水上樂園涂裝用聚天冬氨酸酯聚脲防護材料的研制及應(yīng)用

趙希娟，武景韜，于大第，于欽萍，王煒，張劍

（中冶建筑研究總院有限公司，中國京冶工程技術(shù)有限公司，北京市工業(yè)建筑特種材料工程技術(shù)研究中心，北京 100088）

0 前言

水上樂園是指擁有水滑梯、造浪池、漂流河以及其它水上休閑設(shè)施的以水為主要特征的游樂場所，是主題公園的一種形式，我國水上樂園正處于快速發(fā)展階段。

早期的水上樂園基礎(chǔ)面沒有進行表面防護，直接為混凝土基面，極易出現(xiàn)返堿、開裂、生藻等問題。在混凝土基面上鋪貼瓷磚可利用瓷磚強度高、易清潔的優(yōu)點，但是瓷磚易脫落或開裂，存在較大的安全隱患；縫隙之間容易滋生細菌，影響水質(zhì)；還需另外做防水層[1]。此外，還可以在混凝土基面上涂刷涂料，如環(huán)氧涂料、丙烯酸涂料、聚氨酯涂料、噴涂聚脲等。環(huán)氧涂料耐腐蝕性優(yōu)異，但耐候性差，容易出現(xiàn)材料老化、色差、涂層脫落；沖浪區(qū)水壓較大，剛性的環(huán)氧涂層容易開裂、破損。丙烯酸和聚氨酯涂料耐候，但不能長期浸泡于水下。噴涂聚脲具有柔韌性好、不開裂、耐化學(xué)性能好、耐磨等優(yōu)點，但是噴涂聚脲反應(yīng)速度極快，對基層的浸潤性差，容易出現(xiàn)脫層；芳香族結(jié)構(gòu)易黃變，會發(fā)生粉化和失色，耐候性相對較差；需要專業(yè)的施工人員，依賴大型的高溫高壓噴涂設(shè)備[2-4]。

水上樂園中各種游樂池、休閑池、漂流河等的涂裝要求同時滿足防水、防腐、防濕滑、美觀、耐久的幾大要求，本文針對上述要求，研制了一種綜合性能優(yōu)良的水上樂園防護材料，設(shè)計了適用于不同功能區(qū)的涂裝體系，并在實際工程中成功應(yīng)用。

1 防護材料性能研制

MCC高強柔韌耐腐蝕防水涂料是由聚天冬氨酸酯樹脂、固化劑、顏填料和助劑等組成的雙組份聚天冬氨酸酯聚脲涂料，經(jīng)反應(yīng)固化后可形成極具耐候性的高強柔韌防水涂層，對混凝土、金屬、彩色涂層鋼板等多種基材具有極強的粘結(jié)附著力，兼具防腐功能，有效延長使用壽命。

聚天冬氨酸酯聚脲由脂肪族異氰酸酯與聚天門冬氨酸酯反應(yīng)生成，是近年來聚脲工業(yè)領(lǐng)域出現(xiàn)的一種新型脂肪族、慢反應(yīng)、高性能涂層材料，被稱為第三代聚脲[5-7]。聚天門冬氨酸酯的位阻效應(yīng)使其與異氰酸酯的反應(yīng)活性降低，涂層固化過程中能夠充分浸潤基層，具有較好的粘附性能；固化后具有一定交聯(lián)密度，形成微相分離，提高涂層力學(xué)性能，同時具有優(yōu)異的耐腐蝕性和耐候性。圖1為聚天冬氨酸酯聚脲的化學(xué)反應(yīng)原理：

圖1 聚天冬氨酸酯聚脲的化學(xué)反應(yīng)原理

MCC高強柔韌耐腐蝕防水涂料的物理性能測試結(jié)果見表1所示。

表1 MCC高強柔韌耐腐蝕防水涂料的物理性能

分別進行耐鹽性（3%NaCl，240 h）、耐堿性（5%NaOH，240 h）、耐酸性（5%H2SO4，240 h）、耐鹽霧（1000 h）測試，結(jié)果涂層均無起泡、起皺、變色、脫落現(xiàn)象。

