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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

单组份聚脲涂层材料耐紫外性能研究

在高海拔地区，普通高分子类水工混凝土表面防护涂层材料由于受到强烈紫外辐射，易出现变色、粉化、龟裂等现象，服役寿命明显缩短。选取一种综合性能较好的单组份聚脲材料，通过设计紫外辐射-冷凝加速老化室内模拟试验，开展了聚脲材料的拉伸性能、聚脲/砂浆体系的粘接性能测试，并利用扫描电镜SEM、红外光谱等手段分析了涂层的微观形貌和结构变化。结果表明：紫外辐射-冷凝老化过程中，聚脲材料中高分子发生分解导致涂层表面产生粉化，表面的N-H、C-H、-OH化学键发生变化，粘接强度、拉伸强度、断裂伸长率与老化时间呈指数相关。研究成果可为提高聚脲涂层耐紫外性能、更准确地预测聚脲类水工混凝土防护涂层的使用寿命提供一定的理论依据。     

CW系水免疫纳米聚脲防护修补材料与配套技术

正成果概况CW系水免疫纳米聚脲防护修补材料与配套技术系长江水利委员会长江科学院主要针对三峡"千年工程"而研发,结合西部高寒地区水利水电工程环境昼夜温差大,混凝土结构缝开度随气温超幅变化,要求潮湿和明水环境下粘结强度高,基面附着力强等技术难题,以脂肪族聚脲原料为基材,通过添加纳米材料以及各种助剂制备而成的一种水免疫纳米聚脲防护修补材料。     

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。     

水工混凝土表面防护保温涂料的制备与性能研究

提出一套水工混凝土双层表面防护保温涂层材料系统,通过试验研究,验证了该系统面层涂料选用自主研发的CW620系列聚脲涂层,能与底层涂料较好地粘合,且其保温性能、耐候性和防渗抗裂能力良好,外表美观;底层材料选用聚苯乙烯、珍珠岩与环氧胶泥复掺,与混凝土粘结性能好,且具有较好的保温性能,还可填平混凝土表面凹凸不平的基面,形成相对平整的工作界面;此双层保温涂层材料系统可与水工混凝土形成一个整体,对水工建筑物起到有效的防护保温作用。     

水工结构聚脲防渗涂层的力学性能与寿命预测研究

聚脲防渗涂层材料力学性能的耐久性对保障水工结构工程长久安全运行意义重大,目前缺乏考虑聚脲材料化学构成对防渗涂层使用寿命预测的理论及公式。本研究基于聚脲材料化学键构成、水解老化机理及Arrhenius老化模型,考虑聚脲材料的脲键、氨酯键含量的影响,提出了聚脲防渗涂层的老化寿命预测理论及公式,该理论能够反映不同聚脲材料的氨酯键、脲键含量与水解老化寿命的关系。根据聚脲防渗涂层中氨酯键、脲键含量定义了聚脲涂层力学性能,通过湿热加速老化试验确定了氨酯键水解老化参数,确保了聚脲材料寿命预测公式的可靠性。实现了在不同温湿度运行环境条件下,不同聚脲防渗材料的使用寿命预测及材料设计方法,对水工建筑物聚脲防渗涂层的设计及应用具有指导意义。     

高寒地区水工混凝土防护修复技术与应用

高寒地区水工混凝土建筑物处于超大温差、极端低温、强辐射、大风、干燥等复杂条件,混凝土结构容易产生以冻融破坏为代表的劣化病害,防护修复技术是常用的劣化防治措施之一。通过有限元方法对冻融循环作用下水工建筑材料劣化过程及影响规律进行了模拟计算。结果显示,在周期变温荷载作用下,孔隙水结冰产生的冻胀应力是导致混凝土耐久性降低的主要因素。除了改善混凝土本体抗冻性外,还应采用表面防渗处理,如表面涂层防护,以控制混凝土内部含水量和冻胀应力,提高抗冻融能力。介绍了高寒地区水工建筑物防护修复材料的选择原则、种类特点和施工工艺,总结了防护修复技术在高寒地区的典型工程应用,为高寒地区水利水电工程维护提供了一定的参考借鉴,并从材料性能、配套设备、工艺拓展、标准制定4个方面进行了展望。     

