一种大坝混凝土表面抗泄水冲磨涂料及其涂刷方法

  • 获奖名称: 一种大坝混凝土表面抗泄水冲磨涂料及其涂刷方法
  • 获奖等级: 金奖
  • 获奖类别: 第一届湖北专利奖
  • 授奖单位: 湖北省人民政府
  • 完成单位: 长江水利委员会长江科学院
  • 获奖年度: 2020
  • 获奖人员: 陈亮、李珍、汪在芹、韩炜、肖承京、魏涛、邵晓妹、冯菁、廖灵敏、张健、闫小虎
  • 成果简介:（一）技术原创性及重要性： 本发明属于基础型专利。 为解决或减缓大坝混凝土表面高速水流冲磨破坏问题，目前国内外主要从如下两个方面入手：一方面是研究应用高性能抗冲磨混凝土；另一方面是采用有机复合材料作为混凝土表面涂层提高抗冲耐磨性。前者适用于工程建设阶段，在修补防护工作中工程量大、施工复杂、成本高。后者多采用有机聚合物砂浆类材料，在长时间泄水高频冲击和震动作用以及大温差作用下易发生龟裂、起翘和脱层，且耐候性较差。可以说水工建筑物抗泄水冲磨问题一直未得到完善解决。 针对上述关键性和共性的技术难题，本发明通过对聚天冬氨酸酯聚脲的纳米改性以及与不同黏度、不同组分环氧树脂基材料的复合设计，发明了三层抗冲磨材料系统，即底层采用粘接力优异的环氧胶泥、中层采用环氧树脂、面层采用高强度高弹韧性纳米改性聚脲，解决了聚脲类材料与混凝土粘接力较弱的难题，通过环氧胶泥优异的粘接性提高抗冲磨材料系统整体的粘接性，采用改性环氧树脂作为中间层，提高了底层和面层的粘接性能，同时增加了材料抗冲击能力。 本参评发明专利原创性发明的三层抗冲磨复合材料，解决了水工泄水建筑物抗冲磨涂层粘接强度低、耐紫外老化和抗冲磨强度弱等关键性、共性的技术难题。为水工泄水建筑物抗冲磨技术难题提供了高效的解决方案，有利于保障工程长期安全运行。 （二）技术优势： （1）与国内外同类技术相比，克服了传统聚合物材料对缺陷修补适应性不足和耐候性差等问题。以具有可低温固化、不易发泡、高弹韧性和耐候环保等诸多优点的聚天冬氨酸酯聚脲纳米复合材料为核心，多层不同黏度、不同体系环氧树脂基材料为辅助的抗冲磨材料系统，具有底层粘结性好、面层抗冲耐磨性优异、各层界面相容性好的特点，有效发挥协同效应，减少或防止高速水流对混凝土的冲磨和气蚀破坏。 本专利作为“水利水电工程混凝土防护修复材料与关键技术”项目成果的核心知识产权，经中国大坝工程学会组织评价，总体达到国际领先水平（见附件2.1）；本专利作为“CW820系聚天冬氨酸酯聚脲/纳米SiO2混凝土表面抗冲耐磨防护材料的研制”的主体成果，湖北省科技厅组织鉴定的意见为：“该项目成果显著改善了混凝土的抗冲耐磨性及耐久性，项目成果达到国际先进水平”（附件5.2）；以本专利技术作为核心的项目成果“水利水电工程地质体和混凝土缺陷检测与处理技术”，经湖北省科技厅组织鉴定达到国际领先水平，并获2014年湖北省技术发明一等奖（附件5.3）。本参评专利获得湖北省首届（2020年）专利奖金奖（附件5.4）。 参评专利使我国抗冲磨材料性能得到明显提升，发明的抗冲磨材料系统使用方便，施工效率高。水工泄水建筑物检修频繁，经常需要一年一修，通过本参评专利的使用，使得泄水建筑物检修时间间隔可达到五年以上，不仅降低了直接维修成本，还减少了发电机组停机维修时间，对于降低成本、节能减排效果明显。 （2）在本专利技术基础上进行转化，形成了定型产品并注册了“CW”商标，且原材料来源广泛，成本低，性价比优势显著。本专利材料生产线年产量大于500吨，在藏木、向家坝、潘口、丹江口等多个大型水利水电工程中进行了大规模应用，产生了显著的社会经济效益，使其成为一项科学性、实用性和推广价值并重的专利技术。 （三）技术通用性： 主要应用范围有：1）水工泄水建筑物如大坝溢流面、消力池、导流洞等混凝土表面抗冲刷磨蚀；2）调水工程的输水渠道和隧洞表面缺陷的快速修复；3）气候恶劣地区水利水电工程混凝土抗冻抗冲磨防护。 不仅在水利水电行业的混凝土抗冲磨防护与修补具有广阔市场，在民用建筑、市政、交通、高铁等领域混凝土结构的耐磨、抗风（砂）蚀防护有应用前景，市场容量巨大。