高鐵聚脲防水層施工技術yg

xx高鐵聚脲防水層施工技術研究——中鐵xx集團有限公司1、前言鐵路混凝土橋梁橋面防水層是提高橋梁結構耐久性的重要技術手段，既有橋梁由于橋面防水失效造成橋面板滲水、鋼筋銹蝕的事例很多，直接影響到結構的使用壽命。噴涂彈性體（包括聚氨酯、聚氨酯/聚脲、聚脲）技術是在聚氨酯反應注射成型（reactioninjectionmolding，縮寫RIM）技術的基礎上發(fā)展起來，繼承了RIM技術的撞擊混合原理，將其瞬間固化、高速反應的特點擴展到涂料、涂裝技術領域。（純）聚脲防水涂料是一種A、B雙組份、無溶劑、快速固化的彈性防水材料；作業(yè)時在專用噴涂設備的噴槍內(nèi)混合噴出，快速反應固化生成彈性體防水膜。根據(jù)其材料特性和高速鐵路的特點，在橋面處理、材料選擇和施工工藝均有著嚴格的要求。xx高速鐵路四標段管段內(nèi)橋梁全長223km，采用CRTSⅡ型板式無砟軌道，噴涂（純）聚脲防水層。如此大規(guī)模的噴涂聚脲防水施工，是對防水材料、施工工藝的一次嚴峻考驗。2、施工工藝流程施工準備橋面施工準備橋面處理基層處理驗收噴涂聚脲防水涂料驗收脂肪族聚氨酯面層（暴露部位）驗收修補修補修補合格合格竣工，編制竣工報告合格不合格不合格不合格驗收修補不合格合格圖1防水層施工工藝流程圖2.1梁面驗收梁面驗收成為后續(xù)防水層、無砟軌道施工的前提，是CRTSⅡ型板式無砟軌道施工的首道工序。包括梁面打磨、修補等工序，主要檢測梁面高程、平面位置、平整度、相鄰梁端高差、橋面排水坡、加高臺高度、外觀質(zhì)量和伸縮縫安裝質(zhì)量等內(nèi)容。2.2基層處理橋梁噴涂聚脲防水層基層處理采用拋丸工藝，即利用拋丸機，拋除梁表面的浮漿。使用拋丸處理的表面粗糙均勻；不會破壞原基面結構和平整度，并且可以完全去除浮漿和起砂，100%“創(chuàng)面”，露骨；但同時不會造成骨料的松動和微裂紋，為增強防水材料在表面的附著力并提供一定的滲透效果?；鶎犹幚碓O備應采用具備同步清除浮漿及吸塵功能的設備、帶有驅(qū)動行走系統(tǒng)的自循環(huán)回收的拋丸設備來進行橋面混凝土基層處理。輕度拋丸拋丸機速度選用4～5檔，行走速度15～18m/min，丸料規(guī)格一般采用S390。大面積拋丸展開之前應進行拋丸工藝試驗，確定最佳丸料規(guī)格、丸料流量即最佳電機負載、拋丸設備行走速度等關鍵工藝參數(shù)。拋丸工藝參數(shù)確定后，按照下圖順序進行大面積拋丸處理，處理完成后注意保潔。拋丸過程應連續(xù)作業(yè)，如因特殊原因造成拋丸停機，在下次重拋之前將機器倒退30cm左右，再重新開始拋丸，待機器行走過去后，應及時檢查搭接區(qū)域拋丸質(zhì)量，如有遺漏再進行補拋。橋面基層應采用拋丸處理，平整度應符合設計要求，其粗糙度應符合《客運專線鐵路橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防水層暫行技術條件》附錄1中的SP3～SP4的規(guī)定。如果粗糙度過大，會帶來大量的底涂和修復工作量，同時也不利于粘結強度；如果粗糙底過小，會導致粘結力不夠。拋丸的控制標準以目測無浮漿為準，粗糙度控制在SP3為宜。2.3噴涂聚脲防水層噴涂聚脲防水層包括涂裝底涂（刮涂修補膩子）、噴涂聚脲兩個工序。2.3.1涂裝底涂底涂是涂裝在混凝土表面，起到封閉針孔、排除氣體、增加聚脲與基層附著力的一種涂層材料。它是用來粘結混凝土基層與聚脲涂層的，應有良好的滲透力能夠封閉混凝土基層的水分、氣孔以及修正基層表面的微小缺陷；同時能夠與混凝土基層及聚脲涂層有很好的粘結作用。底涂施工完畢進行目測檢測，檢查均勻程度、有無漏涂和缺陷。涂膜實干后，檢查是否漏涂，是否有起泡，針眼等缺陷，測定其附著力，確認底涂各項指標合格。