高寒地区水工混凝土建筑物表面预防护技术应用探讨

本文以高寒区水工混凝土结构为背景,总结了混凝土结构多种缺陷的防护措施和防护材料的选取原则,重点分析了北方高寒地区水工混凝土建筑物缺陷类型和产生的原因,提出了水工混凝土结构预防护理念,通过单参数数值模拟计算验证了水工混凝土建筑物预防护的重要性和可行性,可为高寒地区水工混凝土建筑物耐久性设计、施工等提供指导和借鉴。     

改性环氧砂浆抗冲磨材料性能研究

冲磨破坏是水工建筑物常见的破坏形式之一,环氧树脂基材料是常用的抗冲磨防护和修补材料。针对西部高寒地区高紫外辐射的环境特点和抗冲磨材料实际工况,通过试验研究了改性环氧砂浆的力学性能、抗反复冲磨性能和耐紫外老化性能。改性环氧砂浆长期抗拉强度大于17 MPa,216 h抗冲磨强度(水下钢球法)达1 090.03 h/(kg/m~2),1 440 h紫外加速老化试验后,抗拉强度和断裂能保留率分别为82.25%和96.90%。试验数据表明,改性环氧砂浆有优异的力学性能、抗冲磨性能和耐紫外老化性能,适合用于西部高寒地区抗冲磨防护和修补。     

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。     

聚脲涂层在水工混凝土表面处理中的施工技术

聚脲是一种无溶剂、涂刷型弹性材料,具有良好的力学性能、耐老化、防渗漏、抗冻融、抗冲耐磨、抗疲劳破坏、施工便捷、技术先进等特点,可用于水工混凝土裂缝及伸缩缝表面封闭处理,也可用于大面积防渗及小流速过流面的抗冲磨防护与表面耐久性防护。本文通过对聚脲涂层在水工混凝土表面处理中的施工技术探讨,以期为同类工程提供借鉴。     

聚脲在水工混凝土表面修补施工中的应用

在北方严寒地区,处于水位变化区的水工混凝土由于受到频繁冻融循环的作用,其表面易产生剥蚀现象,降低了混凝土强度。在混凝土修补过程中,选择适合的修补材料可以预防水工混凝土在短时间内再次遭受破坏。文章以东北地区某水库厂房尾水闸墩为例,简述聚脲在水工混凝土表面修补中的应用,喷涂聚脲防水涂料具有强度高、伸长率高、耐磨、抗冲击、附着力好、施工速度快等优点。应用在此尾水闸墩混凝土上,起到了较为理想的效果。     

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。     

防护涂层在水利工程中的应用进展研究

水工结构工程长期处于复杂的运行条件下,常出现溢流面被含沙水流和推移质磨损侵蚀以及高寒地区冻融破坏等灾害现象,并因混凝土劣化导致开裂产生大量渗漏问题。为有效保障工程安全性能,提升结构的服役寿命,通常在结构表面增加一层防护涂层作为保护层。文章从水利工程防护涂层材料性能研究和防护涂层工程应用研究两方面简要阐述了当前的研究成果,总结了部分工程中防护涂层的服役性态,并对未来进一步的研究方向进行了展望。     

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。     

水工混凝土喷涂纯聚脲防护技术的应用研究

文章对水工混凝土的病害机理以及纯聚脲防护的技术优势展开研究,提出纯聚脲具有超强的耐老化、抗冲刷性能、复杂基材的适应性及优异的恶劣环境抵抗性,是实现水工混凝土有效防护的有力保障。同时详细介绍了纯聚脲防护的施工流程和工艺,为今后工程应用提供参考。