港珠澳大橋鋼橋面MMA防水材料噴涂系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

岳曉文，趙 云，肖 麗

（重慶市智翔鋪道技術(shù)工程有限公司，重慶401336）

0 引 言

鋼橋面鋪裝在橋梁施工建設(shè)中的應(yīng)用日益廣泛，其施工質(zhì)量直接決定橋梁的使用壽命和安全性能。鋼橋面鋪裝具體工序為：首先在架設(shè)好的鋼橋面上進行噴砂除銹，緊接著噴涂底漆及防水黏結(jié)層，最后在防水黏結(jié)層表面攤鋪瀝青混凝土完成鋪裝作業(yè)［1］。其中，防水黏結(jié)層施工是鋼橋面鋪裝的核心工序，對鋼橋面的防腐、防水保護及瀝青混凝土的攤鋪質(zhì)量都影響較大，故其施工質(zhì)量直接關(guān)系到整個鋼橋面的鋪裝質(zhì)量［2］。目前，國內(nèi)外橋梁工程鋼橋面防水體系設(shè)計時多數(shù)采用甲基丙烯酸甲酯（MMA）快速固化液體合成樹脂作主要防水材料［3］，通過人工施工將其噴涂至鋼橋面形成防水層；但傳統(tǒng)人工噴涂施工方式噴涂厚度離散性大，施工效率低下，尤其在作業(yè)面積較大的工程中，傳統(tǒng)噴涂方式難以保證防水層的施工質(zhì)量及施工進度；此外，傳統(tǒng)噴涂對施工人員需求量大，且材料具有刺激性氣味，不利于施工人員身體健康，同時因人工噴涂而浪費的防水材料難以回收，會給環(huán)境造成巨大危害［4－8］。目前國內(nèi)外暫未研發(fā)出成熟的自動化機械設(shè)備用于該類型防水層的噴涂施工。本文對MMA防水材料自動噴涂設(shè)備進行開發(fā)，并將該設(shè)備投入實際工程應(yīng)用，為MMA防水材料自動化噴涂提供新型設(shè)備。

1 MMA防水材料

MMA（甲基丙烯酸甲酯）樹脂作為防水涂料在建筑工程領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，國內(nèi)目前已有百余座鋼橋面采用MMA材料進行防水處理［9］，該材料施工后能形成一定厚度的保護膜，抵抗水和氯離子的腐蝕，最終為鋼橋面基體提供完整的防護。

為取得較好施工效果，對MMA防水保護膜的特性有以下要求。

（1）材料能迅速固化，完全反應(yīng)，且不受環(huán)境濕度影響，適合南方陰雨潮濕環(huán)境。

（2）材料固含量較高，抗氯離子滲透能力強。

（3）材料需要具備極好的物理性能，包括伸拉強度、延伸性、黏結(jié)強度、防水、耐老化、耐腐蝕、耐氣候、抗穿刺性等。

（4）材料在溫度過高或過低的條件下均能正常使用。其具體性能參數(shù)如表1所示。

表1 MMA防水材料具體性能參數(shù)

2 MMA防水材料噴涂系統(tǒng)

2．1 MMA防水材料噴涂系統(tǒng)的開發(fā)

本文以港珠澳大橋CB06標(biāo)段鋼橋面鋪裝為項目依托，開展MMA防水材料噴涂系統(tǒng)的開發(fā)。在前期預(yù)研究中，引進了國外移動式小型施工設(shè)備，其機械化程度高、施工精度高。然而，該設(shè)備采用的單槍噴涂為手持式噴涂，必須由工人手持噴槍進行施工，極易出現(xiàn)霧封層噴灑厚度不均（圖1（a））、漏噴等問題；同時，該設(shè)備主要用于不含砂混合料的噴涂，其噴嘴型號為HXD641，噴嘴孔徑為0．041英寸，對于100目（0．15mm）的砂粒能順利噴涂，但當(dāng)砂粒粒徑提高到60目（0．25mm）時，噴涂時易出現(xiàn)堵槍現(xiàn)象。通過拆卸噴槍分析堵槍具體原因，發(fā)現(xiàn)混合腔內(nèi)部存在轉(zhuǎn)角，大粒徑砂粒易在此處堆積，隨著噴灑過程進行，砂粒堆積情況逐漸加重，導(dǎo)致堵槍現(xiàn)象發(fā)生（圖1（b））。對此，本文基于該手持式噴涂設(shè)備對MMA防水材料自動噴涂設(shè)備進行開發(fā)，主要對其噴灑形式及噴嘴結(jié)構(gòu)兩方面進行改進。噴灑形式具體改進方法為，將噴槍固定安裝于可橫向自由移動的往復(fù)機上，實現(xiàn)防水材料的自動往復(fù)式噴涂，具體工作形式如圖2所示。其中，在左右2個節(jié)點處采用開料槽的方式解決節(jié)點處積料問題。同時，將噴槍混合腔內(nèi)部轉(zhuǎn)角取消，將混合腔改為直線型，并且噴嘴孔徑由原來的0．041英寸提高到0．082英寸。

