1 概述。

混凝土結構因其施工縫處理不到位、振搗不密實、養護不及時及混凝土自身熱脹冷縮特質等多因素原因，使得裂縫成為水工混凝土結構最普通、最常見的病害之一，不出現裂縫的混凝土建筑物是極少見的。而且這些裂縫多發生在結構關鍵部位，嚴重影響水工結構的安全性、穩定性，而且還會伴隨滲漏，冬季滲漏更會造成凍脹，對壩體、水閘、溝渠、泵站等水工結構安全運行構成嚴重威脅，水工混凝土結構的維護就顯得很重要。

2 水工結構裂縫修補材料及修補方法。

2. 1 裂縫修補材料主要種類。

根據修補材料的化學組成不同，我們將水工混凝土構筑物的縫隙修補材料分為五類[1]:

第一類是以不銹鋼類、鍍鋅的鋼板、鐵板等為主的金屬類止水材料，與混凝土的咬合能力一般，而且容易損壞，在水壩、溝渠等伸縮縫中應用時，一般采用多層止水方式，金屬類止水材料用在緊靠迎水面的底層。

第二類是橡膠類止水材料，無論是天然橡膠、合成橡膠、丁腈橡膠等由于其較好的彈性及延展性廣泛的應用在我們的生活中，但由于橡膠易老化，容易造成修補部位的再次損壞，一般用在要求不高的結構中。

第三類是聚氯乙烯塑料止水材料，與混凝土材質粘結能力一般，使用時還需采用別的粘結劑來與混凝土結構完成較好的粘結，操作較復雜，應用受限。

第四類是密封膠類止水材料，低檔的以改性瀝青為主； 中檔包含丁基丙烯酸酯、氯硫化聚乙烯等聚合物； 高檔包含聚硫類、有機硅類及聚氨酯類。改性瀝青類抗老化性能較差，不能用于惡劣條件下的環境； 化學合成的聚合物柔韌性一般，容易變形； 高檔次的密封膠耐老化、力學性能都很好。有機硅類具有彈性恢復性好、收縮小、耐老化、耐高、低溫性能好的優點，但它本身的強度低，對粘結材料的粘結性不是很理想，價格高； 聚硫類具有收縮性小、可以低溫硫化、耐水性好、濕氣滲透性低的優點，但它本身有較大氣味，壓縮變形大，價格較高，難以在工程上大范圍使用。

與上述兩種相比，聚氨酯類具有強度高、彈性好、耐磨、耐氣候變化等特點，對一般的建筑材料也有較高的粘附性，幾乎可以滿足各個領域的使用要求。特別是對那些膨脹和收縮比較明顯和熱脹冷縮比較大的材料，聚氨酯密封膠的高伸長率和良好的彈性恢復率，均可以滿足材料或構件的密封要求。而且聚氨酯密封膠的價格相對較低，因此聚氨酯密封膠在各行業的應用日益增長，用于水工結構的報道也越來越多。

第五類為復合止水材料，一般通過物理和化學的方法制備出滿足各種需求的止水材料。比如金屬與橡膠、橡膠與塑料及比較熱門的改性聚氨酯材料，為止水材料的發展提供了新的研究方向。

2. 2 常用裂縫修補方法。

根據縫隙變化，將裂縫分為死縫（ 長度和寬度不再隨時間而變化） 、活縫（ 寬度隨外界環境而變化，長度幾乎沒有變化） 和增長縫（ 隨時間而增長） .不同的縫隙有不同的修補方法，目前，國內常見的修補方法可以歸為四類[2]:

1） 填料法，適用于寬度較大的縫隙，將縫隙鑿成一定的形狀，清理干凈，將填縫材料注入，主要是水泥砂漿、聚合物砂漿等，涉及鋼筋銹蝕的，先除去鐵銹，然后進行下步操作。2） 灌漿法，適合用在水工結構較深較細的裂縫上，將灌漿料以壓力或真空的方式壓入裂縫中，修復裂縫，主要灌漿料有水泥漿、環氧樹脂類及聚氨酯類膠粘劑等。3） 表面覆蓋法，將修補材料涂在結構物的表面，提高其抗裂性、耐久性。但只能在結構物表面進行，很難深入到內部縫隙中，對裂縫的二次開裂及延伸很難起到追蹤作用。4） 錨固修補法，不采用任何膠粘劑，通過拉緊錨桿或者錨索產生預應力來壓縮裂縫，控制裂縫的進一步擴展。由于錨固施工比較復雜、工作量較大，工程中一般很少采用，除非工程有特殊要求。

