铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层应用技术研究.pdf

2 0 1 1 年 4月 第 2卷 第 2期 高速铁路技术 HI GH S PEED RAI LW AY TECHNOLOGY No 2， Vo 1 2 Ap r 2 01l 文章编号 ：1 6 7 4 m8 2 4 7 ( 2 0 1 1 ) 0 2 _ _ 0 0 2 8 _ _ 0 3 铁路桥梁混凝土桥面喷涂 聚脲 防水层应用技术研 究 赵 年 全 ( 中铁 十二局 集团有限公司 ， 太原 0 3 0 0 2 4 ) 摘 要： 结合铁路桥梁混凝土桥面防水层施工实践， 对喷涂聚脲防水层施工工艺、 技术要求和检验方法进行 总结和分析 ， 指出了施工中的薄弱环节和质量控制要点， 为类似工程的施工提供了借鉴和参考。 关键 词 ： 桥梁 ；聚脲 防水层 ；施工 ； 检测技术 中图分类号 ： U 4 4 5 7 3 文献标识码 ： B S t u d y o n Ap p l i e d Te c h n o l o g y f o r S p r a y i n g Po l y u r e a W a t e r p r o o f La y e r o n Ra i l wa y Br i d g e Co n c r e t e De c k ZHAO Ni a n- q ua n ( C h i n a R a i l w a y 1 2 t h B u r e a u G r o u p C o ， L t d ， T a i y u a n 0 3 0 0 2 4 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： Ba s e d o n t h e wa t e r p r o o f c o n s t r uc t i o n o n r a i l wa y b r i dg e c o n c r e t e d e c k a n d b y s u mma r i z i n g a n d a n a l y z i n g i t s c o ns t r u c t i o n t e c h n o l o g y，a nd r e q u i r e me n t a n d de t e c t i n g me t ho d，t h i s p a p e r p o i n t s o ut t h e we a k a n d k e y po i n t s i n q u a l i t y c o n t r o l o f s p r a y i n g p o l y u r e a w a t e r p r o o f c o n s t r u c t i o n ， t h e r e f o r e ， p r o v i d e s r e f e r e n c e f o r t h e f u t u r e s i m i l a r p r o j e c t s Ke y wo r d s： b r i d g e；p o l y ur e a wa t e rp r o o f l a y e r ；c o n s t r u c t i o n；d e t e c t i n g t e c h n i q u e s 1 刖 禹 喷涂聚脲涂料是近 1 0年来继高固体化涂料 、 水性 涂料 、 光固化涂料 、 粉末涂料等低 ( 无 ) 污染涂料之后， 为适应环保需求而研制 、 开发的一种新型无溶剂、 无污 染 、 高安全 、 无毒的绿色环保涂料。它具有 固化快 ， 对 温度 、 湿度容忍能力强 ， 施工周期短， 物化性能优异等 显著特点 ， 被广泛应用于混凝土、 钢材表面防水 、 防腐 、 抗 冲击 、 耐老化等领域 。根据其材料特 性 ， 在桥 面处 理 、 材料选择和施工工艺均有着严格的要求。