聚脲防水涂料在大型沉管管段上的應(yīng)用

羅華平

(中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司，天津 300459)

1 工程概況

天津海河隧道沉管段長為255 m，由3節(jié)預(yù)制管段組成，在南岸干塢內(nèi)預(yù)制、舾裝，管段長85 m(E1、E2管段)，80 m+5 m(E3-1、E3-2管段)。管段為兩孔三管廊斷面，斷面寬 36.6 m，高9.65 m，底板厚1.4 m，外側(cè)墻厚1.0 m，中隔墻厚 0.6 m，頂板厚 1.35 m。管段混凝土強(qiáng)度等級為C40，抗?jié)B等級為S10。

管段外包防水做法:底板外包8 mm厚防水鋼板，并沿側(cè)墻上返2.4 m，管段頂板、側(cè)墻噴聚脲防水涂料厚1.5 mm，并與底板所設(shè)防水鋼板在側(cè)墻搭接，搭接長度為200 mm。如圖1所示。

2 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→基層處理→底土(環(huán)氧底涂料)→噴涂聚脲(防水層)→質(zhì)量檢測。

圖1 管段外包防水橫斷面示意(單位:mm)

3 施工方法

3.1 施工準(zhǔn)備

為保證噴涂聚脲施工順利進(jìn)行，在施工前必須充分做好準(zhǔn)備工作，包括聚脲原材料、噴涂設(shè)備和組織施工人員等。

3.1.1 聚脲原材料

聚脲原材料是一種A、B雙組分、無溶劑、快速固化的綠色環(huán)保彈性防水材料，A組分是由端羥基化合物與異氰酸酯反應(yīng)制得的半預(yù)聚物;B組分是由端氨基樹脂和端氨基擴(kuò)鏈劑組成的混合物，A、B組分在專用噴涂設(shè)備的噴槍內(nèi)混合噴出，快速反應(yīng)固化生成彈性體防水膜。

3.1.2 噴涂設(shè)備

采用美國卡士瑪公司噴涂機(jī)H20/35Pro型GX-7噴槍，壓力2 500/3 200 psi，系統(tǒng)溫度50～65℃。

3.1.3 組織施工人員

施工員1人，安全員1人，技術(shù)員1人，電工1人，操作工10人，噴涂機(jī)2臺。

3.2 基層處理

3.2.1 基面清理

管段噴涂基層為混凝土，基面需堅實(shí)、完整、清潔、無塵土、無疏松結(jié)構(gòu)、平整、表面干燥，混凝土表面的水泥浮漿、油脂等用鋼刷、鑿錘、噴砂等方法除去。

3.2.2 基層修補(bǔ)

經(jīng)打磨處理后的基層缺陷得以充分暴露，在混凝土基面形成無數(shù)的孔洞?？锥粗械某睔饣蚩諝庠趪娡渴┕ず笫軣崤蛎洉鹜繉颖砻嫘纬舍樋祝绊懲繉颖碛^質(zhì)量。為保證施工質(zhì)量，裂縫、孔洞需事先采用膩?zhàn)有扪a(bǔ)好，一般采用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)膩?zhàn)庸瓮俊?/p>

3.2.3 底涂(環(huán)氧底涂料)

(1)聚脲涂層需要一個清潔、干燥的表面以便提高附著力，雙組分反應(yīng)型環(huán)氧樹脂現(xiàn)場按比例(1∶4)配制在基層表面滿涂，應(yīng)均勻、不漏涂、不堆積，切勿太厚，干燥時間宜在24 h左右。

