喷涂聚脲技术在港珠澳大桥沉管节段接头防水工程中的应用.doc

喷涂聚脲技术在港珠澳大桥沉管节段接头防水工程中的应用
广州秀珀化工股份有限公司聚脲工程师 张伶俐
　　张伶俐：各位同仁大家下午好！很高兴能够借助年会的机会跟大家分享聚脲在行业中的应用。因为经历了聚脲在高铁中应用骤升骤降以后，我们都在摸索聚脲的出路在哪里，聚脲应该往什么方向发展。经过近两年的探讨，我们定下了一个很一致的目标，还是继续努力的发展。
　　水利水电这块，我们是在世界最高的305米高的水电站坝面做了聚脲防渗的防护，另外在世界最薄的大坝做了聚脲的防护。在水利方面我们也在思考，不想再出现像高铁那样的命运，如果不好好解决问题，很可能就会出现像在高铁上一样的局面，可能一下子就死掉了。
　　混凝土屋顶方面的防水我们做得也比较成功，像混凝土的基面、卷材的基面的翻新，在以后也是一个发展的方向，我们也做了比较多的案例。
　　在防腐方面，在石化、冶炼领域，地面、污水池的应用方面也积累了比较多的经验，因为防腐考虑的问题会更复杂。
　　什么情况下能够用聚脲，什么情况下不能用，我们经过两年的摸索，已经非常清晰了。
　　聚脲的发展应该跟国民经济紧密接触，因为毕竟国家的重点工程相对来说是比较少的，可能一阵风上了，一阵风又停了。要想稳定发展，有稳定的生命力，这都是各个做防水的企业想找到的方向。在新的行业、新的领域去推广，也是需要非常慎重的，推广到那个领域、那个行业不能冒然的上，因为一旦把聚脲做砸了，这个领域就不会再接受这个产品了。我们很愿意跟大家分享这方面的经验，因为我们希望整个聚脲行业能够有一个更加健康的发展，能够有更多的提升。
　　我今天会讲一下港珠澳大桥的案例，这个案例比较典型，也是万众瞩目的，也是国家的重点工程。之后会把相关领域的应用跟大家分享，希望跟大家做更多的交流。
　　港珠澳大桥工程是国家重点工程，意义重大。港珠澳大桥工程投资729亿，是港珠澳三地共同投资建设，条件很复杂，施工难度很大。港珠澳大桥有三大部分，一个是桥隧的主体工程，一个是香港、珠海、澳门三个口岸，还有三个地方的连接线。整个港珠澳大桥是近50万公里，桥隧主体工程包括桥梁、海底隧道，还有连接桥梁和海底隧道的过渡的人工岛。整个桥隧工程有29万多公里，海底隧道有将近6公里，施工难度最大的地方是桥隧跟海底隧道的结合。人工岛的建设施工难度非常大，现场的状况非常壮观。人工岛把圆钢桶打到水底，我们的经理去到现场，惊叹这样的工程之大。
　　沉管隧道将近六公里，两边是桥隧结合的人工岛。沉管隧道有33个管段，每段有29根180米长的管，有8个管节连接而成。我们的聚脲就是做在管节的接头。沉管沉到海底，会有回填土，上面还有混凝土的保护层。因为隧道的设计寿命是120年，为了保证它的寿命，对防水就考虑比较严。聚脲用在管节的部分，在管节的内接缝，所有高端的防水材料都用上了所有可能出现的渗漏的情况都被避免了。像止水带、橡胶板、橡胶条等预埋的考虑，管节外侧有金属的挡板，在挡板外面还贴了PVC的隔离膜，最后才做喷涂聚脲。
　　港珠澳在招标的时候对材料的工艺要求。大型工程考虑耐久性方面要求是比较高的，所以在耐久性方面做了很多评估，会考虑整个粘结强度的目标，在耐久性方面、浸泡方面，自然条件下不同区域放置混凝土板，在自然条件下、暴晒条件下，这些材料保持的情况。经过一系列的评估，最后是确定了用聚脲。当时如果经济条件允许，整个沉管外侧面都会喷上聚脲，这样整个投入就会非常大，所以现在就在每个接缝的外面喷上聚脲。
　　我们在喷涂聚脲之前，对基面的处理非常到位，我们是宁愿把前面准备的基材梳理的工作做得更细致到位以后，最后再喷涂聚脲，因为聚脲确实是一分材料、九分施工，施工的重要性是不言而喻的。
　　工艺结构跟平时做得不一样的地方是，贴了一层PVC膜，有33公分长。