因此 ， 作 为一种新材料和新技术在桥梁防腐 中的应用 ， 加强对 防水层质量检测 、 施工工艺控制等都是实现铁路桥梁 结构耐久性的根本保证 。 2 基本原理与技术优势 2 1 基本原理 喷涂 聚脲涂料是一种 A、 B双组份 、 无溶剂 、 快 速 收稿 日期 ： 2 0 1 0 - 1 0 - 2 7 作者简介 ： 赵年全( 1 9 7 2 ) ， 男 ， 高级工程师 。 固化 的弹性防水材料 ， 是 由异氰酸酯组份 ( 简称 A组 份 ) 与氨基化合物组份( 简称 B组份) 反应生成 的一种 弹性体物质 ( 国内俗称纯聚脲) 。异氰 酸酯 既可 以是 芳香族的 ， 也可以是脂肪族 的。其 中的 A组份可以是 单体 、 聚合体 、 异氰酸酯的衍生物 、 预聚物和半预聚物。 预聚物和半预聚物是由端氨基或者端羟基化合物与异 氰酸酯反应制得。其 中的 B组份必须是 由端氨基树 脂和端氨基扩链剂组成 ， 在端氨基树脂中， 不得含有任 何羟基成分和催化剂 ， 但可 以含有便 于颜料分散的助 剂。其化学原理为： O l l R NCO+R 一 NH2一 R NHC NH R 综合聚脲树脂 的反应特性和 R I M技术 的快速混 合、 快速成型的特点， 通过调整反应体系中材料的配比 得到不同性能、 不 同固化 时间、 不 同柔性 、 韧性到硬度 较大的耐冲击磨损涂层 ， 固化时间可以从几秒到很 长 时间调节 ， 可适应极端气温在 一 3 5 ( 2 7 5 C内的复杂 气候和环境条件。其关键技术 主要有两方面， 一是 氨 基聚醚 、 液态胺扩链剂与异氰酸酷的反应原理及其 工 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 赵年 全 ： 铁路桥 梁混凝土桥面喷涂 聚脲 防水层应用技 术研 究 业化 ， 二是喷涂所需要的专业化设备。 脂肪族 面层具有 良好的防滑 、 耐磨 、 耐黄变 、 耐老 化和耐化学腐蚀性能 。长时问紫外照射后不粉化 、 不 变色， 具有 良好的弹性和拉伸性能。在 聚脲 防水层上 设置弹性脂肪族保护面层 ， 有利于延长其使用寿命 。 2 2技 术优 势 防水工程按设防材料的种类可分为： 卷材防水 、 涂 膜防水 、 密封材料防水 、 混 凝土和水 泥砂 浆防水 、 塑料 板防水 、 金属板防水等 。聚脲 防水涂层作为一种新型 的防水施工技术 ， 具有传统防水施工所不可 比拟的优 势 ， 能够满足桥面的连续密 闭防水性 、 耐 久性 、 梁体在 静动荷载和长期荷载下 的变形 和疲劳性 能要求 ， 可在 野外大规模的快速施工并能保证质量 。 ( 1 ) 固化快 ， 1 0 S 凝胶 ， 1 0 m i n达到步行强度 。 ( 2 ) 1 0 0 固含量 ， 零 V O C S ， 对环境友好 。 ( 3 ) 施工速度快 ， 单机 日施工 1 0 0 0 m 以上 ， 可适 于野外大面积快速作业 。 ( 4 ) 一次施工达到厚度 ， 克服多层施工 的弊病 。 ( 5 ) 优异的物理性 能， 如抗 张强度 、 伸 长率高 、 耐 介质 、 耐磨 、 抗冲击等。 ( 6 ) 涂层致密 、 无接缝 ， 与混凝土和钢等底材附着 力好 ， 不分层 ， 达到皮肤式防水 ， 效果极佳 。 ( 7 ) 耐候 性好 ， 免维 护 ， 脂肪 族体 系户 外可 长期 使用。 近年来 ， 喷 涂聚脲 防水 技术 已在管 道 ( 钢管 、 铸 管 、 水泥管) 内外壁 防腐 ， 化工储罐及围堰防腐 ， 大桥 、 钢桩 、 海上平 台、 船舶防腐 ， 建筑 、 隧道 、 地铁 防水 ， 工业 地坪 、 运动场地 防水 ， 以及军事 领域等 得到 了广 泛 的 应 用 。 3 铁 路 桥 梁 混 凝 土 桥 面 聚 脲 防 水 层 施工 3 1 施 工工 艺流 程 聚脲防水层施工包含梁面基层处理 、 梁面修补 、 底 涂施工和喷涂聚脲防水层 等多道工序 ， 其施工工艺流 程 如 图 1 所 示 。 