聚脲防水材料在高速铁路梁面施工中的质量控制

时间：2024-07-28

由利华

(中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，北京 100081)

1 聚脲防水材料概况

聚脲防水材料通常采用双组分体系，A组分由异氰酸酯与低聚物二元醇或三元醇反应制得;B组分由端氨基聚醚、液体胺类扩链剂、颜料、填料和助剂等组成，A、B组分混合后反应速度极快，表干时间最快为3 s，很快可在混凝土、金属等基层表面形成膜层。A组分与B组分通过高温、高压撞击式混合设备进行喷涂或浇注形成聚脲弹性体。克服了传统涂料一次成膜厚度薄、固化速度慢、立面施工流淌和污染环境等缺点，全面突破了传统环保型涂装技术的局限，可广泛应用于各种防水、防腐和耐磨工程。SPUA技术优点非常显著:固化迅速，黏结力强，3 s钟即可凝胶，1 min能达到步行强度;可在任意曲面、斜面及垂直面上喷涂成型，不产生流挂现象;施工时不受环境温度、湿度的影响;100%固含量不含任何有机挥发性物质，环保性好;物理化学性能优异，强度高、伸长率大、柔韧性好，同时具有优异的耐磨性、耐老化、防腐蚀性和热稳定性;形成的涂层连续、致密、无接缝，整体防水效果优异;采用机械化施工，效率高，一次施工可达设计厚度要求。

2 聚脲防水材料施工

2.1 施工准备

2.1.1 聚脲防水施工设备组成

聚脲防水施工的桥面处理主要由抛丸机完成，抛丸清理不到的区域，应使用角磨机清理完成;聚脲喷涂时的设备主要由提料机、主机、加热软管、鞭管及喷枪组成。辅助施工设备包括空压机、冷冻式油水分离器、保温施工车、B料三节加长搅拌器、A料红色二口桶、B料蓝色三口桶、硅胶空气干燥过滤器和发电机等。

2.1.2 对材料、设备及方案的审查

全面检查进场施工机械及工艺设备，检查其性能是否良好，并确认其是否满足要求。对原材料进行检验，经检验合格才准许使用。配备的抛丸设备、喷涂设备以及防水层施工质量检测检验设备和仪器等是否满足施工需要。

2.2 梁面处理的验收

施工单位项目经理部要组织和协调管内制梁单位、架梁单位、防水层施工单位、底座板施工单位的自检自验与相互交接验收工作。制梁单位在正式验收前，完成梁面平整度、梁端 1.45 m范围内凹槽深度及平整度、六面坡、侧向挡块与剪力齿槽的平面位置及几何尺寸、伸缩缝安装质量、泄水孔安装质量的自查和自纠工作，确保达到设计和验收标准。架梁单位正式验收前，完成相邻梁端高差及伸缩缝预埋钢板的检查验收，对高差超过10 mm的作出详细标识，并分析原因和整改。防水层施工单位必须派员参加桥面质量验收，并按技术条件和验收标准做好桥面质量交接验收和签字确认。底座板施工单位在正式验收前，按照梁面高程控制的标准和要求，会同制梁单位利用电子水准仪及配套铟瓦条码尺完成梁面高程的测量和分析工作，并按要求形成详细记录，及时提供给监理验收小组。

2.2.1 桥面平整度验收

1)每处桥面平整度合格评判标准:沿桥面4条线(即每底座板中心左右各0.5 m处)分别使用4 m靠尺连续量测桥面平整度(且每次重叠 1 m)，每处平整度符合 3 mm/4 m要求的，则评判该处平整度合格。桥面平整度检测的四条线排序均按面向大里程方向从左往右编号为1线、2线、3线、4线，每条线上的平整度检测均从小里程往大里程方向进行。

2)梁面每条线平整度合格评判标准:4条线量测平整度的合格率分别独立计算，每条线上合格点数达到80%及以上且不合格处的平整度无8 mm/4 m以上的，则评判该条线上的梁面整体平整度合格。

3)梁面平整度整体合格评判标准:每条线上的平整度全部达到合格标准，且梁面其他部位的表面基本平顺、无明显不平整现象，则评判该梁面整体平整度合格，否则评为不合格，必须对平整度不合格处的梁面进行整修处理，直至达标。

