由中國水利水電科學研究院結構材料所承擔的水利部“948”項目《高精度無損檢測設備和修補專業(yè)施工設備》近日通過驗收。該項技術的推廣應用將提高我國水利工程中的無損檢測和噴涂施工技術水平。應讀者要求，本報分兩期介紹這一先進實用的技術。本期介紹的是一種可靠、快速解決水工混凝土建筑物防腐、防滲、抗沖磨修補問題的技術——噴涂聚脲彈性體技術。
概況
為解決泄水建筑物表面抗高速含砂水流沖磨和空蝕的破壞問題，目前國內外主要從事兩方面的工作：一是繼續(xù)研究高性能高強混凝土的應用技術；二是利用特種高分子材料的高強度、高韌性特點來解決高速含砂水流的沖擊磨損問題。
20世紀90年代，美國研究開發(fā)出噴涂聚脲彈性體技術，這種新型材料具有優(yōu)異的抗磨蝕性能、耐老化性能、抗腐蝕及獨特的施工性能。該技術已在工民建、機械工業(yè)和民航機場跑道等方面得到了廣泛應用，國外稱噴涂聚脲彈性體技術將是噴涂工業(yè)技術的一次革新。因此，研究應用聚脲彈性體技術和引進專用的聚脲噴涂設備及其配套設備，對有效解決我國水工混凝土建筑物的抗磨蝕及防滲、防腐問題具有重大意義。
技術
噴涂聚脲彈性體技術是國外近10年來，為適應環(huán)保需求而研制開發(fā)的一種新型無溶劑、無污染的綠色施工技術。聚脲材料改變了傳統(tǒng)噴涂工藝中普遍存在的溶劑污染、厚度薄、流掛、固化時間長等缺點。它將瞬間固化、高速反應的特點擴展到一個全新的領域，極大地豐富了聚氨酯的應用范圍，拓寬了噴涂技術的應用領域。
聚脲彈性體材料的特性。
1.無毒性：符合環(huán)保要求，適合在密閉、狹小的空間施工。
2.優(yōu)異的綜合力學性能：拉伸強度可達27.5MPa，伸長率可達1000％，撕裂強度為43.9～105.4kN／m，硬度調節(jié)范圍很寬。
3.良好的不透水性：2.0MPa水壓力作用下24h不透水，材料無任何變化。
4.抗?jié)窕院茫撼睗駹顟B(tài)下的摩擦系數(shù)不降低。
5.低溫柔性好：在零下30℃下對折不產生裂紋，其拉伸強度、撕裂強度和剪切強度在低溫下均有一定程度的提高，而伸長率則稍有下降。
6.快速固化：反應速度極快，5s凝膠，1min即可達到步行強度，并可進行后續(xù)施工，使工效大大提高。而且由于快速固化，解決了以往噴涂工藝中易產生的流掛現(xiàn)象，可在任意曲面、斜面及垂直面上噴涂成型，涂層表面平整、光滑，對基材形成良好的保護和裝飾作用。
7.施工效率高：采用成套噴涂、澆注設備，可連續(xù)操作，噴涂100m2僅需30min.一次噴涂施工厚度可達2mm左右，克服了以往多層施工的弊病。
8.對環(huán)境條件要求較低：對水分、濕氣不敏感，施工不受環(huán)境溫度、濕度的影響。
9.耐腐蝕性：由于不含催化劑，分子結構穩(wěn)定，所以聚脲表現(xiàn)出優(yōu)異的耐水、耐化學腐蝕及耐老化等性能，在水、酸、堿、油等介質中長期浸泡，性能不降低。
10.聚脲材料與多種底材，如混凝土、瀝青、鋁及木材等，都有很好的附著力。
11.聚脲材料可以連續(xù)噴涂而不會因反應熱過于集中而導致鼓泡、焦化等現(xiàn)象，可在150℃下長期使用，并可承受350℃短時熱沖擊。
12.可加入各種顏料、填料，制成不同顏色和形狀的制品，并可引入短切玻璃纖維對材料進行增強。
13.具有較高的防沖耐磨能力，其抗沖磨能力可達C40混凝土的10倍。
14.具有較高的抗鹽霧腐蝕、抗凍性好等優(yōu)點。
聚脲彈性體材料與潮濕混凝土間的界面劑。許多水工混凝土建筑物是在潮濕環(huán)境里工作的，聚脲彈性體與潮濕面混凝土之間的黏接強度較小。為使聚脲彈性體技術能廣泛應用于水工建筑物，科研人員開發(fā)研制出了與聚脲彈性體噴涂材料相配套的混凝土潮濕面界面劑。
