聚脲防水材料在高速鐵路梁面施工中的質(zhì)量控制

由利華

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 鐵道建筑研究所，北京 100081)

1 聚脲防水材料概況

聚脲防水材料通常采用雙組分體系，A組分由異氰酸酯與低聚物二元醇或三元醇反應(yīng)制得;B組分由端氨基聚醚、液體胺類擴(kuò)鏈劑、顏料、填料和助劑等組成，A、B組分混合后反應(yīng)速度極快，表干時(shí)間最快為3 s，很快可在混凝土、金屬等基層表面形成膜層。A組分與B組分通過高溫、高壓撞擊式混合設(shè)備進(jìn)行噴涂或澆注形成聚脲彈性體?？朔藗鹘y(tǒng)涂料一次成膜厚度薄、固化速度慢、立面施工流淌和污染環(huán)境等缺點(diǎn)，全面突破了傳統(tǒng)環(huán)保型涂裝技術(shù)的局限，可廣泛應(yīng)用于各種防水、防腐和耐磨工程。SPUA技術(shù)優(yōu)點(diǎn)非常顯著:固化迅速，黏結(jié)力強(qiáng)，3 s鐘即可凝膠，1 min能達(dá)到步行強(qiáng)度;可在任意曲面、斜面及垂直面上噴涂成型，不產(chǎn)生流掛現(xiàn)象;施工時(shí)不受環(huán)境溫度、濕度的影響;100%固含量不含任何有機(jī)揮發(fā)性物質(zhì)，環(huán)保性好;物理化學(xué)性能優(yōu)異，強(qiáng)度高、伸長(zhǎng)率大、柔韌性好，同時(shí)具有優(yōu)異的耐磨性、耐老化、防腐蝕性和熱穩(wěn)定性;形成的涂層連續(xù)、致密、無接縫，整體防水效果優(yōu)異;采用機(jī)械化施工，效率高，一次施工可達(dá)設(shè)計(jì)厚度要求。

2 聚脲防水材料施工

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1 聚脲防水施工設(shè)備組成

聚脲防水施工的橋面處理主要由拋丸機(jī)完成，拋丸清理不到的區(qū)域，應(yīng)使用角磨機(jī)清理完成;聚脲噴涂時(shí)的設(shè)備主要由提料機(jī)、主機(jī)、加熱軟管、鞭管及噴槍組成。輔助施工設(shè)備包括空壓機(jī)、冷凍式油水分離器、保溫施工車、B料三節(jié)加長(zhǎng)攪拌器、A料紅色二口桶、B料藍(lán)色三口桶、硅膠空氣干燥過濾器和發(fā)電機(jī)等。

2.1.2 對(duì)材料、設(shè)備及方案的審查

全面檢查進(jìn)場(chǎng)施工機(jī)械及工藝設(shè)備，檢查其性能是否良好，并確認(rèn)其是否滿足要求。對(duì)原材料進(jìn)行檢驗(yàn)，經(jīng)檢驗(yàn)合格才準(zhǔn)許使用。配備的拋丸設(shè)備、噴涂設(shè)備以及防水層施工質(zhì)量檢測(cè)檢驗(yàn)設(shè)備和儀器等是否滿足施工需要。

2.2 梁面處理的驗(yàn)收

施工單位項(xiàng)目經(jīng)理部要組織和協(xié)調(diào)管內(nèi)制梁?jiǎn)挝?、架梁?jiǎn)挝?、防水層施工單位、底座板施工單位的自檢自驗(yàn)與相互交接驗(yàn)收工作。制梁?jiǎn)挝辉谡津?yàn)收前，完成梁面平整度、梁端 1.45 m范圍內(nèi)凹槽深度及平整度、六面坡、側(cè)向擋塊與剪力齒槽的平面位置及幾何尺寸、伸縮縫安裝質(zhì)量、泄水孔安裝質(zhì)量的自查和自糾工作，確保達(dá)到設(shè)計(jì)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。架梁?jiǎn)挝徽津?yàn)收前，完成相鄰梁端高差及伸縮縫預(yù)埋鋼板的檢查驗(yàn)收，對(duì)高差超過10 mm的作出詳細(xì)標(biāo)識(shí)，并分析原因和整改。防水層施工單位必須派員參加橋面質(zhì)量驗(yàn)收，并按技術(shù)條件和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)做好橋面質(zhì)量交接驗(yàn)收和簽字確認(rèn)。底座板施工單位在正式驗(yàn)收前，按照梁面高程控制的標(biāo)準(zhǔn)和要求，會(huì)同制梁?jiǎn)挝焕秒娮铀疁?zhǔn)儀及配套銦瓦條碼尺完成梁面高程的測(cè)量和分析工作，并按要求形成詳細(xì)記錄，及時(shí)提供給監(jiān)理驗(yàn)收小組。

