近年來極端氣候正日益頻繁地發生，尤其是2010年西南地區發生特大干旱、多數省區市遭受洪澇災害、部分地方突發嚴重山洪泥石流，造成重大生命財產損失，建立完善的防洪抗旱水利體系刻不容緩。今年全國多地也出現干旱和洪澇災害。但是，許多水利工程混凝土存在裂縫、溶蝕、凍融、溫度疲勞、波沙磨蝕等病患，嚴重危及水利設施的正常使用和服役安全。2011年中央一號文件“國務院關于加快水利改革發展的決定”指出，加大、加強、加快水利基礎設施建設在“十二五”期間社會經濟發展中具有重大的戰略地位，未來10年國家將投資4萬億元用于水利基礎設施建設。純聚脲技術作為新型無溶劑、無污染的綠色施工技術，以其優異的力學性能及耐老化、耐腐蝕、防滲漏、抗凍融、抗沖擊、抗疲勞破壞等性能，以及快捷、先進的施工技術在水電站大壩壩面、溢洪道、排沙洞、導流洞、輸水渠等水利工程建設中具有廣泛的應用前景。 1、聚脲的定義及純聚脲的技術優勢 1.1、聚脲的定義 美國“聚脲發展協會（PDA）”對聚脲的科學定義原文如下： 聚脲涂層或者彈性體是由異氰酸酯A組分與混合樹脂B組分反應生成的物質。A組分可以是芳香族異氰酸酯，也可以是脂肪族異氰酸酯；可以是異氰酸酯單體、多聚體、異氰酸酯的改性衍生物、半預聚物或預聚物。異氰酸酯預聚物或半預聚物是由端氨基（或者端羥基）聚醚與異氰酸酯反應而得。B組分必須是由端氨基聚醚、端氨基擴鏈劑組成，端氨基聚醚中不得人為引入羥基化合物，但允許氨化過程中非完全氨化的微量羥基物質存在。B組分可以含有涂料助劑（或者稱之為非主要成分），這些助劑允許含有羥基，例如：顏料分散劑。通常，B組分不得含有催化劑。根據上述定義制備的聚脲產品又稱為純聚脲。 根據以上定義，可以得出以下結論： （1）聚脲必須是由雙組份，嚴格遵循化學等當量原理，經高溫、高壓、撞擊混合反應生成的，不存在單組份聚脲； （2）B組分必須是由端氨基聚醚、端氨基擴鏈劑組成。 1.2、聚脲應用水利工程的技術優勢 1.2.1、優異的野外惡劣環境的適應性 我國西南地區擁有四川盆地、云貴高原以及高山寒帶，水資源極為豐富，這為水利水電基礎設施建設提供了最佳的天然條件，然而我國西南地區天氣氣候特點鮮明，包括濕潤北亞熱帶季風氣候區、亞熱帶季風氣候區、相互作用的青藏高原與大氣環流區；垂直分布的橫斷山區氣候區等。這些復雜的氣候環境因素與水利設施高難度作業給聚脲的施工提出了嚴峻的考驗。 通過化學反應原理可知：純聚脲中胺基組分與NCO組分的反應活性遠遠高于假聚脲中羥基與NCO組分的反應活性，避免了假聚脲在野外環境下遇潮發生R－NCO +H2O →RNH2 + CO2反應，CO2導致涂層起泡產生“癩蛤蟆皮”或分層、開裂、脫落等現象；此外，胺基組分與NCO組分的巨大的反應活性即使在很低的溫度下（如-20℃）也能正常固化，避免了假聚脲在冬季施工時固化不完全產生的發粘等現象。然而，無論在實驗室還是野外惡劣溫度、濕度環境下，純聚脲都能形成性能穩定可靠的涂層，其拉伸強度可達20MPa以上、斷裂伸長率可達500%以上，完全能夠抵御晝夜、四季環境溫差造成的溫度應力，不會產生開裂和脫落現象。假聚脲則完全不同，只有在實驗室可控的溫濕度條件下，才能形成物理力學性能符合要求的涂層。 水電大壩的施工基材異常復雜，存在高落差、陡坡、施工作業面不規則等固有因素，同時面臨著下雨、刮風、結露、潮濕等隨機環境因子的影響。面對如此復雜的施工條件，無論是所謂的“單組份手刮聚脲”（實質上是潮氣型固化聚氨酯，聚脲必須是由雙組份嚴格遵循化學等當量原理，經高溫、高壓、撞擊混合反應生成的），還是其他類型的假聚脲，不可避免的出現流淌、厚薄不均、固化不完全、遇水發泡等問題。