表1物理性能及耐化學(xué)介質(zhì)性能測試結(jié)果顯示，研制的水上樂園防護材料綜合性能優(yōu)良，該材料是一種雙組份反應(yīng)型材料，涂層致密、柔韌、整體無縫，能有效杜絕外界腐蝕介質(zhì)的入侵，防腐性能突出。同時，由于其優(yōu)異的柔韌性，能夠抵御晝夜、四季環(huán)境溫度變化帶來的熱脹冷縮，不會產(chǎn)生開裂和脫落現(xiàn)象，具有優(yōu)異的耐化學(xué)介質(zhì)性能。

MCC滲透型底涂是由小分子環(huán)氧樹脂和改性胺固化劑組成，可以滲入混凝土基層，增強基層強度，并且提高涂層與混凝土底材的粘結(jié)強度（見表2），提高防護效果。

表2 滲透型底涂材料粘結(jié)性能測試結(jié)果

由表2可見，在干燥基面上使用滲透型底涂后的界面粘結(jié)強度達到2.68 MPa，在潮濕的基面上使用仍然可以保持一定的粘結(jié)強度。在實際使用中，可以相對減輕環(huán)境所帶來的不良影響。

2 工程案例

2.1 工程概況

淮安龍宮大白鯨嬉水世界是我國第一個第5代水上樂園，綜合了海洋生態(tài)文化、水上游樂設(shè)備、文化秀場和虛擬情景等多種新型娛樂項目。水上樂園含有2大項目40多種形式的游樂設(shè)備，包括造浪池、大型水寨、互動池、多組合滑道以及國內(nèi)第一個具有海洋主題故事特色的漂流河，見圖2。

圖2 涂裝完成后的水寨和漂流河

根據(jù)水上樂園的功能需要，防護材料的涂裝存在以下技術(shù)難點：

（1）水上樂園的涂裝要求涂層與基層之間的附著力高。滲透底涂的主要是作用是封閉基層增強基層強度，提高涂層和混凝土基層的附著力；聚天冬氨酸酯樹脂中位阻型的仲胺結(jié)構(gòu)降低了聚天冬氨酸酯聚脲的反應(yīng)速度，使得浸潤性好，附著力高，長期使用不起泡、不脫落、不空鼓。

（2）水上樂園的水中含有大量的消毒水對涂層防腐性能提出要求；接觸游客，要求安全、美觀。

（3）涂裝效果的持久性要求高。

2.2 技術(shù)優(yōu)勢

研制的水上樂園防護材料具有以下特點：（1）反應(yīng)速度可調(diào)，浸潤性好，附著力高，長期使用不起泡、不脫落、不空鼓。（2）涂層抗拉強度高、斷裂延伸率大，具有強的耐沖擊性，基層形變適應(yīng)性強。（3）脂肪族結(jié)構(gòu)，耐候性佳，耐化學(xué)介質(zhì)性好，物理性能保持率高。（4）涂層色彩鮮明，裝飾性強，可實現(xiàn)多種圖案設(shè)計方案，保色性好。（5）涂膜致密性防水性能優(yōu)異。（6）提供防濕滑涂裝方案，防滑顆粒非石英砂，防劃傷安全性更高。（7）施工方便，可刮涂、輥涂、噴涂等多種施工方式，施工間隔短效率高，并且可冬季施工。（8）維護翻新簡單方便，降低整體維護成本。

2.3 涂裝方案

根據(jù)龍宮大白鯨嬉水世界項目特點，綜合考慮防水性、安全性和經(jīng)濟性，提出了3種涂裝方案。

2.3.1 防濕滑工藝

防濕滑涂層構(gòu)造示意如圖4所示，適用于造浪池池底、水寨池底，此區(qū)域游客活動頻繁，主要考慮游客在上面行走的腳感舒適度以及防水、美觀、不變色、不脫層、耐沾污，同時避免游客滑倒，因此建議選用防濕滑涂裝工藝。