2.2.1 橋面平整度驗(yàn)收

1)每處橋面平整度合格評(píng)判標(biāo)準(zhǔn):沿橋面4條線(即每底座板中心左右各0.5 m處)分別使用4 m靠尺連續(xù)量測(cè)橋面平整度(且每次重疊 1 m)，每處平整度符合 3 mm/4 m要求的，則評(píng)判該處平整度合格。橋面平整度檢測(cè)的四條線排序均按面向大里程方向從左往右編號(hào)為1線、2線、3線、4線，每條線上的平整度檢測(cè)均從小里程往大里程方向進(jìn)行。

2)梁面每條線平整度合格評(píng)判標(biāo)準(zhǔn):4條線量測(cè)平整度的合格率分別獨(dú)立計(jì)算，每條線上合格點(diǎn)數(shù)達(dá)到80%及以上且不合格處的平整度無8 mm/4 m以上的，則評(píng)判該條線上的梁面整體平整度合格。

3)梁面平整度整體合格評(píng)判標(biāo)準(zhǔn):每條線上的平整度全部達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，且梁面其他部位的表面基本平順、無明顯不平整現(xiàn)象，則評(píng)判該梁面整體平整度合格，否則評(píng)為不合格，必須對(duì)平整度不合格處的梁面進(jìn)行整修處理，直至達(dá)標(biāo)。

2.2.2 梁端剪力齒槽等凹槽幾何尺寸驗(yàn)收

梁端左右中線底座板幅寬2.95 m范圍凹槽深度50 mm，偏差±10 mm，兩側(cè)橫向排水坡順接向外;不能滿足要求的，齒槽內(nèi)應(yīng)全部鑿毛出新面、打磨或補(bǔ)漿處理，確保底座板混凝土與其結(jié)合良好。

2.2.3 梁端平整度驗(yàn)收

梁端1.45 m凹槽鋪板范圍的平整度要求為2 mm/1 m。不能滿足要求時(shí)，打磨處理，直至符合要求。

2.2.4 橋面高程驗(yàn)收

1)橋面高程測(cè)量 14點(diǎn)，均在左、右線的中心線上，其中四個(gè)凹槽處每邊 2個(gè)，分別離梁端 5 cm和135 cm處;梁面上6個(gè)，分布在固定端距梁端235 cm處、活動(dòng)端距梁端155 cm處和跨中。

2)梁端1.45 m凹槽范圍的橋面高程內(nèi)不允許出現(xiàn)正誤差。對(duì)不能滿足要求的應(yīng)進(jìn)行打磨或采用聚合物砂漿填充處理。

2.2.5 相鄰梁端高差

在梁端處理合格的基礎(chǔ)上，相鄰梁端高差不大于10 mm。采用0.5 m水平尺進(jìn)行檢查(在底座板范圍內(nèi)對(duì)觀感較差處進(jìn)行量測(cè))。對(duì)大于10 mm處應(yīng)在較低一端用特殊砂漿修補(bǔ)。

2.2.6 橋面預(yù)埋件驗(yàn)收

要求預(yù)埋件平面、高程位置準(zhǔn)確。采用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行檢查。對(duì)不能滿足無砟軌道施工要求的，視情況進(jìn)行處理。

2.2.7 橋面排水坡驗(yàn)收

橋面排水坡應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)排水坡存在誤差的橋面，應(yīng)保證設(shè)計(jì)的匯水、排水能力，不允許出現(xiàn)反向排水坡，特別是兩線中間部位。對(duì)可能造成排水系統(tǒng)紊亂的橋面應(yīng)打磨整修處理。

2.2.8 伸縮縫驗(yàn)收

伸縮縫安裝牢固可靠線型平順，不得有扭曲、積水窩現(xiàn)象。

2.2.9 梁面凈寬驗(yàn)收

滿足防護(hù)墻內(nèi)8.8 m凈寬及位置要求。

2.2.10 梁面裂紋與氣泡或凹坑處理驗(yàn)收

1)梁面處理后，如梁面有裂紋、氣泡或凹坑，則必須嚴(yán)格按《鐵路橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防水層暫行技術(shù)條件》執(zhí)行。梁面修補(bǔ)必須做到密實(shí)、平整、堅(jiān)硬，滿足防水層施工技術(shù)條件要求，且經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行防水層施工。

2)橋面不能有油漬污染及任何雜物。

3 聚脲防水層施工質(zhì)量控制

防水層施工包括拋丸、梁面修補(bǔ)、底涂施工、純聚脲防水層和聚氨酯面層。

3.1 拋丸

經(jīng)拋丸梁面混凝土粗糙度有效創(chuàng)面大于95%，粗糙度為SP3-SP4，使用CSP對(duì)照板進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)拋丸清理不到的區(qū)域用角磨機(jī)進(jìn)行全面打磨。泄水孔周邊處理要不積水，孔邊修理平整。