3 2质量 控 制技 术 3 2 1 原材料质量控制 ( 1 ) 从基层处理到 聚脲 防水 层施工 ， 需要使用 底 涂材料 、 修补腻子 ， 粘结剂 和聚脲 、 脂 肪族面层等多种 材料 ， 各种材料应具 有相容性 ， 避免施工后分层 ， 影 响 整体防水效 果 ， 其性能指 标及检验 方法应满足 客 运 专线铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条 件 要求。 ( 2 ) 进场材料应在原装 密封容器 内储 存和运输 ， 环境温度为 1 04 0 ， 应处 于避光 、 通风 良好 、 阴凉 、 干燥处 ， 远离火源 、 热源 ， 严禁雨淋 。 图 l 防水层 施工工艺流程 图 ( 3 ) 未 开封 的原材 料室 温下 保质 期为 1 2个 月。 开封后 应 一 次使 用 完 毕。若距 下 次 使 用 时 间超 过 1 2 h ， 或空气湿度大 于 7 5 时， 应 向容器 内加 充氮气 保 ： 防止 。 _ 3 2 2工序过程控制 一 ( 1 ) 基层 处 理 技术要求 ： 基层是指经过抛 丸、 修补处理 的桥面 ， 是保证防水层粘结性 能的基础 。要求抛丸过的表面应 粗糙均匀 ， 完全去除浮浆 和起砂 ， 达到 1 0 0 的“ 创面” 和露骨 ， 但同时不会破坏原基面结构和平整度 ， 不至于 造成骨料 的松动和微裂纹 ， 为增强 防水材料在表面的 附着力并提供一定的渗透效果 。经抛丸处理后的基层 表面应按 要求 进行检 查验 收 ， 粗糙度 应符合 粗糙度 C S P对照版 中的 S P 3S P 4的要求 ， 控制标准以 目测无 浮浆为准 ， 如图 2所示 J 。 作业要点 ： 抛丸施工时应按照设定的轨迹连续作 业 ， 一次抛丸到位 ， 防止漏抛 。抛丸作业结束后应及时 将表面浮尘 、 砂粒清理干净 ， 进行底涂作业 ， 防止表面 污染形成隔离 ， 影 响底涂材料的渗透和粘结强度 ， 抛丸 机行走轨迹如图 3所示。 ( 2) 底涂施工 技术要求 ： 底涂是涂装在混凝土表面， 起到封闭针 孔 、 排除气体 、 增加 聚脲与基层 附着力 的一种涂层材 料 ， 与混凝土基层及聚脲涂层有很好 的粘结作用 ， 具有 良好的渗透力 ， 其作用是粘结混凝 土基层与聚脲涂层 ， 封闭混凝土基层的水分 、 气孔并修正基层表面 的微小 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 刘传鹏 ： 高速铁路桥梁承台大体积混凝土施工控制关键技术 2 0 1 1年4月 图 3 承 台对 角线 第 3层各点 时间 一温度 曲线 图 表 3 草袋保温效果测试结果表 草袋 内空气温度 草袋 外温度 温差 日期 测量时 间 r 1 ( o C) ( oC) 0 5 一l 2 2 1： 4 0 2 5 O 1 7 O 8 0 0 5 1 3 8： 3 0 31 5 2 4 0 7 5 0 5 1 4 4： 40 3 2 8 2 5 0 7 8 0 5 1 5 6： 0 0 3 3 6 2 5 3 8 3 0 5 1 7 3： 1 5 2 4 5 1 7 0 7 5 表 4 散热管进 出水温温度测量 结果表 日期 时 间 进水温度 ( ) 出水温度( o C) 差值( ) 7： l O 3 0 8 3 7 6 6 8 0 5 1 4 l 0： l 0 3 1 1 3 6 7 5 6 1 7： 1 0 3 3 1 3 9 1 6 0 8： 0 0 3 1 0 3 6 4 6 4 1 0： 45 3 2 4 3 7 6 5 2 0 5 1 5 1 4： 1 5 3 2 8 3 8 2 5 4 1 7： 3 0 3 5 5 4 0 7 5 2 5 结语 该 大承 台大体积 混凝土 ， 一 次浇筑施 工厚度 达 5 m， 混凝土多达 1 9 9 7 5 m ， 施工 中采取“ 内降外保” 温控技术 ， 降低混凝土拌和料的入模温度 ， 降低水泥水 化热 ， 对承台混凝土外表面进行蓄热保温 ， 以减少混凝 土表面的散热 ， 从而减小混凝土表面和中心的温差 ， 很 好地解决了大体积混凝土的一次性浇注温控问题 。