环氧类材料与优止水在水渠维修保护

水渠或导水隧道的基层是混凝土材料,过水时,水的流速较高,对基层会带来诸如冲刷(摩擦)、汽蚀等破坏,如果水中含有酸性物质,还会对基层造成化学腐蚀。如何选择适当材料进行维修与保护,对获得预期维修效果,延长使用寿命至关重要。本文对环氧类材料(含聚氨脂类材料)和优止水在这类工程中应用的适用性和优缺点进行了分析比较。

环氧类材料与优止水在水渠维修保护

一、材料结构和热兼容性

优止水是水泥基材料,从材料组成方面讲是无机材料,微观结构呈多细小毛细孔隙,与混凝土的微观结构基本相同;而环氧类和聚氨脂类材料是有机类材料,内部微观结构为密实无孔隙,与混凝土类材料完全不同。因此优止水与基层混凝土的兼容性要远远好于环氧类材料和聚氨脂类材料。

优止水的热膨胀系数与混凝土基本相同,而环氧类和聚氨脂类材料的热膨胀系数比混凝土要高处许多,因此在热兼容方面,优止水也要远远好于环氧类材料和聚氨脂类材料。

二、可呼吸性

由于水泥基材料内部微观结构呈多细小毛细空,因此这类材料都是可呼吸的,结构内部的潮气可以正常地散发出来,而不是被憋在内部。而环氧类或聚氨脂类材料,由于其内部微观结构完全是密实无孔隙的,因此是完全不可呼吸的,基层结构内部的潮气无法正常散发出来,在水汽压力的作用下,涂层本身将逐渐丧失与基层的黏合力,发生起层和脱落现象。如果此时涂层表面受高速水流的冲刷,将加快这个起层脱落现象发生的速度。图1是某热电厂凉水塔底座,在水流的冲刷下,2年后,涂刷在混凝土结构表面的环氧树脂涂层发生严重的剥落。凉水塔的水流速度有限,如果在高速水流的冲刷下,问题要严重的多,发生的时间要快的多。

三、界面应力

如果基层混凝土与环氧类或聚氨脂类涂层之间存有水,则会在界面出产生很强的“毛细应力”,从而导致涂层剥落。因此,在水渠或导水隧道等工程中,如果使用环氧类或聚氨脂类材料做为保护涂层而在施工过程中涂层表面形成一些细小的针孔或微小的裂缝(这类材料的施工不可能避免完全没有任何针孔和裂缝),水就可以通过这些细小缺陷渗入结合界面而产生“毛细应力”,导致涂层剥落。界面应力的影响在有高速水流作用的环境下变得愈发严重,因为高速水流会在涂层表面产生很强的剪应力,在针孔和裂缝处会产生一种“撕裂”作用,加速涂层的剥落。

而优止水的情况完全不同,第一,优止水是渗透型材料,与基层不会形成明显的结合面,国家文物局所做的优止水的微观照片。第二,由于优止水是水泥基材料,其内部的微小空隙是应力理想的释放之处,因此不会形成应力聚积。

四、韧性

在优止水中加入亚克力增强剂后,会大大地提高其韧性和抗开裂能力,因此这种复合材料的韧性和抗开裂能力远远高于环氧类材料。(环氧类材料是一种脆性材料。)

五、对基层湿度的敏感性

对湿度的敏感性是一个需要认真考虑的因素。导水隧道内部湿度很高,基层含水量也很高。优止水对基层湿度完全没要求,事实上如果基层过干,施工前还需要将基层湿润后才能施工。相反,环氧类材料对基层的湿度非常敏感,要求基层必须彻底干燥,否则将无法施工。即使现在有所谓的可以在湿基面上使用的环氧类材料,其在湿基面上施工的失败率也是很高的,而且耐久性也大打折扣。

六、安全性

环氧类和聚氨脂类材料都是有毒、易燃的化学品,施工和储存时都需要采取特别的保护措施,尤其是在相对封闭的环境下施工,对现场人员健康的危害更大。而优止水是水泥基材料,无味、无害、不燃,施工简单,不存在安全问题。

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