聚脲彈性體材料反應噴射成型設備。聚脲彈性體材料反應噴射成型設備由專用主機和噴槍組成。輸出量9.2kg／min，工作壓力240巴，可雙組分噴涂。反應噴射成型設備主要用于噴涂聚脲、聚氨酯和聚氨酯／聚脲彈性體及其他多組分涂層材料，可噴涂低輸出、高黏度、難愈合、固化快的材料。施工時將主機配置的2支抽料泵分別插入裝有A、R原料桶內，借助主機產生的高壓（24MPa），將原料推入噴槍混合室，進行混合、霧化后噴出。在到達基層的同時，涂料幾乎已近凝膠，5～10s后，涂層完全固化。一次噴涂厚度為2mm左右，達到規(guī)定厚度只需反復噴涂（間隔5s以上），涂層總成膜厚度不限。該技術對所需專用設備的基本要求為：平穩(wěn)的物料輸送系統(tǒng)，精確的物料計量系統(tǒng)，均勻的物料混合系統(tǒng)，良好的物料霧化系統(tǒng)，方便的物料清洗系統(tǒng)。
試驗
2003年9月1～8日，科研人員對引灤隧洞進行了聚脲彈性體噴涂現(xiàn)場試驗，隧洞兩側立面總噴涂面積為64m2.該試驗洞段混凝土裂縫及滲水點較多。根據現(xiàn)場情況，科研人員選定對稱的兩個側面應用兩種不同的潮濕面界面劑進行試驗。施工工藝流程如下：高壓水槍清除洞壁表面黑色淤泥→角磨機打磨基面→高壓水槍清洗基面浮塵→集中滲漏點進行導管導水處理→專用膩子進行基面找平→涂刷界面劑→進行聚脲彈性體噴涂。
從試驗結果來看，采用潮濕面界面劑后，聚脲彈性體與混凝土之間的黏接強度較高，通水運行半年以后再次檢查，發(fā)現(xiàn)聚脲彈性體周邊處理后的效果很好，如果在噴涂前能完全封堵住混凝土滲漏點或將滲漏點的水導出，黏接強度可保證大于2.0MPa.
試驗證明，采用聚脲彈性體噴涂技術處理大面積滲漏是可行的，尤其是解決迎水面滲漏問題效果更佳。聚脲彈性體材料可以起到隔水層的作用，這對于延長混凝土的耐久性是非常有利的。
概況
為解決泄水建筑物表面抗高速含砂水流沖磨和空蝕的破壞問題，目前國內外主要從事兩方面的工作：一是繼續(xù)研究高性能高強混凝土的應用技術；二是利用特種高分子材料的高強度、高韌性特點來解決高速含砂水流的沖擊磨損問題。
20世紀90年代，美國研究開發(fā)出噴涂聚脲彈性體技術，這種新型材料具有優(yōu)異的抗磨蝕性能、耐老化性能、抗腐蝕及獨特的施工性能。該技術已在工民建、機械工業(yè)和民航機場跑道等方面得到了廣泛應用，國外稱噴涂聚脲彈性體技術將是噴涂工業(yè)技術的一次革新。因此，研究應用聚脲彈性體技術和引進專用的聚脲噴涂設備及其配套設備，對有效解決我國水工混凝土建筑物的抗磨蝕及防滲、防腐問題具有重大意義。
技術
噴涂聚脲彈性體技術是國外近10年來，為適應環(huán)保需求而研制開發(fā)的一種新型無溶劑、無污染的綠色施工技術。聚脲材料改變了傳統(tǒng)噴涂工藝中普遍存在的溶劑污染、厚度薄、流掛、固化時間長等缺點。它將瞬間固化、高速反應的特點擴展到一個全新的領域，極大地豐富了聚氨酯的應用范圍，拓寬了噴涂技術的應用領域。
聚脲彈性體材料的特性。
1.無毒性：符合環(huán)保要求，適合在密閉、狹小的空間施工。
2.優(yōu)異的綜合力學性能：拉伸強度可達27.5MPa，伸長率可達1000％，撕裂強度為43.9～105.4kN／m，硬度調節(jié)范圍很寬。
3.良好的不透水性：2.0MPa水壓力作用下24h不透水，材料無任何變化。
4.抗?jié)窕院茫撼睗駹顟B(tài)下的摩擦系數(shù)不降低。
