专利名称：一种防止大坝渗漏的方法
技术领域：
本发明属于水利工程技术领域，特别涉及大坝防渗技术。(含混凝土面板堆石坝、 拱坝、重力坝)
背景技术：
我国是世界上水库最多的国家，有大中小水库8. 5万余座，这些水利工程在兴利 除害发展国民经济中发挥了重要作用。由于各种原因使这些大坝存在着不同程度的隐患， 致使有些提坝工程不能充分发挥效益。溃坝、决提事故时有发生，严重威胁着人民的生命安 全。因此，急需研究一种简单易行、经济而有效的防渗加固技术，对大坝的渗漏进行有效的 防止和处理。混凝土在受到损伤条件下具有一定的自愈能力，受到损伤的时间越早，其自愈性 能越强。实验表明早期混凝土中仍存在一定塑性，水泥水化过程未完全完成，当受到压力水 击穿损伤后，在后期的水化过程中混凝土能部分自我修复而愈合。随龄期增长水泥水化逐 渐趋于完成，混凝土逐渐失去塑性，自愈能力减弱。混凝土构件在高压水条件下损伤分为可回复性和不可回复性两种，可回复性的损 伤主要靠水泥的水化自我修复，随混凝土龄期和强度增长逐渐增加，其逐渐失去触变复原 性，水泥基结晶渗透型防水材料可以增强和延缓混凝土中的可回复性损伤，减少不可回复 性损伤，对混凝土抗渗性能有显著改善。在大坝混凝土表面涂抹水泥基防水材料，能够对严寒地区的水利工程起到保护作 用。因为理论上一般认为混凝土抗冻性能的好坏，主要取决于吸水饱和程度和混凝土抵抗 结冰应力破坏的能力。混凝土在吸水后，如内部空隙充水达不到饱和程度，空隙内有多余空 间，容许水在结冰时自由膨胀，则不至于产生有破坏作用的静水压力。大坝表面有水泥基防 渗涂层，水泥基通过渗透，催化混凝土内尚未水化的水泥，使其结晶并不断地反复增生，进 而封闭和阻塞一定深度的混凝土的毛细管道，使混凝土更加密实，阻断了水分向混凝土内 部的传输，使内部处于基本无水或不饱和水状态，从而消除或削弱了产生冻胀的最基本指 标_吸水饱和度，使冻胀破坏作用大大减弱。众所周知，混凝土构件的开裂一般和结构受力或者体积变形有关，在早期混凝土 构件由于强度较低，一般不承受外荷载，而对于体积变形，尽管早期就产生一定的变形，但 由于混凝土早期弹模较小，导致混凝土开裂的体积变形(如温度变形)一般也在后期产生， 总体说来，水利工程大坝的裂缝一般在一定龄期后(一般超过设计龄期如28d或者90d)产 生，当混凝土结构产生裂缝时混凝土基本已经失去自我的触变复原性能，而水泥基防水材 料可以利用混凝土中未完全水化的自由水或者其他来源的自由水形成针状晶体，提高混凝 土的自愈性能，所以，水泥基防水材料在混凝土中的自愈能力可以提高混凝土的抗裂和长 期耐久性。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术的不足之处，在充分考虑大坝的混凝土表层防渗基础上，满足大坝表面平整美观，防渗性能优良及施工简单等优点。本发明提出的是一种新型防止大坝渗漏的方法，其特征在于，在大坝混凝土表面 涂抹一层水泥基渗透结晶型材料防渗层，其具体施工工艺如下1.检查大坝混凝土表面，表面如有缺陷、裂缝、蜂窝麻面均应马上修凿、修补。对于 使用钢模板或混凝土表面有反碱、尘土、各种涂料、薄膜、油漆及油污或者其它外来物都必 须进行处理。要用凿击、喷砂、酸洗(5%稀盐酸)、钢丝刷刷洗、高压水冲等。(如使用盐酸 腐蚀法，必须先用水打湿。酸处理后表面应用水彻底冲净。)2.用角磨机打磨整个大坝混凝土表面，使混凝土表面的毛细管系统充分开放以利 于水泥基结晶材料的渗透。处理完的混凝土基面应当粗糙、干净。3.用干净的水润湿大坝混凝土墙面，在墙面快干的时候再次用水润湿，如此进行 3 5遍的润湿，可以使大坝混凝土表面及其以下的毛细管系统和缝隙含水充分。