因素对该复合材料性能的影响。研究表明该材料具有环保、高耐候性、高黏结性、干燥和潮湿面均可施工等特性,能有效提高混凝土等结构的抗紫外老化、抗冲磨、抗渗、抗碳化、抗冻融、抗化学侵蚀等耐久性能,且施工简便,可广泛适用于病险水库的除险加固,新建大坝、水库的混凝土表面防护和裂缝修补,乃至水利工程中其它防渗抗老化等领域。目前,该材料已在三峡大坝、丹江口大坝、南水北调中线工程、宜昌汤渡河和尚家河水库等水利工程的除险加固中得到成功应用。     

新疆某供水工程渡槽裂缝成因分析及处理措施

新疆某供水工程地处阿勒泰高寒地区,工程试通水期间发现其单向预应力渡槽存在渗漏现象,渗漏通道主要为混凝土裂缝、伸缩缝。通过渡槽渗漏的成因分析,发现施工期间温度应力是造成槽身混凝土裂缝的主要原因,极大的年温差和强劲风力是造成渡槽伸缩缝部分止水失效的主要原因。通过总结国内对渡槽裂缝、伸缩缝缺陷的修补技术,提出对宽度大于0.2 mm的裂缝采用化学灌浆及粘贴碳纤维措施进行加固、对渡槽伸缩缝采用4 mm厚SK单组分聚脲进行防护的修补措施。另外,对槽身内部采用2mm厚SK单组分聚脲整体进行防护。按照此方案对渡槽缺陷修补后,效果良好,彻底解决了该工程渡槽的渗漏及后续运行过程中的冻融剥蚀破坏问题。     

新型裂缝修补材料在金沙江溪洛渡溢洪道中的应用研究

溪洛渡水电站的溢洪道受高速水流和气候条件的影响,混凝土过流面将产生冲磨、气蚀和碳化破坏,混凝土表面需进行涂装;溢洪道伸缩缝随温度变化而伸缩变化,使裂缝修补材料易出现破损、撕裂造成防护失效。为了解决溢洪道过流面伸缩缝的渗水及冲磨、气蚀、碳化问题,选新型CW680聚脲裂缝修补材料系统进行现场试验,经过近8个月现场应用,检测性能指标表明该材料具有优异的粘结性和裂缝修补能力,同时具有优异的抗渗性能和耐久性能。     

水工混凝土抗冲耐磨防护技术研究进展

简要介绍了抗冲耐磨混凝土和钢板衬护等现有水工混凝土抗冲耐磨技术,阐述了喷涂聚脲弹性体技术应用于水工建筑物防护的可行性和优越性。工程应用表明,聚脲材料具有优异的抗冲耐磨性能、良好的复杂环境适应性、超强的耐老化性能以及便捷的施工性能等特点,使其成为解决水工混凝土磨损和空蚀问题的有效手段。     

阿海水电站溢流面裂缝处理及结构缝防护

阿海水电站投产运行后,溢流面出现裂缝,台阶部位的结构缝附近混凝土也出现剥蚀,为了避免裂缝进一步扩展及已经出现剥蚀的部位进一步发生气蚀破坏,对溢流面已出现裂缝和剥蚀的部位进行修补及防护处理。采用SK手刮聚脲材料施工简单、方便,施工质量容易保证。处理后通过了汛期多次泄洪的考验,证明SK手刮聚脲表面抗冲磨防护效果良好,保证了大坝安全运行。     

引黄灌区U型薄壁渡槽缺陷修复方案探讨

文章以夹马口引黄工程“二郎神”渡槽为例,对渡槽内壁混凝土发生的剥蚀破坏,钢筋锈蚀、伸缩缝聚硫密封膏老化等病害,采用聚合物水泥砂浆对冻融剥蚀的混凝土进行修复处理,对渡槽伸缩缝止水带进行更换,以及表面止水处理;采用SK刮涂聚脲对渡槽内壁进行表面防护处理。进一步阐述了混凝土缺陷修补、渡槽伸缩缝修复、渡槽内壁SK刮涂聚脲防护处理等工艺的实施要点,可为同类工程提供一定的借鉴。     

手刮聚脲老化试验及水利工程应用效果评价分析

手刮聚脲的抗拉伸、耐低温等性能均已得到试验论证,并在水利工程中推广应用,体现出了优异性能,但当前该材料的耐老化性能国内研究得较少。本文研究了两种老化试验,并对工程应用效果进行了评价分析,表明该材料耐老化性能也很突出,完全能够适应各类水工混凝土的缺陷处理和表面防护环境。本文研究为永久工程防护设计提供了有益参考。