本文以聚氨酯材料为研究对象,模拟实际面板坝变形缝的三向变位情况,研制聚氨酯柔性表层止水结构的试验装置；通过材料试验研究,分析聚氨酯止水材料应用于寒冷地区混凝土面板坝表层止水的适应性以及在寒冷地区各种施工条件下的若干性能,探讨使用聚氨酯止水材料代替传统面板坝表层止水材料应用于寒冷地区中低混凝土面板坝表层止水的可行性。本文试验结果表明：(1)施工后的养护环境对非焦油型普通聚氨酯材料的粘接强度有较大影响,在潮湿环境及室外低温环境下,聚氨酯材料的粘接强度明显下降；(2)在相同养护环境和相同冻融循环次数条件下,普通非焦油型聚氨酯材料的拉伸强度明显高于普通焦油型聚氨酯材料。因此,在寒冷地区,用于面板坝接缝止水的聚氨酯应优先选用非焦油型聚氨酯材料；(3)混凝土界面潮湿或粘有灰尘和泥土等都会明显降低聚氨酯材料的粘接强度,因此,在实际施工中,应注意清理界面、对缝面进行烘干处理,使缝表面尽量干净、干燥之后再进行聚氨酯材料嵌缝施工,以保证接缝止水的可靠性；(4)本文研制的聚氨酯柔性表层止水试验装置,可以对实际工程变形缝中的表层柔性止水材料进行三维变形承压模拟试验,可检验柔性止水材料适应变形的能力和承受水压的能力,为工程应用提供依据；(5)聚氨酯止水材料具有良好的粘接性能、弹性性能和适应变形的能力,在低水头(30m)压力下具有适应较大三向变位(张拉10mm,剪切20mm,沉陷20mm)的能力；在中等水头(50m)压力下具有适应三向变位(张拉5mm,剪切10mm,沉陷10mm)的能力；可用于中低水头情况下的面板坝变形缝中的表层止水。