純聚脲10秒內即可凝膠，不會出現流淌、發泡的現象，結合山西恒山水庫上游壩面純聚脲防護工程可以得出：純聚脲對于復雜基材的適應性極強，附著力顯著高于2.5MPa，附著性能優秀。唯有純聚脲技術的高壓無氣噴涂工藝才能高效地實現對水電大壩大面積的涂裝，唯有純聚脲技術才能勝任復雜的基材高質量、高效率的施工。 1.2.3、優秀的抗沖蝕磨損的性能 純聚脲具有優異的抗沖蝕磨損及水流沖刷的功能，能有效地阻止高速含泥沙水流的沖蝕磨損對水工混凝土的破壞，大大延長了水利設施的耐久性。高速（40m/s）含泥沙（10%）水流沖刷30min的結果顯示：純聚脲的磨損率小于0.027g/cm2·h，只有C60高強混凝土的6.5%。而假聚脲因涂層鼓包、起皮、脫落、分層、發粘，其抗沖蝕磨損及水流沖刷性能顯著降低，甚至出現在強大水流和泥沙的作用下全線沖毀的結果，因而不能實現對水利工程的有效防護。 2、聚脲的施工工藝 施工工藝在很大的程度上影響著聚脲涂層的性能。采用純聚脲材料和正確的施工工藝形成的聚脲涂層，因其理化性能優異而被稱之為“萬能”（versatile）材料。針對不同的基材、不同的氣候環境、不同的底漆系統，必須采取與之相對應的處理措施，采用正確的施工工藝，這是核心環節。 把握好聚脲涂層的施工工藝是成功實現對水利工程防護的核心環節。水利工程聚脲施工工藝流程一般包括施工準備、基材處理施工、基材處理驗收、底涂施工、底涂施工驗收、遮護與收邊處理、聚脲涂層施工和自檢、修補、驗收等。簡要介紹以下3個主要的環節： （1）基材處理施工。 要保證聚脲對水工混凝土的防護效果，首先應提高基材處理的質量。對于表面較大的孔洞，應先采用修補膩子進行封閉。表面的毛刺用角磨機磨平，尖端突起處盡量做到圓弧過渡，消除尖端應力。采用風力滅火器除去表面水分、灰塵等，保證基材表面應清潔、干燥，不得有蜂窩麻面、浮碴、浮土、脫模劑和油污等雜質。 （2）底涂施工。 底涂就是連接混凝土與聚脲涂層的橋梁，主要起到以下作用：①清除基層表面的各種污垢；②修整基層表面存在的缺陷；③創造聚脲涂層需要的表面粗糙度，使噴涂時具有良好的噴涂基礎；④增強涂層與基層的配套性和相容性。底涂必須現配現用，嚴格按照專業配方要求準確稱量。每一道工序之后需保持施工面整潔。底涂施工一般采用輥涂工藝，邊、角、溝、槽輔以刷涂施工。 （3）聚脲涂層施工。 大面積水電設施的防護，無論從工程質量還是操作可行性來講，溶劑型、手刮聚氨酯涂料都是不現實的。為了有效控制聚脲涂層防護體系的形成過程，噴涂施工設備必須具備如下基本要求：①噴涂時壓力范圍在1700~2500Psi之間，這樣可以確保A、B兩組分充分混合和力學性能的形成；②保證物料輸送平穩、計量精確、混合均勻、霧化良好；③對細部節點、迎水面、反弧面、拐角、異質材料連接處進行聚脲涂層加厚處理。 3、結語 我國新時期將重點發展水利基礎設施建設，基于水利設施服役的惡劣環境和施工難度，聚脲由于擁有環境適應力強和防護性能優異的特點，是水利工程理想的防護材料。 面對高達數百米的垂直溢流壩面，加上西南地區的多雨、潮濕、季風以及水電工程立體交叉作業的復雜工作場面，要想把純聚脲均勻、牢靠地噴涂上去，還會遇到很多意想不到的施工難題。作為中國聚脲技術的核心研究、開發基地，我們將與業主、設計、監理、施工等單位緊密配合，研制出適合我國國情的水電行業專用聚脲體系、施工工藝和高空作業機具，為發展我國的清潔能源做出應有的貢獻。