如有缺陷，基層表面的剩余的針眼用環(huán)氧樹脂修補膩子人工補平，待修補膩子固化后實干后，才能進行下一道工序施工。底涂施工前要對梁體溫度進行測試，環(huán)境溫度及梁體溫度必須高于0℃。2.3.2噴涂聚脲防水層噴涂聚脲防水層的施工環(huán)境要干燥，雨天不得露天施工。根據(jù)施工條件，噴涂工藝分為機械噴涂和人工噴涂，以機械噴涂為主，人工噴涂為輔。先使用自動噴涂車對橋面加高臺平整部分進行噴涂；機械噴涂不能到達的特殊部位進行人工噴涂。即：梁面加高臺范圍（梁端1.45m范圍除外）采用機械噴涂；梁端1.45m范圍、六面坡、防護墻腳、泄水孔等范圍采用人工噴涂。機械噴涂：自動噴涂車運行速度0.8～0.9m/min，遙控操作，噴涂車帶動自動噴槍一次噴涂3.3m，沿橋縱向噴涂一遍，然后返回再噴涂一遍，二遍連續(xù)進行。施工設備包括：空壓機；冷凍式油水分離器；保溫施工車；B料三節(jié)加長攪拌器；A料紅色二口桶、B料藍色三口桶；硅膠空氣干燥過濾器等。人工噴涂：人工噴涂噴槍垂直于待噴基層，距離基面約0.6～0.7m，移動速度均勻；噴涂順序為先難后易、先上后下，連續(xù)作業(yè)，機械噴涂連續(xù)2次，人工一次多遍、縱橫交叉噴涂至設計要求。3、不同工況條件聚脲防水層施工試驗研究3.1試驗依據(jù)⑴《客運專線鐵路橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防水層暫行技術條件》（科技基[2009]117號）⑵《建筑防水涂料試驗方法》（GB/T16777－2008）⑶《膠粘劑180度剝離試驗方法(撓性材料對剛性材料)》（GB/T2790－1995）⑷《硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強度的測定（褲形、直角形和新月形試樣）》（GB/T529－2008）⑸《硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗方法第一部分：邵氏硬度計法（邵爾硬度）》（GB

T531－1999）3.2試驗方案3.2.1五種溫度工況①自然環(huán)境條件，基層-4℃，大氣5℃，無冬期施工措施；②自然環(huán)境條件，基層-2℃，大氣5℃，無冬期施工措施；③保溫條件下基層0℃、暖棚內(nèi)5℃；④保溫條件下基層5℃、暖棚內(nèi)15℃；⑤保溫條件下基層12℃、暖棚內(nèi)22℃。各不同溫度工況的試驗區(qū)段及溫度測點布設示意圖分別見圖2～圖6，試驗過程中溫度測試數(shù)據(jù)分別見圖7～圖11。圖2基層-4℃，大氣5℃溫度工況的試驗區(qū)段及溫度測點布設示意圖圖3基層-2℃，大氣5℃溫度工況的試驗區(qū)段及溫度測點布設示意圖圖4基層0℃，棚內(nèi)5℃溫度工況的試驗區(qū)段及溫度測點布設示意圖圖5基層5℃，棚內(nèi)15℃溫度工況的試驗區(qū)段及溫度測點布設示意圖圖6基層12℃，棚內(nèi)22℃溫度工況的試驗區(qū)段及溫度測點布設示意圖圖7基層-4℃，大氣5℃溫度工況下試驗溫度波動曲線圖8基層-2℃，大氣5℃溫度工況下試驗溫度波動曲線圖9基層0℃，棚內(nèi)5℃溫度工況下試驗溫度波動曲線圖10基層5℃，棚內(nèi)15℃溫度工況下試驗溫度波動曲線圖11基層12℃，棚內(nèi)22℃溫度工況下試驗溫度波動曲線3.2.2兩種底涂材料和兩種聚脲防水材料的交叉組合①兩種底涂材料：東方雨虹和巴斯夫；②兩種聚脲防水材料：廣州秀珀和巴斯夫。兩種底涂材料和兩種聚脲防水材料的交叉組合方式見表1。表1四種底涂材料和兩種聚脲防水材料的交叉組合方式試驗地點底涂材料聚脲面層材料八工區(qū)東方雨虹秀珀巴斯夫秀珀東方雨虹巴斯夫巴斯夫巴斯夫⑶檢測項目①防水層：厚度、不透水性、粘結強度和剝離強度，見圖12～圖15；②現(xiàn)場試模檢驗：拉伸強度、斷裂伸長率、撕裂強度、硬度，見圖16～圖18。