4.将水泥基结晶材料和干净的水调合(水要求无盐和无有害成分)。搅拌成稀稠 状即可。搅拌过程要在20分钟内完成。调配比例刷涂时按体积用5份料、3份水调和，喷 涂时按体积用5份料、4份水调和。5.施工时需用半硬的刷子或喷枪，使用半硬的刷子涂刷，涂刷要求大坝混凝土表 面刷两次，每次分为横向涂刷和纵向涂刷两遍，在缝隙较大位置应用刷子沾灰浆揉搓，以便 水泥基结晶材料充分填充到缝隙和毛细管中，涂刷第二次应在第一次涂刷后的浆面开始泛 白(约10 20分钟左右)后进行。喷涂时喷嘴距涂层要近些，并与混凝土表面垂直，以保 证灰浆能喷进表面微孔或微裂纹中。水泥基结晶防水材料一般情况下每次按075. -1. 5kg/ m2，涂刷两次，达到总用量1. 5-3kg/m2。在热天露天施工时，建议在早、晚进行，防止材料过快干燥影响渗透。阳光过足时 应进行遮护处理。6.在大坝混凝土表面涂刷水泥基结晶材料后，应用雾状水养护，每天三次，持续 3 5天。本发明的作用效果及使用范围本发明利用水泥基渗透结晶型防水材料能渗透结晶和填堵渗漏通道，可大大改善 大坝混凝土抗渗性能.本发明适应于大坝防渗方面，由于混凝土是一种多孔性材料，并不是所有的空间 均有骨料以固态形式填充其中，水泥和水拌和后产生孔隙，在混凝土搅拌过程中会产生气 泡，当游离水与混凝土中孔隙结合后，最终成型的混凝土结构就具有渗水性。本发明特别 适应于因混凝土孔隙和微小的渗漏通道造成的大坝渗漏，提供了在水利水电施工及大坝表 面混凝土防渗方面使用覆盖水泥基渗透结晶型防水型材料的新工艺，取得了良好的综合技 术、社会环境效益。工程实例(一 )云南李仙江居甫渡水电站工程1、居甫渡水电站工程拦河坝为碾压混凝土重力坝，坝轴线全长320m，坝顶高程 525. 000m,最大坝高 95m。
2、工程混凝土总方量约93. 96万m3，其中碾压混凝土 54. 6万m3，常态混凝土 39. 36 万m3，钢筋8372t。3、李仙江、阿墨江、把边江、勐野江等下游河谷地带属北热带气候，是热带向亚热 带过渡型气候，年平均气温大于20. 4°C，最热月平均气温24. 5°C，最冷月平均气温14. 0°C， 极端最高气温39. 2°C以上，极端最低气温0. 6°C以上
图(一)为表面覆盖有水泥基渗透结晶型材料防渗层的重力坝大坝剖 面图。其中 1为坝体中心线；2为水泥基渗透结晶型材料防渗层。防渗效果1、在高水头压力条件下，无论在大坝迎水面或者在背水面混凝土表面涂刷水泥基 渗透结晶型防水材料都能取得很好的防水效果，且它与混凝土互相粘结牢固，无破坏迹象2、在迎水面涂刷水泥基结晶的防水效果，比在背水面好，但肉眼未发现背水面上 的水泥基结晶涂层(在1. IMPa水压力下)与混凝土面有脱开现象。3、迎水面有0. 3MPa的水压力，背水面上又有漏水点时，应采取堵漏措施，再涂水 泥基浓缩剂浆更佳防水作用。( 二)云龙河三级水电站工程1、云龙河三级水电站工程挡水坝为三心圆双曲混凝土拱坝，坝顶高程974m，最大 坝高135m。坝顶上游弧长143. 69m，弧高比1. 06，宽高比0. 84，坝顶宽5. 5m，坝底宽18. Im, 最大拱端厚度为22. 12m，最大坝高135m，厚高比0. 13。2、云龙河流域属中亚热带湿润气候，气候特点为四季分明，冬寒夏凉，夏季多雷暴 雨，冬季多降雪。多年平均气温16. 3°C，7月份气温最高，1月份气温最低，历年极端最高气 温41. 2°C，极端最低气温-12. 30C ；多年平均风速0. 5m/s，历年最大风速16m/s，风向ESE。3、本流域降雨比较丰沛，多年平均降雨1437. 7mm，降雨主要集中在4 10月份，占 全年降雨量的88. 5%，7月份最大，占全年降雨量的17. 1%，1月份降雨量最少，约占1.4%。
