高拱坝坝踵喷涂聚脲防渗层的性能与应用分析

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1、硕士学位论文高拱坝坝踵喷涂聚脲防渗层的性能与应用研究TheResearchinPropertiesandApplicationsofSprayPolyureaElastomerAnti—seepageCoatinginHeelAreaofHighArchDam学21006156大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果

2、，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：壹丝塑达量鱼煎金煎里叠造星鱼!生堂耋塑垫作者签名：三透垄日期：塑!三年—L月—尘日大连理工大学硕士学位论文摘要在施工期和运行期高拱坝坝踵部位极易出现开裂，导致高压库水进入裂缝引发水力劈裂及各种次生灾害，危及大坝的安全，因此在高拱坝坝踵部分区域加强防渗处理保护是极为必要。喷涂聚脲弹性体作为新兴的防护技术，具有其绿色环保、良好的防护性能，先进的施工技术等优势，但在高拱坝

3、坝踵防渗处理方面的应用尚处于起步阶段，无论是关键性能还是施工铺设方法都缺乏可靠的理论的支撑。为深入了解应用于高拱坝坝踵防渗的喷涂聚脲弹性体的性能，本文进行的主要工作如下：(1)对聚脲弹性体材料的拉伸性能进行了试验。聚脲的线弹性阶段在0-0．1之间，对应的弹性模量约为50MPa；聚脲的拉伸强度大于22MPa，断裂伸长率大于450％；聚脲厚度随伸长率的增大而减小，当伸长率为100％时，聚脲试件厚度约为初始厚度的0．6倍，300％时约为初始厚度的0．5倍。(2)进行了整体涂层拉伸破坏试验和断口扫描电镜观察(SEM)，并结合单轴拉伸试验的结果，描述

4、了聚脲弹性体材料的拉伸破坏特征。试验表明，聚脲弹性体材料具有典型的超弹性材料的韧性破坏特征，断裂后永久变形不超过0．4，整体聚脲涂层的拉伸破坏以出现针眼状孔为标志，随后孔扩展并连接，最终导致涂层撕裂。(3)自主设计并制作了涂层耐高水压击穿试验装置。该装置的灵活性和通用性高，能快速更换试件来模拟不同程度的裂缝开裂，可观测性、安全性好，能实现精确加载；适用于各种涂层材料的耐水压击穿测试。通过该装置对不同厚度的聚脲涂层在背面裂缝开裂情况下的耐击穿性能进行了试验测试，试验结果表明，聚脲涂层的耐击穿性能跟涂层厚度和底部裂缝宽度相关，厚度为2mm、4m

5、m的聚脲涂层即可满足2mm、5mm的裂缝在300m水头水压力作用下的抗渗要求。(4)采用Ogden本构公式对试验所得应力．应变曲线进行拟合表征，以此为基础，通过ABAQUS有限元软件中的Ogden本构模型和4结点双线性平面应变四边形单元CPE4RH，对聚脲涂层的耐击穿行为进行数值模拟。结果分析表明，在涂层厚度h相同的情况下，荷载作用下的中点竖向位移Umax与裂缝的宽度d呈线性递增关系，而在同自由段宽度d的相同的情况下，荷载作用下中点竖向位移Umax均随涂层厚度的增大而减小，若假设两者之间为线性关系，则递减斜率K随着宽度d的增大而增大；直接以

6、h／d即厚宽比作为聚脲喷涂厚度控制量是不可取的，但h=2mm和4mm两种厚度下Umax与h／d的变化趋势相似；分析了最大3MPa荷载下的应变和应力分量的分布，分析表明，涂层变形的外侧区域局部应力可达11lk,'[Pa，属于易破坏区域。高拱坝坝踵喷涂聚脲防渗层的性能与应用研究(5)对喷涂聚脲防渗层在高拱坝坝踵的铺设方法进行了分析，并结合具体的工程实例进行了分析探讨。分析结果表明，喷涂聚脲技术现有的设备和原材料应用于高拱坝坝踵防渗均是成熟可行的，但成功应用的关键在于正确的施工工艺，而在施工工艺中，根据具体的施工环境条件，做好混凝土底材处理和喷涂

7、聚脲时的质量控制尤为重要。关键词：高拱坝；防渗层；喷涂聚脲弹性体；性能试验；施工工艺大连理工大学硕士学位论文TheResearchinpropertiesandApplicationsofSprayPolyureaElastomerAnti-seepageCoatinginHeelAreaofHighArchDamAbstractThesecurityanddurabilityisparticularlyimportantforhigharchdam，becauseofitsgreatheightandlargestoragecapacit

8、y，ithassignificanteconomicandsocialbenefits．Theoperationmonitoringdata，computationalanaly