圖12厚度試驗圖13不透水性試驗圖14粘結強度試驗圖15剝離強度試驗圖16拉伸強度試驗圖17撕裂強度試驗圖18硬度試驗3.2.3不同底涂材料施工工藝①東方雨虹底涂材料:聚氨酯底漆聚氨酯PU膩子聚氨酯PU膩子聚氨酯底涂；②巴斯夫底涂材料:聚氨酯底漆聚氨酯膩子；每層底涂材料施工完畢達到實干狀態(tài)后，進行下道工序，最后噴涂表層聚脲防水材料，各道工序施工照片見圖19～圖22。圖19施工底漆圖20施工底涂圖21修補針孔圖22噴涂聚脲脲3.2.4檢測測結果不同試驗方案及及不同底涂涂與聚脲防防水材料組組合的各項項檢測結果果見表2。3.3試驗結果果分析⑴不同試驗方案聚聚脲防水層層現(xiàn)場檢驗驗結果見表表3，其1～7d強度增長長曲線分別別見圖23～圖27。表3不同試試驗方案（溫溫度工況）聚聚脲防水層層現(xiàn)場檢驗驗結果試驗方案底涂材料面層材料底涂粘結強度((MPa))聚脲防水層粘結結強度(MPa))厚度(mm)不透水性剝離強度(MPPa)1d2d3d4d5d6d7d基層-4℃，大氣5℃東方雨虹秀珀3.442.172.783.343.814.254.564.682.18合格6.5巴斯夫秀珀3.392.072.673.253.714.054.34.432.15合格6.5東方雨虹巴斯夫3.52.12.733.443.854.384.674.72.07合格6.6巴斯夫巴斯夫3.482.052.593.414.014.524.674.732.09合格6.7基層-2℃，大氣5℃東方雨虹秀珀3.552.182.422.933.423.764.114.482.18合格6.7巴斯夫秀珀3.372.132.492.873.413.864.354.602.07合格6.7東方雨虹巴斯夫3.412.272.582.913.523.874.094.512.12合格6.5巴斯夫巴斯夫3.292.092.443.063.673.924.164.322.13合格7.0基層0℃，棚內(nèi)5℃東方雨虹秀珀3.612.093.113.754.124.684.895.042.20合格6.8巴斯夫秀珀3.472.152.963.664.174.594.874.992.18合格6.9東方雨虹巴斯夫3.562.113.243.924.44.925.215.312.16合格6.8巴斯夫巴斯夫3.482.143.083.794.234.715.05.122.09合格7.0基層5℃，棚內(nèi)15℃東方雨虹秀珀3.922.253.044.154.735.245.785.822.13合格7.5巴斯夫秀珀3.682.343.514.064.715.245.575.882.11合格7.3東方雨虹巴斯夫3.812.163.384.194.745.385.625.802.04合格7.7巴斯夫巴斯夫3.782.193.284.194.865.215.545.762.17合格7.8基層12℃，棚內(nèi)22℃東方雨虹秀珀4.062.423.113.744.515.215.766.012.01合格7.9巴斯夫秀珀4.282.333.284.154.865.426.016.322.19合格8.1東方雨虹巴斯夫4.312.383.043.864.475.135.676.112.18合格8.5巴斯夫巴斯夫4.242.233.454.625.175.696.106.432.13合格7.8圖23基層--4℃大氣5℃時圖24基層-2℃大氣5℃時聚脲防水層現(xiàn)場場檢驗結果果聚脲防水水層現(xiàn)場檢檢驗結果圖25基層00℃棚內(nèi)5℃時圖26基層5℃棚內(nèi)15℃時聚脲防水層現(xiàn)場場檢驗結果果聚脲防水水層現(xiàn)場檢檢驗結果圖27基層112℃棚內(nèi)22℃時聚脲防水層現(xiàn)場場檢驗結果果由表中數(shù)據(jù)及強強度增長曲曲線可以看看出，上述述幾種溫度度條件下的的檢測結果果均滿足技技術條件要要求。