2.2.2 梁端剪力齿槽等凹槽几何尺寸验收

梁端左右中线底座板幅宽2.95 m范围凹槽深度50 mm，偏差±10 mm，两侧横向排水坡顺接向外;不能满足要求的，齿槽内应全部凿毛出新面、打磨或补浆处理，确保底座板混凝土与其结合良好。

2.2.3 梁端平整度验收

梁端1.45 m凹槽铺板范围的平整度要求为2 mm/1 m。不能满足要求时，打磨处理，直至符合要求。

2.2.4 桥面高程验收

1)桥面高程测量 14点，均在左、右线的中心线上，其中四个凹槽处每边 2个，分别离梁端 5 cm和135 cm处;梁面上6个，分布在固定端距梁端235 cm处、活动端距梁端155 cm处和跨中。

2)梁端1.45 m凹槽范围的桥面高程内不允许出现正误差。对不能满足要求的应进行打磨或采用聚合物砂浆填充处理。

2.2.5 相邻梁端高差

在梁端处理合格的基础上，相邻梁端高差不大于10 mm。采用0.5 m水平尺进行检查(在底座板范围内对观感较差处进行量测)。对大于10 mm处应在较低一端用特殊砂浆修补。

2.2.6 桥面预埋件验收

要求预埋件平面、高程位置准确。采用测量仪器进行检查。对不能满足无砟轨道施工要求的，视情况进行处理。

2.2.7 桥面排水坡验收

桥面排水坡应符合设计要求。对排水坡存在误差的桥面，应保证设计的汇水、排水能力，不允许出现反向排水坡，特别是两线中间部位。对可能造成排水系统紊乱的桥面应打磨整修处理。

2.2.8 伸缩缝验收

伸缩缝安装牢固可靠线型平顺，不得有扭曲、积水窝现象。

2.2.9 梁面净宽验收

满足防护墙内8.8 m净宽及位置要求。

2.2.10 梁面裂纹与气泡或凹坑处理验收

1)梁面处理后，如梁面有裂纹、气泡或凹坑，则必须严格按《铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件》执行。梁面修补必须做到密实、平整、坚硬，满足防水层施工技术条件要求，且经监理验收合格后方可进行防水层施工。

2)桥面不能有油渍污染及任何杂物。

3 聚脲防水层施工质量控制

防水层施工包括抛丸、梁面修补、底涂施工、纯聚脲防水层和聚氨酯面层。

3.1 抛丸

经抛丸梁面混凝土粗糙度有效创面大于95%，粗糙度为SP3-SP4，使用CSP对照板进行检测，对抛丸清理不到的区域用角磨机进行全面打磨。泄水孔周边处理要不积水，孔边修理平整。

3.2 梁面修补

梁面经抛丸处理后的混凝土基层缺陷得以充分暴露，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复，大量孔洞只能采用满刮腻子进行修补，修补必须做到密实、平整、坚硬，满足防水层施工技术条件要求。聚脲专用腻子也是一种专门为高速铁路混凝土桥梁基面处理开发的双组份聚氨酯材料，由A组分和B组分通过试验按A∶B=1∶6(质量比)的施工比例进行掺配，注意施工中要准确称量且应现配现用。配制的混合料具有独特的表面成膜机理，能有效地封堵和填平混凝土表面的凹坑、气孔和针眼等表面缺陷。如桥面有明显裂缝或其他残缺，则应先对残缺进行修补，然后进行底涂、加强层和聚脲防水材料施工。

3.3 底涂

聚脲专用底涂材料是一种专为混凝土表面施工所开发的双组份反应固化型聚氨酯材料，材料本身也具有优良的防水性能，由A组分和B组分通过试验按A∶B=1∶1(质量比)的施工比例进行掺配，注意施工中要准确称量且应现配现用，从而使底涂混合料具有在混凝土表面的渗透性强，同时能在基材表面形成一层致密的高强度弹性防水膜，阻止混凝土内部的水汽向外释放;与混凝土表面及其它的防水材料涂层具有良好的黏结力;黏度低，可用滚筒涂刮，施工方便。这些特性保证了防水涂层在混凝土表面的附着力。

底涂的类型选择应根据桥梁结构所处环境的气候条件选择，底涂施工前应对混凝土表面进行处理，去除混凝土基层表面浮浆、松散颗粒、油污以及其他污染物，应保持混凝土表面清洁、干燥，平整度及表面粗糙度应达到要求。