3.2 梁面修補(bǔ)

梁面經(jīng)拋丸處理后的混凝土基層缺陷得以充分暴露 ，在混凝土梁面形成孔洞。少量的孔洞可采取手工逐一堵孔的方式修復(fù)，大量孔洞只能采用滿刮膩?zhàn)舆M(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)必須做到密實(shí)、平整、堅(jiān)硬，滿足防水層施工技術(shù)條件要求。聚脲專用膩?zhàn)右彩且环N專門為高速鐵路混凝土橋梁基面處理開發(fā)的雙組份聚氨酯材料，由A組分和B組分通過試驗(yàn)按A∶B=1∶6(質(zhì)量比)的施工比例進(jìn)行摻配，注意施工中要準(zhǔn)確稱量且應(yīng)現(xiàn)配現(xiàn)用。配制的混合料具有獨(dú)特的表面成膜機(jī)理，能有效地封堵和填平混凝土表面的凹坑、氣孔和針眼等表面缺陷。如橋面有明顯裂縫或其他殘缺，則應(yīng)先對(duì)殘缺進(jìn)行修補(bǔ)，然后進(jìn)行底涂、加強(qiáng)層和聚脲防水材料施工。

3.3 底涂

聚脲專用底涂材料是一種專為混凝土表面施工所開發(fā)的雙組份反應(yīng)固化型聚氨酯材料，材料本身也具有優(yōu)良的防水性能，由A組分和B組分通過試驗(yàn)按A∶B=1∶1(質(zhì)量比)的施工比例進(jìn)行摻配，注意施工中要準(zhǔn)確稱量且應(yīng)現(xiàn)配現(xiàn)用，從而使底涂混合料具有在混凝土表面的滲透性強(qiáng)，同時(shí)能在基材表面形成一層致密的高強(qiáng)度彈性防水膜，阻止混凝土內(nèi)部的水汽向外釋放;與混凝土表面及其它的防水材料涂層具有良好的黏結(jié)力;黏度低，可用滾筒涂刮，施工方便。這些特性保證了防水涂層在混凝土表面的附著力。

底涂的類型選擇應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的氣候條件選擇，底涂施工前應(yīng)對(duì)混凝土表面進(jìn)行處理，去除混凝土基層表面浮漿、松散顆粒、油污以及其他污染物，應(yīng)保持混凝土表面清潔、干燥，平整度及表面粗糙度應(yīng)達(dá)到要求。

3.4 純聚脲防水層

梁面防水層施工應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的氣候、環(huán)境選擇與之相適宜的(純)聚脲或聚氨酯(脲)防水材料種類，嚴(yán)格控制溫度和濕度，環(huán)境溫度為10℃ ～35℃，環(huán)境濕度為75%以下，梁面溫度高于露點(diǎn)溫度3℃以上。宜分二次噴涂，第一道宜薄噴(0.7～0.9 mm)，可充分暴露缺陷及孔洞，使用專用慢反應(yīng)聚脲進(jìn)行修補(bǔ)及堵孔，在確認(rèn)無任何問題時(shí)方可進(jìn)行第二道噴涂。

使用專用設(shè)備對(duì)橋面平整部分進(jìn)行噴涂，對(duì)機(jī)械噴涂不能達(dá)到的特殊部位進(jìn)行人工噴涂。施工過程中應(yīng)保持連續(xù)攪拌。

對(duì)橋面的防護(hù)墻、側(cè)向擋塊、泄水孔及裂縫等處應(yīng)做特殊處理。防護(hù)墻的側(cè)面應(yīng)先使用角磨砂輪機(jī)打磨混凝土表面、進(jìn)行平整度處理，清除浮漿和毛邊。噴涂防水層后應(yīng)保證根部封邊質(zhì)量，必要時(shí)輔以手工涂刷。泄水管內(nèi)刷涂底涂約10 cm深，然后手工向孔內(nèi)壁噴涂聚脲防水材料;在梁端處應(yīng)施作收邊處理，使用角磨機(jī)將聚脲噴涂層邊緣修平。

3.5 脂肪族聚氨酯面層

脂肪族聚氨酯面層施工可采用輥涂或噴涂工藝，邊角溝槽輔以刷涂施工。脂肪族聚氨酯面層施工前，應(yīng)對(duì)相應(yīng)區(qū)域聚脲防水層表面進(jìn)行清潔處理，保證聚脲防水層表面干燥、無灰塵、油污和其他污染物;與聚脲防水層施工間隔時(shí)間超出規(guī)定時(shí)，應(yīng)采用專用搭接黏結(jié)劑做預(yù)處理或現(xiàn)場(chǎng)做黏結(jié)拉拔試驗(yàn)后確定。第一道脂肪族聚氨酯面層宜在聚脲防水層施工完畢6 h內(nèi)完成，保證面層和聚脲防水層之間良好的黏結(jié)。