隨著著基層和環(huán)環(huán)境溫度的的上升，底底涂、聚脲脲防水層的的粘結強度度都呈增長長趨勢，溫溫度越高，增增長得越多多。⑵不同試驗方案（底底涂與面層層材料組合合）聚脲防防水層現(xiàn)場場檢驗結果果分別見表表4～表7。表4不同試驗驗方案下東東方雨虹底底涂與秀珀珀聚脲防水水層噴涂檢檢測結果試驗方案底涂聚脲防水層粘結強度(MPPa)粘結強度(MPPa)厚度(mm)不透水性剝離強度(N//mm)外觀檢測自然環(huán)境條件，基基層-4℃，大氣5℃3.444.682.18合格6.5平整完好自然環(huán)境條件，基基層-2℃，大氣5℃3.554.482.18合格6.7平整完好保溫條件下基層層0℃、暖棚內(nèi)5℃3.615.042.2合格6.8平整完好保溫條件下基層層5℃、暖棚內(nèi)15℃3.925.822.13合格7.5平整完好保溫條件下基層層12℃、暖棚內(nèi)22℃4.066.012.01合格7.9平整完好表5不同試驗驗方案下東東方雨虹底底涂與巴斯斯夫聚脲防防水層噴涂涂檢測結果果試驗方案底涂聚脲防水層粘結強度(MPPa)粘結強度(MPPa)厚度(mm)不透水性剝離強度(N//mm)外觀檢測自然環(huán)境條件，基基層-4℃，大氣5℃3.504.702.07合格6.6平整完好自然環(huán)境條件，基基層-2℃，大氣5℃3.414.512.12合格6.5平整完好保溫條件下基層層0℃、暖棚內(nèi)5℃3.565.312.16合格6.8平整完好保溫條件下基層層5℃、暖棚內(nèi)15℃3.815.802.04合格7.7平整完好保溫條件下基層層12℃、暖棚內(nèi)22℃4.316.112.18合格8.5平整完好表6不同試驗驗方案下巴巴斯夫底涂涂與秀珀聚聚脲防水層層噴涂檢測測結果試驗方案底涂聚脲防水層粘結強度(MPPa)粘結強度(MPPa)厚度(mm)不透水性剝離強度(N//mm)外觀檢測自然環(huán)境條件，基基層-4℃，大氣5℃3.394.432.15合格6.5平整完好自然環(huán)境條件，基基層-2℃，大氣5℃3.374.602.07合格6.7平整完好保溫條件下基層層0℃、暖棚內(nèi)5℃3.474.992.18合格6.9平整完好保溫條件下基層層5℃、暖棚內(nèi)15℃3.685.882.11合格7.3平整完好保溫條件下基層層12℃、暖棚內(nèi)22℃4.286.322.19合格8.1平整完好表7不同試驗驗方案下巴巴斯夫底涂涂與巴斯夫夫聚脲防水水層噴涂檢檢測結果試驗方案底涂聚脲防水層粘結強度(MPPa)粘結強度(MPPa)厚度(mm)不透水性剝離強度(N//mm)外觀檢測自然環(huán)境條件，基基層-4℃，大氣5℃3.484.732.09合格6.7平整完好自然環(huán)境條件，基基層-2℃，大氣5℃3.294.322.13合格7.0平整完好保溫條件下基層層0℃、暖棚內(nèi)5℃3.485.122.09合格7.0平整完好保溫條件下基層層5℃、暖棚內(nèi)15℃3.785.762.17合格7.8平整完好保溫條件下基層層12℃、暖棚內(nèi)22℃4.246.432.13合格7.8平整完好由表4～表7可以看出，按上上述各種底底涂與面層層組合施工工的防水層層，其粘結結強度、剝剝離強度、不不透水性等等各項性能能指標均滿滿足技術條條件要求，且且隨著基層層和環(huán)境溫溫度的升高高，檢測指指標值隨著著增大。⑶不同底涂材料的的粘結強度度指標見表表8；兩種不不同聚脲防防水層的性性能檢測指指標見表9。