5.低溫柔性好：在零下30℃下對折不產生裂紋，其拉伸強度、撕裂強度和剪切強度在低溫下均有一定程度的提高，而伸長率則稍有下降。
6.快速固化：反應速度極快，5s凝膠，1min即可達到步行強度，并可進行后續(xù)施工，使工效大大提高。而且由于快速固化，解決了以往噴涂工藝中易產生的流掛現(xiàn)象，可在任意曲面、斜面及垂直面上噴涂成型，涂層表面平整、光滑，對基材形成良好的保護和裝飾作用。
7.施工效率高：采用成套噴涂、澆注設備，可連續(xù)操作，噴涂100m2僅需30min.一次噴涂施工厚度可達2mm左右，克服了以往多層施工的弊病。
8.對環(huán)境條件要求較低：對水分、濕氣不敏感，施工不受環(huán)境溫度、濕度的影響。
9.耐腐蝕性：由于不含催化劑，分子結構穩(wěn)定，所以聚脲表現(xiàn)出優(yōu)異的耐水、耐化學腐蝕及耐老化等性能，在水、酸、堿、油等介質中長期浸泡，性能不降低。
10.聚脲材料與多種底材，如混凝土、瀝青、鋁及木材等，都有很好的附著力。
11.聚脲材料可以連續(xù)噴涂而不會因反應熱過于集中而導致鼓泡、焦化等現(xiàn)象，可在150℃下長期使用，并可承受350℃短時熱沖擊。
12.可加入各種顏料、填料，制成不同顏色和形狀的制品，并可引入短切玻璃纖維對材料進行增強。
13.具有較高的防沖耐磨能力，其抗沖磨能力可達C40混凝土的10倍。
14.具有較高的抗鹽霧腐蝕、抗凍性好等優(yōu)點。
聚脲彈性體材料與潮濕混凝土間的界面劑。許多水工混凝土建筑物是在潮濕環(huán)境里工作的，聚脲彈性體與潮濕面混凝土之間的黏接強度較小。為使聚脲彈性體技術能廣泛應用于水工建筑物，科研人員開發(fā)研制出了與聚脲彈性體噴涂材料相配套的混凝土潮濕面界面劑。
聚脲彈性體材料反應噴射成型設備。聚脲彈性體材料反應噴射成型設備由專用主機和噴槍組成。輸出量9.2kg／min，工作壓力240巴，可雙組分噴涂。反應噴射成型設備主要用于噴涂聚脲、聚氨酯和聚氨酯／聚脲彈性體及其他多組分涂層材料，可噴涂低輸出、高黏度、難愈合、固化快的材料。施工時將主機配置的2支抽料泵分別插入裝有A、R原料桶內，借助主機產生的高壓（24MPa），將原料推入噴槍混合室，進行混合、霧化后噴出。在到達基層的同時，涂料幾乎已近凝膠，5～10s后，涂層完全固化。一次噴涂厚度為2mm左右，達到規(guī)定厚度只需反復噴涂（間隔5s以上），涂層總成膜厚度不限。該技術對所需專用設備的基本要求為：平穩(wěn)的物料輸送系統(tǒng)，精確的物料計量系統(tǒng)，均勻的物料混合系統(tǒng)，良好的物料霧化系統(tǒng)，方便的物料清洗系統(tǒng)。
試驗
2003年9月1～8日，科研人員對引灤隧洞進行了聚脲彈性體噴涂現(xiàn)場試驗，隧洞兩側立面總噴涂面積為64m2.該試驗洞段混凝土裂縫及滲水點較多。根據現(xiàn)場情況，科研人員選定對稱的兩個側面應用兩種不同的潮濕面界面劑進行試驗。施工工藝流程如下：高壓水槍清除洞壁表面黑色淤泥→角磨機打磨基面→高壓水槍清洗基面浮塵→集中滲漏點進行導管導水處理→專用膩子進行基面找平→涂刷界面劑→進行聚脲彈性體噴涂。
從試驗結果來看，采用潮濕面界面劑后，聚脲彈性體與混凝土之間的黏接強度較高，通水運行半年以后再次檢查，發(fā)現(xiàn)聚脲彈性體周邊處理后的效果很好，如果在噴涂前能完全封堵住混凝土滲漏點或將滲漏點的水導出，黏接強度可保證大于2.0MPa.
試驗證明，采用聚脲彈性體噴涂技術處理大面積滲漏是可行的，尤其是解決迎水面滲漏問題效果更佳。聚脲彈性體材料可以起到隔水層的作用，這對于延長混凝土的耐久性是非常有利的。