圖4 防濕滑涂層構(gòu)造示意

2.3.2 平涂工藝

結(jié)構(gòu)示意如圖5所示，適用于漂流河河底及池壁、造浪池池壁、水寨池壁，防滑要求不高的部位，建議使用平涂工藝，工藝簡單，造價低。

圖5 平涂涂層構(gòu)造示意

2.3.3 隱蔽防水工藝

結(jié)構(gòu)示意如圖6所示，適用于泡池、互動池、兒童嬉水池、落水池等有馬賽克貼面的隱蔽防水。

圖6 隱蔽防水工藝結(jié)構(gòu)示意

2.4 施工工藝

為了保證涂裝方案的效果，施工工藝對基材處理、涂裝方式、施工間隔、涂層養(yǎng)護以及質(zhì)量控制措施等方面提出明確要求。

（1）基層要求

混凝土強度等級要求C25以上；平整度要求2 m靠尺最大高差小于2 mm；含水率小于7%。

（2）施工環(huán)境要求

施工現(xiàn)場環(huán)境溫度應(yīng)在5～30℃，基面溫度不低于5℃。

（3）施工工序

基層處理：打磨地面，處理裂縫收縮縫，除油除浮漿，要求基層平整、潔凈、干燥；

滲透底涂：滾涂施工，要求均勻無遺漏；

中涂層：滾涂或刮涂施工，要求平整；

面涂層：滾涂施工，可選用防滑面涂；

罩面層：滾涂施工，防滑或耐候保護層；

養(yǎng)護：5～7 d，養(yǎng)護期間不要自行使用，不得用水及其它化學(xué)品沖洗。

（4）質(zhì)量控制措施

進場材料按類別、顏色號、規(guī)格整齊存放；施工工具、輔助材料按類別存放；對每天的工作計劃及要求，通過內(nèi)部會議的形式加以明確；施工前做好技術(shù)交底工作，施工過程中做好自檢工作，各道工序須經(jīng)甲方簽字確認后方可進行下一道工序施工；每道工序?qū)Ｈ藱z查（技術(shù)指導(dǎo)負責(zé)），不達標(biāo)的及時返工；繪畫圖案部分，嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)注的顏色號、尺寸寬度、線條粗細繪制。

3 結(jié)語

優(yōu)異的材料性能、科學(xué)的涂裝方案設(shè)計以及嚴(yán)格的施工工藝控制保證了施工質(zhì)量，研制的聚天冬氨酸酯聚脲涂料成功應(yīng)用于淮安龍宮大白鯨嬉水世界，實現(xiàn)水上樂園防水、防腐、裝飾一體化涂裝，達到了防水、美觀、安全、持久的使用效果。

[1] 蘇新祿.游泳池防水及瓷磚石材安裝系統(tǒng)[C]//中國硅酸鹽學(xué)會水泥分會，中國建筑學(xué)會建筑材料分會，中國建筑業(yè)協(xié)會材料分會.第二屆全國商品砂漿學(xué)術(shù)交流會論文集，鄭州：2007.

[2] 殷蘇寧，孟祥鶴.噴涂聚脲在寧杭客專南河特大橋橋面防水層施工的幾點體會[J].新型建筑材料，2012，39（10）：64-65，68.

[3] 劉彥東，趙希娟，潘美，等.適用于混凝土基面聚脲封閉底涂的性能研究[J].新型建筑材料，2009，36（2）：70-72.

[4] 郁維銘.聚氨酯及聚脲防水涂料技術(shù)綜述[J].新型建筑材料，2009，36（12）：64-67.

[5] 劉培禮，劉光曄，黃微波.聚天門冬氨酸酯聚脲的制備與研究[J].聚氨酯工業(yè)，2005（4）：16-19.

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