通 过 3个大体积承台的施工 ， 收集 了大量 的温控数据 ， 基 本掌握 了大体积混凝土内部温度分布和变化规律。所 有混凝土一次浇注成功 ， 承 台大体积混凝土外观质量 良好 ， 外美内实 ， 完工后 2年没有发现任何温度裂缝 ， 表 明该大体积混凝土施工是成功 的， 可供 同类工程施 工参考。 参考文献： 1 段寅 ， 向正林 大体积混凝 土水管冷却热 流耦合算 法与等效算 法 对 比分析 J 武汉大学学报 ( 工学版 ) ， 2 0 1 0 ( 6) ： 7 0 3 7 0 7 2 黎生南 桥墩承 台大体积混凝土抗裂计算 与温度控制 J 武汉 理 工大学学报 ， 2 0 0 9 ( 2 4 )： 6 36 5 3 万 惠文 ， 谢春磊 ， 徐文冰 ， 等 大体积 高强混凝土 承台的温度控 制 与监测分析 J 混凝土 ， 2 0 0 8 ( 9 )： 1 0 41 0 7 4 王海林 七里河大桥主墩承台大体积混凝 土的施工控制 J 交 通 标准化 ， 2 0 0 6 ( 9 ) ： 2 1 2 6 5 王军亮 ， 袁春光 ， 刁波 浅论大体积混凝土施工要点 J 山东交 通 科技 ， 2 0 0 1 ( 4 ) ： 3 2 3 6 ( 上接 第 3 0页) 3 3施工注意事项 ( 1 ) 基层处理时一定要注意对混凝土表面的清洁 和裂纹缺陷的修补 。若基层表面的浮浆 、 粉尘 、 油污 、 杂物等没有清理干净 ， 会造成涂层与基层粘结不牢 ， 严 重时甚至会出现大面积的脱落 。基层表面有缝 隙、 空 洞时 ， 应认真用灌注砂浆或修补腻子等进行修补 ， 如果 在缺陷存在的情况下施工 ， 裂纹 、 空洞会在应力集中的 情况下扩大 ， 造成涂膜的扩张， 严重时将涂膜拉断 ， 直 接失去防水作用 。 ( 2 ) 抛丸时要严格控制粗糙度。粗糙度过小会导 致粘结力不够 ， 而粗糙度过大会带来 大量 的底涂和修 复工作量 ， 也不利于粘结强度。 ( 3 ) 加强对底涂材料 、 修补腻子的质量检测 ， 各种 材料应具有 良好的相容性 ， 可 以相互渗透。底涂 材料 必须确保能渗入梁面基层 ， 增强与基层的粘结性能。 ( 4 ) 底涂 、 腻子施工要加强过程控制 ， 达到实干状 态后再进行下道工序 ， 防止 出现鼓包 等质量缺陷。若 施工完毕后发现有针眼、 鼓包等缺 陷， 应及 时修补 ， 符 合要求后才能进行下道工序 ， 防止喷涂聚脲后造成质 量缺陷。 ( 5 ) 底涂 、 腻子 、 聚脲和脂肪族面层等都是 A、 B组 分材料 ， 作业时一定要严格控制材料配 比并混合均匀 ， 避免因比例不 当造成产品质量不满足技术要求。 ( 6 ) 聚脲喷涂作业时应严格保证基层温度应高于 露点温度 3 o C以上 ， 防止形成层间水膜 ， 导致脱层或者 鼓包 。 4 结语 作为防水 、 防腐 、 抗磨等保护性涂层 ， 聚脲防水层 的工程质量主要决定 于 2个方面 ： 一是涂料 自身是否 正常反应成膜 ； 二是 涂料与基层的粘合力。大部分情 况下 ， 影响工程质量的主要原因是后者 ， 即与基层粘结 不牢， 局部鼓包 、 发黏 、 分层或大面积脱落等 ， 选择合适 的修补腻子、 底涂材料 ， 熟练的作业工人和成熟 的施工 工艺都十分重要 。在施工过程 中必须加强对原材料和 施工过程的检验控制 ， 确保防水层施工质量。 参考文献 ： 1 科 技基 2 0 0 9 1 1 7号 ， 客运专线铁路 桥梁混凝土桥 面喷涂 聚脲防 水层暂行技术条件 s 2 G B T 2 3 4 4 6 2 0 0 9， 喷涂 了聚脲 防水涂料 s 3 京沪高速( 工) 2 0 0 9 1 5 2 号， 京沪高速铁路桥梁混凝土桥面喷涂 聚脲 防水层暂行技术条件 S 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m