表8不同同底涂材料料的粘結強強度檢測結結果底涂材料粘結強度(MPPa)試驗方案東方雨虹巴斯夫自然環(huán)境條件，基基層-4℃，大氣5℃3.473.44自然環(huán)境條件，基基層-2℃，大氣5℃3.483.33保溫條件下基層層0℃、暖棚內(nèi)5℃3.593.48保溫條件下基層層5℃、暖棚內(nèi)15℃3.863.73保溫條件下基層層12℃、暖棚內(nèi)22℃4.184.26表9兩種種不同聚脲脲防水層的的性能檢測測結果檢測項目檢測指標聚脲防水層拉伸強度(MPa)斷裂伸長率(％)撕裂強度(MPa)硬度(邵A)自然環(huán)境條件，基基層-4℃，大氣5℃秀珀20.7444274.293巴斯夫22.9645076.692自然環(huán)境條件，基基層-2℃，大氣5℃秀珀20.4344072.793巴斯夫22.3747578.191保溫條件下基層層0℃、暖棚內(nèi)5℃秀珀21.4544878.394巴斯夫23.0745680.291保溫條件下基層層5℃、暖棚內(nèi)15℃秀珀22.0644878.692巴斯夫25.6648684.193保溫條件下基層層12℃、暖棚內(nèi)22℃秀珀23.5845683.893巴斯夫26.4248885.292由表8可以看出，東方方雨虹與巴巴斯夫兩種種底涂材料料在不同溫溫度工況下下其粘結強強度性能指指標相近，都都滿足技術術條件要求求。由表9可以看出，在不不同的溫度度工況下，秀秀珀和巴斯斯夫兩種聚聚脲防水材材料的拉伸伸強度、斷斷裂伸長率率、撕裂強強度和硬度度指標都滿滿足技術條條件要求，且且巴斯夫聚聚脲防水層層的性能指指標優(yōu)于秀秀珀聚脲防防水層。4、注意事項4.1注意事項項4.1.1以二二遍噴涂達達到2mmm膜厚為宜宜，連續(xù)施施工，若有有間歇，噴噴涂間隔不不超過6小時。底涂涂表干后經(jīng)經(jīng)驗收合格格噴涂聚脲脲的間隔時時間根據(jù)產(chǎn)產(chǎn)品說明書書和相容性性試驗確定定，但若超超過24小時未噴噴涂聚脲需需重新滾涂底涂。4.1.3人工工噴涂時每每槍搭接以以1/2槍為為宜，橫向向移動不宜宜過寬；噴噴槍應盡量量與噴涂面面保持垂直直。4.1.4修補補和搭接處處應進行打打磨和用溶溶劑進行表表面軟化，涂涂層間處理理劑。4.1.5冬季季、雨天、四四級以上風風力應在棚棚內(nèi)施工。如橋橋面有明顯顯裂縫或其其他殘缺，則則應先對殘殘缺進行修修補，然后后進行底涂施工、加強強層和聚脲脲防水材料料，如圖228。圖28橋橋面裂縫處處理示意圖圖4.2冬季施工工溫度由《露點溫度對對照表》可可以看出，當當環(huán)境溫度度越高時所所要求的基基層溫度也也越高。如如：當棚內(nèi)內(nèi)環(huán)境溫度度為32℃，濕度為40%時，需要要的基層溫溫度為16℃，實現(xiàn)非非常困難，也也會延長施施工時間。因因此，我們們在噴涂聚聚脲時環(huán)境境溫度宜控控制在10℃左右，基基層溫度只只要達到5℃左右就可可進行施工工。同時，可可適當降低低物料溫度度，可降到到60度，減少少氣體的膨膨脹程度；；薄而快地地噴涂，分分多道進行行，一道成成膜后再噴噴涂下一道道，減少放放熱，從而而減少氣體體的膨脹程程度。4.3收邊處理理在橋面混凝土噴噴涂聚脲防防水材料時時應連續(xù)施施工，在梁梁端、加高高臺兩側處處應施作收收邊處理，使使用角磨機機將聚脲噴噴涂層邊緣緣修平。必必要時輔以以手工涂刷刷。4.4缺陷修補補檢驗時發(fā)現(xiàn)涂層層有鼓泡、遺遺漏等缺陷陷，則需要要對涂層缺缺陷進行修修補。鼓泡處理用刮刀刀切除聚脲脲防水層，用用角磨機打打磨處理并并向外擴展展5～10cm，然后人人工部噴聚聚脲。若缺陷部位噴涂時時間較短（≤6h），對缺缺陷涂層表表面進