3.6 搭接施工

橋面噴涂聚脲防水層兩次施工間隔在 6 h以上時(shí)，需要采用搭接連接成一體。第一次施工應(yīng)預(yù)留出15～20 cm的操作面同后續(xù)防水層進(jìn)行可靠的搭接。施工后續(xù)防水層前，應(yīng)對(duì)已施工的防水層邊緣20 cm寬度內(nèi)的涂層表面進(jìn)行清潔處理，保證原有防水層表面清潔、干燥、無油污及其他污染物。采用專用黏結(jié)處理劑對(duì)原有防水層表面15 cm范圍內(nèi)做打磨處理，在4～24 h之內(nèi)噴涂后續(xù)防水層，后續(xù)防水層與原有防水層搭接寬度至少10 cm。

3.7 現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)每班噴涂前，應(yīng)利用所使用設(shè)備及原材料噴制400 mm×400 mm聚脲防水涂料試膜3塊，養(yǎng)護(hù)7 d后選擇2塊進(jìn)行拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、撕裂強(qiáng)度、硬度等物理性能檢驗(yàn)。

基層處理檢測(cè)見橋面基層檢驗(yàn)規(guī)定。底涂施工完畢進(jìn)行目測(cè)檢查，檢查均勻程度、有無漏涂和明顯缺陷。聚脲表面平整、無流掛、無針孔、無起泡、無空鼓、無開裂、無異物混入。噴涂完成后，用超聲測(cè)厚儀檢查涂層厚度，底座板下噴涂聚脲彈性防水層厚度≥2.0 mm，其它區(qū)域≥1.8 mm。軌道板下每間隔5 m布設(shè)4個(gè)測(cè)點(diǎn)，即軌道板中間布設(shè)2個(gè)、左右防護(hù)墻各布1個(gè)。應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)黏結(jié)強(qiáng)度測(cè)試，用游標(biāo)卡尺測(cè)量試驗(yàn)拔出錠子表面的聚脲防水層厚度。在防水層施工7 d后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)，每10孔梁(或每320 m)隨機(jī)抽取1孔(或連續(xù)的32 m橋面)進(jìn)行檢測(cè)，每孔梁(或每32 m)檢測(cè)5處，測(cè)點(diǎn)均勻分布。拉拔后的部位用聚脲防水涂料噴涂，做快速修補(bǔ)、刮平。在防水層上選定測(cè)試部位，清除灰塵，按透水儀底座大小涂抹一圈密封材料，將儀器底座安置并按緊。將水注入帶有刻度的玻璃管內(nèi)，至570 mm高度為止，每30 s記錄一次水位的高度，直至30 min為止。每孔梁(或每32 m)檢測(cè)1處。脂肪族聚氨酯面層施工完畢后，應(yīng)進(jìn)行目測(cè)外觀檢驗(yàn)。面層應(yīng)涂刷均勻，色澤一致，不得漏涂，涂層應(yīng)無氣泡、開裂和剝落。脂肪族聚氨酯面層厚度應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求厚度，一般情況下脂肪族聚氨酯面層厚度≥200 μm，每孔梁(或每32 m)檢測(cè)10處，按照涂刷區(qū)域均勻分布檢測(cè)點(diǎn)。

3.8 保證工程質(zhì)量的措施

首先要保證原材料的質(zhì)量，針對(duì)不同的基材表面或表面狀態(tài)，調(diào)整施工工藝，對(duì)于不同的氣候條件采取必要的技術(shù)措施，保證技術(shù)裝備具有良好的工作狀態(tài)。

4 結(jié)束語(yǔ)

聚脲防水材料在高速鐵路建設(shè)中已被廣泛應(yīng)用，原材料質(zhì)量和施工工藝的調(diào)整是保證施工質(zhì)量的重要因素，也是達(dá)到防水效果的重要保證。

［1］中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵建設(shè)［2007］47號(hào) 新建時(shí)速300～350公里客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2007.

［2］中華人民共和國(guó)鐵道部.科技基［2007］56號(hào) 客運(yùn)專線橋梁混凝土橋面防水層暫行技術(shù)條件［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2007.

［3］中華人民共和國(guó)鐵道部.科技基［2009］54號(hào)、京滬高速(工)［2009］152號(hào) 京滬高速鐵路橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防水層暫行技術(shù)條件［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2007.

［4］中華人民共和國(guó)鐵道部.客運(yùn)專線鐵路橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防水層暫行技術(shù)條件(報(bào)批稿)［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2007.

［5］蔣宗全，郭曉安，屈高見，等.橋面噴涂聚脲防水層常見質(zhì)量缺陷與應(yīng)對(duì)措施［J］.鐵道建筑，2010(10):19-21.