　　下面我把整个做的过程给大家展示一下。我们真正难度是在施工现场。港珠澳大桥的基面是C45的强度，但其实基面也没有我们想象的那么平整，要处理的环节也非常多。我给大家看一些图片，是不同类型的基面。有砂浆、凸出物、孔洞，孔洞都是比较大、比较深的。还有预埋件。这是金属挡水板。这是搭接缝。如果有砂浆、凸出物，要进行打磨，如果有孔洞就需要修补。我们现场全部是靠手工打磨。侧墙有点斜，侧墙的施工难度也很大。整个基面清理好之后，我们先喷涂我们公司的基面强化剂，最关键是为了提高涂层与混凝土的附着力。
　　基面修补和刮砂找平的工作难度也很大，因为不是在我们平时工作的场景去工作。基面不一样，施工的着力点也不一样，对材料的要求也是不一样的。现在我们是第三次去做，因为是预制好一节之后，我们去做管节的喷涂。做出一批，我们就派人进驻，然后停一段时间，等他们预制好管节之后，我们再去做喷涂聚脲。几次下来，到现在我们才能让整个材料和工艺得到完善。
　　从去年到现在也经历了冬天，经历了温度比较高和温度比较低的阶段，所以所采用的工艺也是不一样的。
　　贴自粘PVC膜，张贴比较方便，粘结力比较好。
　　滚涂聚脲底漆，保证聚脲的粘结和剥离强度。
　　顶板、侧墙、底板喷涂聚脲都需要掌握好喷涂的距离，因为环境很复杂。
　　喷涂完之后，我们自己做了很多附着力的测试，这些测试跟平时立面的测试很不一样，因为立面粘结胶比较好粘，但是现场的环境不全是立面的，所以很难粘。
　　这是首节短管试水成功，这两个管节只有112.5米长，因为只有5段。我们在1月3日做试水实验以后，效果非常好，试水成功。试水成功以后，这些管节要从浅水区拉到深水区，让它沉降，然后再对接。试水成功为后续的工作更加顺利的开展奠定了基础。预计2016年3月份要完工。去年年底整个人工岛差不多完工了，桥隧工程的完工会更慢一些，预计2016年3月份完工。
　　我给大家讲三个关键工艺方面的控制。第一，隔离膜的设计。这一年多以来，零延伸断裂问题引起了大家的认同，弥补裂缝开裂效果会很明显，但是真正工程应用的时候，会发现一两个毫米的裂纹基面，特别是前期还没有裂纹存在的基面上，把聚脲喷涂上去，过一两个月会发现有像树枝条一样的裂纹出现。特别是冬季去浇铸的砂浆，养护的时间也不到位，经历过冬天很冷，到了夏天，它的基层会开裂，聚脲就会出现不规则的裂纹。照理论来讲，聚脲的延伸率应该是可以弥补这些裂纹的，但事实不是这样。如果以原始的定型为零，无论材料的伸长率、弹性能够到多少，一样会出现开裂的情况。这样很大的工程设计了隔离膜，就把线的应力释放，转化成一个面来受力。把最原始的变形由线转变成面，这样就可以防止延伸断裂的问题。港珠澳大桥是设计师用PVC膜，当时他们也不知道用什么膜会比较好，而且以前也没有这样的案例。天花板的底面如果隔离膜没有选择好，聚脲还没喷的时候，就已经掉了，所以隔离膜一定要选择好。我们选择了强度和剥离度都比较好的，还有一定的自粘性能。这种隔离膜的选择，如果抛开港珠澳工程不说，在其他工程，很多时候会设计出预留缝，不像港珠澳工程，里面有止水条、止水带。我们在其他工程应用的时候，有预留缝，不知道它的深度、高度会到多少，所以用一层膜的话，下面就是空的，以后有水往这里面跑，就会起泡。
　　在立面跟顶面施工，一般涂料黏度比较低，很容易产生流挂的问题。大孔洞的修补，像港珠澳这种大的工程，而且是在户外、在海边的大工程，环境不是很好，我们去的时候也经历过台风雨的情况，即便没有台风雨，在海边风也是很大的，别说在上面了，就连站在下面都会觉得站不稳。那个管节有11米高，我爬上去的时候，感觉脚手架和梯子都是很晃动的。现场施工环境很恶劣，大风大雨会很常见。碰到这种情况，就要考虑工期，这种大型工程对工期抓的是很紧的。又要考虑工期，又要考虑天气，这对材料施工的时间要求就比较严格，特别是像大的孔洞，如果还要养护三四天，根本就没法应用。大孔洞修补材料跟密集型小孔洞的修补材料肯定是不一样的，我们根据不同季节做了两种类型的修补浆料，一种是能够用于冬天低温的情况下的修补，一种是能够适用于夏天温度比较高的形成下，考虑施工的方便性、施工时间，既要考虑材料本身的性能，又要考虑施工性能，还要考虑它跟施工环境的适应性。高触变性修补砂浆，基本上往墙上一挂，它就不会往下掉的，所以一定要有比较高的触变性。