圖1 傳統(tǒng)設(shè)備存在的問題

圖2 噴涂方式的改進

2．2 MMA防水材料噴涂最佳工藝方案

為驗證MMA防水材料噴涂設(shè)備的實際使用效果，本文對其最佳工作參數(shù)進行了選取。結(jié)合以往工程經(jīng)驗可知，影響防水噴涂施工質(zhì)量（厚度和均勻性）的因素分別為流量V、噴嘴離地高度H、噴槍橫向移動速度S［10］。借鑒 MMA防水材料在其他工程項目的使用效果，試驗段擬選擇3種工藝組合方案進行噴涂施工，通過檢測濕膜厚度、干膜厚度、拉拔強度等指標(biāo)評價各施工工藝效果，并選擇滿足設(shè)計要求的最佳工藝方案組合。具體試驗方案如表2所示。

表2 全自動防水粘結(jié)層噴涂試驗段方案

各工藝組合方案測試結(jié)果如表3所示。

表3 防水層自動噴涂設(shè)備工藝組合及檢測結(jié)果

3種方案中，方案一濕膜厚度分布在1 000～1 200μm 之間，干膜厚度分布在1．05～1．26mm之間；方案二濕膜厚度分布在1 100～1 600μm，干膜厚度分布在1．21～1．86mm之間；方案三濕膜厚度分布在1 200～1 800μm之間，干膜厚度分布在1．20～1．86mm之間。3種方案均滿足施工要求，但方案一離散性最?。ň鶆蛐宰詈茫Ｒ虼?，通過本次對比試驗，確定方案一（流量V＝531L·h－1，噴嘴高度H＝65cm，行走速度S＝140mm·s－1）為防水自動噴涂設(shè)備較佳的工藝參數(shù)組合。

2．3 MMA防水材料噴涂系統(tǒng)應(yīng)用

對港珠澳大橋CB06標(biāo)段第二階段試驗段行車道使用MMA防水材料噴涂設(shè)備進行施工（圖3）。設(shè)備工作參數(shù)按照方案一進行選取。具體施工流程如下。

（1）各項底漆檢測指標(biāo)符合要求后開展防水層施工。

（2）防水層噴涂前對路緣石等結(jié)構(gòu)物進行包裹，防止涂料飛濺污染。

（3）為橋上防水作業(yè)配備一套大型風(fēng)雨棚，其使用情況良好，防風(fēng)效果理想。

（4）車行道使用自動噴涂設(shè)備進行防水層噴涂施工。

（5）按照施工規(guī)范要求做好濕膜、干膜厚度檢測和拉拔強度檢測。

2．4 質(zhì)量檢測與評價

圖3 防水層自動化作業(yè)

鋼橋面防水層施工質(zhì)量的主要評價指標(biāo)為防水層干膜厚度、與底漆黏結(jié)強度、涂層均勻性［11－15］。因此，兩層防水膜噴涂完畢后，分別對這3個指標(biāo)進行檢測。港珠澳大橋施工技術(shù)要求中規(guī)定，防水層干膜厚度應(yīng)不小于2mm，與底漆的黏結(jié)強度不應(yīng)小于2MPa，涂層均勻、密實，不應(yīng)出現(xiàn)漏噴、孔洞等現(xiàn)象。本文選擇左幅行車道施工樁號K21＋517～K21＋850之間路段作為試驗區(qū)段。

待防水層干透后進行干膜厚度的檢測，測試結(jié)果見表4。

由表4可知，試驗段左幅行車道施工樁號K21＋517～K21＋850之間路段兩層防水膜干膜厚度檢測共有106個點，其中102個測點的干膜厚度大于2mm，僅4個測點的干膜厚度小于2mm，極值為1．82mm，本次試驗噴涂合格率為96．3%。

對已涂裝防水膜進行拉拔強度測試，結(jié)果見表5。由表5可知：拉拔強度測試共檢測12點，其中最小值為4．79MPa，最大值為8．65MPa，平均值為6．52MPa，所有測點強度均滿足不小于2MPa的設(shè)計要求，且界面斷裂情況良好。

表4 左幅行車道K21＋517～K21＋850段防水層干膜厚度檢測結(jié)果

表5 左幅行車道K21＋517～K21＋850段防水層與底漆拉拔強度檢測結(jié)果

采用氣孔探測儀對左幅行車道施工樁號K21＋517～K21＋850之間路段防水層進行了電火花測試，檢驗防水膜的施工均勻性和密實性，結(jié)果表明所施工的防水層均勻密實，無漏噴和孔洞現(xiàn)象。

3 結(jié) 語

本文在傳統(tǒng)混合料噴涂設(shè)備的基礎(chǔ)上，根據(jù)MMA混合料的特性，對MMA防水材料自動噴涂系統(tǒng)進行了開發(fā)，包括對噴涂形式和噴槍結(jié)構(gòu)的改進，并以港珠澳大橋CB06標(biāo)段施工為項目依托，對MMA防水材料自動噴涂系統(tǒng)的施工質(zhì)量進行測試。結(jié)果表明：經(jīng)過MMA防水材料自動噴涂系統(tǒng)施工的防水層在干膜厚度、與底漆黏結(jié)強度、涂層均勻性等方面完全符合項目施工技術(shù)規(guī)范，同時相比傳統(tǒng)噴涂形式，其施工效率得到大大提升。該設(shè)備填補了國內(nèi)MMA防水材料自動化噴涂領(lǐng)域的空白。