(2)底涂涂料現(xiàn)配現(xiàn)用，嚴(yán)格按照說明書要求準(zhǔn)確稱量。一般0.3 kg/m2左右。

(3)底涂施工時，大面采用輥涂工藝，邊角溝槽采用刷涂施工。底涂施工從一端向另一端順序進(jìn)行。輥刷必須清潔、干燥，涂層涂刷均勻，避免漏涂以及涂刷過厚起泡。

(4)底涂施工完畢進(jìn)行目測檢測，檢查均勻程度、有無漏涂和缺陷。涂膜實(shí)干后，檢查是否漏涂，是否有起泡，針眼等缺陷，如有缺陷，基層表面的針眼用環(huán)氧樹脂修補(bǔ)膩?zhàn)尤斯ぱa(bǔ)平，待修補(bǔ)膩?zhàn)庸袒覍?shí)干后，才能進(jìn)行下一道工序施工。

(5)底涂施工后一般干燥4～24 h內(nèi)噴涂聚脲涂料，不宜間隔時間過長。

3.3 噴涂聚脲施工

3.3.1 噴涂準(zhǔn)備

(1)施工前對噴涂區(qū)域以外部位進(jìn)行遮擋，螺栓用塑料布膠帶封好，防護(hù)墻要用塑料布、鐵皮等材料進(jìn)行防護(hù)。作業(yè)人員需穿工作服，佩戴目鏡、手套、防毒面具等勞保用品，并保證施工環(huán)境通風(fēng)良好。

(2)施工前需將B料攪拌15 min以上，使之均勻;并應(yīng)在施工過程中保持連續(xù)攪拌。

(3)正式噴涂前，噴涂設(shè)備主加熱器需要加熱到60～70℃，壓力設(shè)定在2500 psi左右，可根據(jù)現(xiàn)場試噴情況和試膜取樣的情況及時調(diào)整工藝參數(shù)，保證壓力平衡，出料霧化良好，以達(dá)到最佳噴涂效果。

3.3.2 噴涂施工

(1)噴涂聚脲防水涂料的施工，由專業(yè)槍手進(jìn)行噴涂操作，將主機(jī)配置的2支抽料泵分別插入裝有A、B原料桶內(nèi)，借助主機(jī)產(chǎn)生的高壓(24 MPa)將原料推入噴槍混合室，進(jìn)行混合、霧化后噴出。在到達(dá)基層的同時，涂料幾乎已近凝膠，5～10 s后，涂層完全固化。

(2)噴涂厚度控制:按設(shè)計厚度分2遍噴涂，第1遍噴涂厚度約0.6 mm，第2遍噴涂厚度0.9 mm，兩遍間隔5 s以上。最后還應(yīng)對感觀厚度小的區(qū)域補(bǔ)充噴涂(俗稱壓槍)，確保涂層厚度。全過程應(yīng)連續(xù)完成。如果噴涂出現(xiàn)針眼，每遍噴涂完成后需要人工修補(bǔ)表面針孔，對細(xì)部節(jié)點(diǎn)、拐角、異質(zhì)材連接處進(jìn)行聚脲加厚處理。

(3)噴涂施工分區(qū)分塊連續(xù)施工，以E1管段為例。先噴涂管段頂部，把頂部分成平均寬約5 m，長28.6 m的小塊，共17塊，施工順序按照S形順序施工;管段東西側(cè)墻同樣分成17塊，施工順序從上往下噴涂。如圖2所示。

4 質(zhì)量檢測

4.1 外觀檢測

(1)噴涂聚脲涂料顏色應(yīng)均勻，涂層應(yīng)連續(xù)，無漏涂和流墜。

(2)涂層表面應(yīng)無氣泡、無針孔、無剝落、無劃傷、無折皺、無龜裂、無異物。

圖2 噴涂施工順序展開圖(單位:mm)