图(二)为表面覆盖有水泥基渗透结晶型材料防渗层的拱坝大坝剖面图。其中1 为坝体中心线；2为水泥基渗透结晶型材料防渗层。
具体实施例方式本发明设计的一种在大坝混凝土表面覆盖有水泥基渗透结晶型防渗层的新型大 坝，结合附图详细说明如下本发明是为了防止大坝在水压力作用下发生渗漏和内外温差和环境的湿差引起 的表面裂缝。基于这样一个原理。当我们将防渗材料应用在一个完全潮湿的混凝土表面上 时，防渗材料中的活性成分与各种混凝土矿物质反应，其结果将所有的裂缝、漏洞和宽度在 500um以上的空隙全部填满。这种反应不断产生，最后将深入混凝土的内部，可能会渗入到 整个混凝土结构。本发明的实施例如图(二)所示，为防止渗漏和裂缝的产生，在大坝的迎水面涂刷 一层水泥基渗透结晶型防渗材料作为保护层。
本发明与其他大坝防渗方法相比，具有施工简单、防渗性能好，增强混凝土的抗冻性、提高其强度等优点。由于水泥基渗透结晶型防渗材料能与各种混凝土矿物质反应，可以 更深入的起到防渗作用。本发明的大坝混凝土表面防渗层的施工工艺采用涂刷法，根据实际情况和需要可 以采取机器喷涂和人工涂刷两种方法。本发明在整个大坝混凝土迎水面进行喷涂施工。根据气候条件调整施工厚度和养 护条件。本发明的防渗效果在大坝混凝土表面覆盖一层水泥基防渗材料施工较简单，用清洁水将粉状材料调 成浆状均勻涂刷或喷涂即可，对施工环境要求不高，基面湿润更好，不需预前的粉平工作及 施工后的保护工作，较其他柔性防水材料要更省工序、省工期、省造价。本发明工作原理是利用水泥基渗透结晶型防渗材料中特有的活性化学物质，利 用水泥、混凝土本身固有的化学特性及多孔性，以水作为载体，借助渗透作用，在混凝土微 孔及毛细管中传输、充盈，催化混凝土中的水泥再发生水化作用，而形成不溶性的枝蔓状结 晶，并与混凝土结合成为整体，从而使任何方向的来水及其它液体被堵塞，达到永久的防 水、保护钢筋和增强混凝土结构强度的目的。
权利要求
一种防止大坝渗漏的方法，其特征在于，在大坝混凝土表面覆盖有水泥基渗透结晶型材料防渗层。
2.对于面板坝堆石坝，其特征在于，在堆石坝混凝土面板表面覆盖有水泥基渗透结晶 型材料防渗层(例如摘要附图一中2所示)。
3.对于重力坝，其特征在于，在大坝的迎水面的混凝土表面覆盖有水泥基渗透结晶型 材料防渗层(例如摘要附图二中2所示)。
4.对于拱坝，其特征在于，在大坝的迎水面的混凝土表面覆盖有水泥基渗透结晶型材 料防渗层(例如摘要附图三中2所示)。
全文摘要
水利水电工程大坝混凝土是一种多孔性材料，当大坝蓄水后，坝体混凝土在壅高的水位的压力作用下易产生渗漏现象。一种防止大坝渗漏的方法提出对大坝整个上游混凝土面采用多项工序进行处理，使大坝表面的缺陷充分暴露，通过涂刷或喷涂工艺在混凝土表面覆盖一层水泥基渗透结晶型防水材料(例如摘要附图中2所示)，利用材料中活性分子传输充盈、发生水化作用使其充分与混凝土结合为整体，使材料的抗渗效果得到了明显提高。通过工程应用证明这种工艺对使用水泥基渗透结晶材料进行水利工程大坝防渗的效果有显著提高，水泥基材料被大坝表面充分有效地结合吸收，使混凝土的抗渗、抗压等性能有显著提升。
文档编号E02B7/02GK101824812SQ20091013632
公开日2010年9月8日 申请日期2009年5月11日 优先权日2009年5月11日
发明者乐阳, 张敏, 杜彬, 杜钢, 许超 申请人:宜昌天宇科技有限公司