　　底涂各层与聚脲层间喷涂间隔时间也要掌握好，比如我们打上砂浆之后，马上就下雨了，不可能隔个一天半天的才喷涂聚脲，因为下一场雨之后，肯定要等上三四天才能喷涂聚脲，所以这样对聚脲后期就有影响。我们之前开始采用的方法是，每一层每一层都对基层附着力做监控，每一个面，不管是顶，还是侧墙，都做了监控。我们的工作人员每天都有工作日志，像写日记一样，几月几日星期几，几点钟，干了什么活，记录得很详细。首节管一共是五根管节，一共有四个搭接缝，每个部位都要做粘结力的实验。砂浆层上面铺上底漆，每一条不同的部位粘结力都要做，我们现场的人员一定要把第一手的资料非常详细的提供过来，为我们以后的研发做一些经验方面的指导。喷涂聚脲以后又做了测试，每一层都必须要合格，才能允许下一阶段的施工。甲方还有检查，做验证。
　　做施工要达到最理想的状态真的很少很少，因为施工的环境、工期的要求或者交叉施工等等，很多各种情况都会导致我们无法按设想的间隔时间去喷涂。从去年开始我们就在想，如果我们研发一个材料，对于间隔时间要求不那么苛刻，能够间隔七天、半个月，再施工，各个部位的粘结力都比较好，如果有这样傻瓜型的产品，才能做到非常理想。
　　底漆新材料研发，我们做了第一道底漆与砂浆找平层的时间间隔、喷涂聚脲的时间间隔、剥离强度、附着力等等的测试。如果做这样一个新材料还是有希望能够做出来的，我们现在也在继续完善这个产品，因为毕竟实验室跟真正工程应用要求都不一样，而且还会有一些风险。这样的材料研发是有希望的，我们会尽可能跟用户结合，把产品做得更加完善。
　　下面我讲一下应用方面的情况。因为港珠澳工程已经抛离了高铁的平面施工的基面，我们在其他领域应用碰到的难题也会更多，也更需要我们花非常大的精力去应用和解决。
　　这个水池，除了上面两个孔是进水口，下面是两个出水孔，其他六面全部都是要封闭的。顶部的施工和侧墙的施工跟港珠澳的情况一样，立面施工的材料不流挂的问题。这个工程还有比较复杂的地方，因为这是预制钢筋的混凝土墙板，30公分的高度的地方，有残留的钢筋条的口，就算是把它切割，还会有很多孔洞。预留的钢筋孔洞大概有4公分高，1、2公分的深度，修补孔洞的材料的应用也是非常关键。进出水的管道是金属的管道，聚脲在混凝土的基面和管道的基面上的搭接是没有问题的，PE管道就不一样了，很少有材料能够跟它搭接好，我们今年花了很大精力把这种细节方面的问题给解决了，就是即使它是PE的管道，我们也有材料能把它搭接好。
　　这是我们给冶炼厂浓密桶做的内层的防火，因为浓密桶都是漏斗型的，在漏斗部位浇铸混凝土密实性很难达到也很容易出现开裂的问题，他们拿任何材料去修修补补都很难达到效果。我们给这个客户做，他们开始也觉得聚脲贵，怎么样也不愿意用，后来他们搞了好多方法都解决不了，才同意我们用聚脲对整个内壁做防护。因为这里面搅拌的介质有腐蚀性、有温度，而且搅拌的物质是含有泥沙的浆料，所以对聚脲层是有一定的撞击性。而且这个形状是漏斗，底部的受力不一样，整个对侧面的附着力也会要求比较严。聚脲在防腐方面的要求和防水方面是不一样的，不能就拿一个防水的聚脲去做，很容易就出问题的。一个是对材料的要求，还有配套材料的要求，因为腐蚀的介质是有温度的，如果底涂材料耐温性不好，很容易就在底涂部位脱落。不管推广到哪一个领域，我们的理念就是一定要给客户提供系统化解决方案，不同的领域，从底到面，细节部位的处理，一定要给客户整个一套系统化的解决方案，才能做得好，才能在行业里面有好的口碑。
　　一花独放不是春，百花齐放才是春满园。我们希望为我国的防水防腐技术的进步而努力，为我们聚脲行业高速的、健康的发展而努