4.2 儀器檢測

檢測項目、質(zhì)量要求、頻率及器具見表1。

4.3 特殊部位處理

(1)外側(cè)墻噴涂層和防水鋼板搭接部位及縱向施工縫的處理

①將搭接處混凝土進(jìn)行人工打磨，將灰塵、污物、浮漿和松散的表層打磨干凈。

②用砂漿型環(huán)氧修補(bǔ)材料把鋼板和混凝土之間縫隙填注密實(shí)。

③側(cè)墻混凝土與防水鋼板存在錯臺的用打磨機(jī)磨平，保證鋼板與混凝土面順接。

④噴涂聚脲防水層應(yīng)在防水鋼板噴鋅完成后進(jìn)行。

⑤外側(cè)墻水平施工縫處、防水鋼板頂部與混凝土接縫處噴涂聚脲防水涂料防水層時，應(yīng)進(jìn)行加強(qiáng)處理，加強(qiáng)層兩邊均應(yīng)超出接縫不少于200 mm，如圖3所示。

表1 質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)

圖3 外側(cè)墻施工縫及防水鋼板搭接處的防水做法(單位:mm)

(2)后澆帶環(huán)向施工縫處防水

外側(cè)墻、頂板后澆帶接縫處的噴涂聚脲防水層施工時，應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)層，加強(qiáng)層兩邊均應(yīng)超出接縫不少于200 mm，如圖4所示。

圖4 頂板、外側(cè)墻后澆帶處防水做法(單位:mm)

(3)頂板預(yù)埋鋼板處防水

預(yù)埋件處聚脲防水涂層施工時，應(yīng)進(jìn)行加強(qiáng)處理，加強(qiáng)層的寬度不應(yīng)小于200 mm，并噴涂均勻，噴涂時注意不損壞埋件的預(yù)留螺栓。

(4)頂板人孔處防水

人孔封孔前防水施工時僅涂刷混凝土表面鋼板即可。人孔封口后，做防水之前，需先采用聚合物防水砂漿抹角，再噴涂聚脲防水層，詳見圖5所示。

圖5 人孔處防水做法(單位:mm)

(5)沉管鋼端封墻預(yù)埋角鐵防水

沉管鋼端封墻預(yù)埋角鐵外露部分噴涂聚脲防水層，順角鐵方向向外延伸200 mm，順保護(hù)環(huán)底焊縫向外延伸200 mm，如圖6所示。

圖6 沉管鋼端封墻預(yù)埋角鐵處防水做法(單位:mm)

4.4 缺陷修補(bǔ)措施

在噴涂施工時空氣、水蒸氣以及噴涂聚脲材料在固化過程中產(chǎn)生CO2可能會引起鼓包。對于面積≤250 cm2的鼓包，剔除鼓包后直接用涂層修補(bǔ)材料修補(bǔ)至設(shè)計厚度。對于面積＞250 cm2的鼓包及防水破損處，應(yīng)剔除到混凝土原始基層，重新刮涂基層修補(bǔ)膩?zhàn)印⑼凯h(huán)氧底涂、按設(shè)計要求厚度噴涂聚脲涂層，噴涂聚脲涂層之前應(yīng)采用搭接專用粘結(jié)劑對原有防水層表面進(jìn)行處理。重新噴涂的時間間隔如超過廠家規(guī)定的復(fù)涂時間，應(yīng)將原涂層表進(jìn)行打磨或涂刷搭接專用粘合劑等方法，防止重新噴涂的涂層與原聚脲涂層界面粘結(jié)不牢而產(chǎn)生分層。

5 結(jié)語

噴涂聚脲防水涂料防水層在大型沉管隧道管段外包防水中的應(yīng)用是該防水材料應(yīng)用領(lǐng)域的一個創(chuàng)新。海河沉管隧道管段的浮運(yùn)、沉放、安裝施工已圓滿結(jié)束，管段外防水采用噴涂聚脲防水涂料達(dá)到了理想的防水效果，無一處滲水點(diǎn)。實(shí)踐證明，噴涂聚脲防水涂料完全可滿足沉管隧道管段外防水的設(shè)計、施工和使用要求，施工中也充分體現(xiàn)了噴涂聚脲涂料強(qiáng)度高、粘結(jié)力好、施工速度快的特點(diǎn)。

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