3 聚氨酯膠粘劑在水工結構中的應用。

發達的水利網絡、眾多的水工建筑物，使得聚氨酯膠粘劑廣泛用于大壩、溝渠、水閘、渡槽等水工結構，而且取得不錯的效果。

作為全球范圍內應用廣泛的合成材料，關于它的研究一直不間斷進行著，并取得了巨大成果。聚氨酯密封灌漿材料可以分為雙組分聚氨酯、親水性聚氨酯、疏水性聚氨酯及研究越來越多的環保型、無溶劑型聚氨酯。

邱紅雷[3]研究表明，HBPU 聚氨酯水工混凝土填縫膠作為一種高性能填縫材料應用于馬灣泄洪閘混凝土縫隙取得了很好的效果，而且經受了多次汛期的洪水考驗未發現滲漏情況。楊杰等[4]研究顯示，LW/HW 水溶性聚氨酯灌漿材料對缺陷混凝土進行維護，發揮了很好的效果，滲漏現象消失，保證了水工建筑物的安全、有序的運行。鄒遠鵬等[5]研究表明，聚氨酯膠粘劑用在葛洲壩水利樞紐中，韌性好、粘結性強、操作簡單，使用效果明顯。

董紅偉等[6]研究表明，槐扒黃河提水工程渡槽止水材料原本用的是聚氯乙烯膠泥，但實踐證明，長時間供水運行，抗拉、耐老化等方面已經不能滿足工程的需要，所以逐步采用 HBPU 瀝青聚氨酯水工混凝土填筑止水膠，取得了良好的工程效果。

傳統的聚氨酯膠粘劑應用越來越廣，新型改性聚氨酯密封材料的研究也在不斷的拓展當中，成為研究的重點。賈建民等[7]采用插層法、原位聚合法、共混法及溶膠-凝膠法四種方法，制備出了流變性能和機械性能都得到不同程度提高的無極納米粒子改性的聚氨酯密封膠材料。張麗等[8]利用原位聚合法以甲苯二異氰酸酯、聚醚二醇、正己烷為原料合成了聚氨酯預聚體，在擴鏈劑中加入蒙脫土，制備蒙脫土改性醇溶型聚氨酯膠粘劑。通過XRD,SEM,AFM 檢測方式，發現蒙脫土改性的聚氨酯膠粘劑在斷裂伸長率、斷裂拉伸強度及剪切強度等方面都得到明顯改善。高艷飛等[9]在聚氨酯膠粘劑合成過程中加入端羥基聚硅氧烷羥基硅油，紅外分析表明，羥基硅油與聚氨酯中的異氰酸酯基發生化學反應，成功嵌入聚氨酯鏈中。試驗顯示，隨著羥基硅油的加入，增加了預聚體合成時間，但提高了聚氨酯膠粘劑的粘結性能且降低了其吸水率，綜合性能得到改善?？讘椫镜萚10]研究表明，在二月桂酸二丁基錫和三亞乙基二胺的混合催化劑作用下，木質素改性的聚氨酯膠粘劑室溫剪切強度提高了近 75%,高溫剪切強度也有改善。

4 總結與展望。

伴隨國民經濟飛速發展，水利工程、鐵路工程、公路工程等交通網絡的密集化程度越來越高，聚氨酯膠粘劑應用的范圍也在不斷擴大，為聚氨酯膠粘劑的發展提供了新的契機。有理由認為，具備良好膠粘力、彈性恢復力、抗老化性等優異性能的聚氨酯膠粘劑將成為水工結構維護方面的重點之一。

參考文獻：

[1] 劉杰勝，吳少鵬，陳美祝。 伸縮縫止水材料的性能及應用[J]. 水工材料，2008（ 4） :6-7.

[2] 馬建偉，劉志建。 水工混凝土建筑物裂縫處理技術概述[J].北京水務，2007（ 1） :50-51.

[3] 邱紅雷。 HBPU 聚氨酯水工混凝土填縫止水材料的應用[J]. 人民黃河，2010（ 7） :118-119.

[4] 楊 杰，劉 寧，邢波濤。 LW/HW 水溶性聚氨酯化學灌漿材料在水工混凝土缺陷處理中的應用[J]. 四川水力發電，2015（ 4） : 54-56.

[5] 鄒遠鵬，宋崇洲，王端明。 聚氨酯膠在水工建筑物上的應用[J]. 湖北水利發電，2004（ 2） :57-58.

[6] 董紅偉，姚洪波，杜克勤，等。 HBPU 瀝青聚氨酯水工混凝土填縫止水膠在渡槽工程中的應用[J]. 河南水利與南水北調，2009（ 3） :47.