3.4 纯聚脲防水层

梁面防水层施工应根据现场的气候、环境选择与之相适宜的(纯)聚脲或聚氨酯(脲)防水材料种类，严格控制温度和湿度，环境温度为10℃ ～35℃，环境湿度为75%以下，梁面温度高于露点温度3℃以上。宜分二次喷涂，第一道宜薄喷(0.7～0.9 mm)，可充分暴露缺陷及孔洞，使用专用慢反应聚脲进行修补及堵孔，在确认无任何问题时方可进行第二道喷涂。

使用专用设备对桥面平整部分进行喷涂，对机械喷涂不能达到的特殊部位进行人工喷涂。施工过程中应保持连续搅拌。

对桥面的防护墙、侧向挡块、泄水孔及裂缝等处应做特殊处理。防护墙的侧面应先使用角磨砂轮机打磨混凝土表面、进行平整度处理，清除浮浆和毛边。喷涂防水层后应保证根部封边质量，必要时辅以手工涂刷。泄水管内刷涂底涂约10 cm深，然后手工向孔内壁喷涂聚脲防水材料;在梁端处应施作收边处理，使用角磨机将聚脲喷涂层边缘修平。

3.5 脂肪族聚氨酯面层

脂肪族聚氨酯面层施工可采用辊涂或喷涂工艺，边角沟槽辅以刷涂施工。脂肪族聚氨酯面层施工前，应对相应区域聚脲防水层表面进行清洁处理，保证聚脲防水层表面干燥、无灰尘、油污和其他污染物;与聚脲防水层施工间隔时间超出规定时，应采用专用搭接黏结剂做预处理或现场做黏结拉拔试验后确定。第一道脂肪族聚氨酯面层宜在聚脲防水层施工完毕6 h内完成，保证面层和聚脲防水层之间良好的黏结。

3.6 搭接施工

桥面喷涂聚脲防水层两次施工间隔在 6 h以上时，需要采用搭接连接成一体。第一次施工应预留出15～20 cm的操作面同后续防水层进行可靠的搭接。施工后续防水层前，应对已施工的防水层边缘20 cm宽度内的涂层表面进行清洁处理，保证原有防水层表面清洁、干燥、无油污及其他污染物。采用专用黏结处理剂对原有防水层表面15 cm范围内做打磨处理，在4～24 h之内喷涂后续防水层，后续防水层与原有防水层搭接宽度至少10 cm。

3.7 现场检验

现场每班喷涂前，应利用所使用设备及原材料喷制400 mm×400 mm聚脲防水涂料试膜3块，养护7 d后选择2块进行拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、硬度等物理性能检验。

基层处理检测见桥面基层检验规定。底涂施工完毕进行目测检查，检查均匀程度、有无漏涂和明显缺陷。聚脲表面平整、无流挂、无针孔、无起泡、无空鼓、无开裂、无异物混入。喷涂完成后，用超声测厚仪检查涂层厚度，底座板下喷涂聚脲弹性防水层厚度≥2.0 mm，其它区域≥1.8 mm。轨道板下每间隔5 m布设4个测点，即轨道板中间布设2个、左右防护墙各布1个。应结合现场黏结强度测试，用游标卡尺测量试验拔出锭子表面的聚脲防水层厚度。在防水层施工7 d后进行现场拉拔试验，每10孔梁(或每320 m)随机抽取1孔(或连续的32 m桥面)进行检测，每孔梁(或每32 m)检测5处，测点均匀分布。拉拔后的部位用聚脲防水涂料喷涂，做快速修补、刮平。在防水层上选定测试部位，清除灰尘，按透水仪底座大小涂抹一圈密封材料，将仪器底座安置并按紧。将水注入带有刻度的玻璃管内，至570 mm高度为止，每30 s记录一次水位的高度，直至30 min为止。每孔梁(或每32 m)检测1处。脂肪族聚氨酯面层施工完毕后，应进行目测外观检验。面层应涂刷均匀，色泽一致，不得漏涂，涂层应无气泡、开裂和剥落。脂肪族聚氨酯面层厚度应按照设计要求厚度，一般情况下脂肪族聚氨酯面层厚度≥200 μm，每孔梁(或每32 m)检测10处，按照涂刷区域均匀分布检测点。