Page 16 - 2024年第55卷第8期

５．３ 基体材料强度与网格布强度比较 对比模型 ３、４和模型 ５、６计算结果，可考察网格布对不同强
度基体材料的适用性。当基体材料为聚脲材料时（模型 ３、４），其强度高于网格布强度，设置网格布
后，涂层破坏荷载从 ８１．１９Ｎ下降至 ２６．３８Ｎ，降幅为 ６７．５％；当基体材料为聚氨酯材料时（模型 ５、６），
其强度低于网格布强度，计算结果如图 １８（ａ）所示，设置网格布后，涂层破坏荷载从 ５．３８Ｎ增加至
９．８２Ｎ，强度略有提升。因此当基体材料强度大于网格布强度时，不应在基体材料中设置网格布。
５．４ 基体材料为聚氨酯 模型 ５、６基体材料强度高于界面切向粘接强度，模型 ７、８基体材料强度低
于界面切向粘接强度，对比模型 ５、６和模型 ７、８计算结果，可考察基体材料强度高于或低于基面切
向粘接强度时，网格布的设置效果。模型 ５、６计算结果表明，当基体材料强度高于界面切向粘接强
度时，设置网格布后涂层强度略有提升；模型 ７、８计算结果（图 １８（ｂ））表明，设置网格布后，涂层
破坏荷载从 ２．３４Ｎ增加至 ９．１２Ｎ，增幅为 ２．９倍，因模型 ８基体材料强度相对更弱，因此其强度增幅
相对更高。但考察模型 ８破坏模式发现，当基体材料强度低于界面切向粘接强度时，其破坏模式并非
界面剥离破坏，而是直接发生涂层撕裂破坏，此时涂层早已失去防渗性能，因此在涂层中设置网格布
［１８］
无意义。综上，当基体材料强度大于涂层－ 基面切向粘接强度（如：混凝土基面通常可取 ３．２ＭＰａ ）
时，不应在基体材料中设置网格布。

图 １８ 模型 ５—８计算结果对比

５．５ ＦＢＣ － ＰＵＡ涂层基体材料缺陷位置分析 涂层初始缺陷可能出现在截面顶面、中间部位或者底面
位置，分别对 ３个不同位置设置初始缺陷，考察不同缺陷位置对结果的影响，计算结果如图 １９所示。
结果表明，当初始缺陷分别位于顶部、中部、底部时，３个模型出现撕裂破坏的破坏荷载分别为 ５１．９９、
３４．４３和 ９０．１５Ｎ。撕裂破坏荷载差别较大归因于不同的破坏模式，如图 １９（ｂ）所示，当 ３个模型基面
开裂变形都达到 ２．９５ｍｍ时，底部缺陷模型尚未发生界面剥离破坏，但缺陷尖端的最大主应变已经达
到 １．２，随着变形继续增大，涂层发生撕裂＋ 剥离组合破坏现象；但相同变形时，中部缺陷模型和顶部
缺陷模型早已发生剥离破坏，图 １９（ｂ）中可以观察到远离开裂位置的粘接面上出现应变极值，表明剥
离已经发育到该位置。当缺陷位置处于中部或顶部时，其破坏模式为先剥离 － 后撕裂，不同于底部缺
陷模型。对比模型 １、２计算结果可知，当不存在缺陷时，涂层在基面开裂及裂缝扩展作用下，其破
坏模式为持续剥离破坏；考虑缺陷后，则涂层破坏模式转变为界面剥离 ＋ 涂层撕裂。当缺陷位于涂层
底面时，剥离、撕裂破坏同时发生，当缺陷位于涂层中部或顶面时，破坏顺序为先剥离、后撕裂。
５．６ 工程应用建议 当应用于结构物表层的防渗系统时，聚脲材料、聚氨酯材料均不能够阻止结构基
面的开裂，因此应严格要求防渗涂层的拉伸变形性能，保证材料在基面变形后依然保持完整状态，从
而确保防渗层的止水防渗效果。因此对实际工程应用提出以下建议：
（ １）目前工程应用中存在的误区在于，沿用了 １９６０—１９８０年代的设计思路，期望通过网格布对聚
合物基体材料进行加强，但随着聚合物基体材料的不断改善，基体材料本身作为结构表面防渗层即可

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