橋面噴涂聚脲防水層常見質(zhì)量缺陷與應(yīng)對(duì)措施

橋面噴涂聚脲防水層常見質(zhì)量缺陷與應(yīng)對(duì)措施蔣宗全;郭曉安;屈高見;韓志強(qiáng)【摘要】結(jié)合新建鐵路噴涂聚脲防水層施工經(jīng)驗(yàn)，分析了鼓泡、針孔、分層、黏結(jié)強(qiáng)度低等常見質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因，提出了解決這些質(zhì)量缺陷的辦法，并重點(diǎn)介紹了基面處理技術(shù).【期刊名稱】《鐵道建筑》【年(卷)，期】2010(000)010【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)(P19-21)【關(guān)鍵詞】聚脲涂層;針孔;氣泡;分層;基面處理【作者】蔣宗全;郭曉安;屈高見;韓志強(qiáng)【作者單位】中國(guó)水電集團(tuán)，北京,100048;中國(guó)水電三局有限公司，西安,710016;中國(guó)水電三局有限公司，西安,710016;中國(guó)水電集團(tuán)，北京,100048【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TU443.31新建鐵路混凝土橋梁采用噴涂聚脲彈性體進(jìn)行防水，其聚脲噴涂防護(hù)面積將超過1000萬(wàn)m2。新建鐵路跨越區(qū)域多，施工環(huán)境條件變化大，加之聚脲噴涂在我國(guó)是新技術(shù)，大多數(shù)施工單位經(jīng)驗(yàn)不多，在前期施工中遇到諸如針孔、氣泡、分層、黏結(jié)強(qiáng)度低等問題。本文對(duì)這些質(zhì)量缺陷進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的解決辦法。1橋面防水體系構(gòu)造及質(zhì)量要求如圖1所示，新建鐵路橋面防水體系構(gòu)造自下而上依次為混凝土基層、底漆、聚脲涂層、保護(hù)面層（裸露部分）。實(shí)際施工時(shí)，由于混凝土表面存在缺陷，需要用膩?zhàn)舆M(jìn)行刮涂修補(bǔ)，因此，在混凝土基材與底漆之間還隔著一層膩?zhàn)?。該防水體系構(gòu)造對(duì)施工質(zhì)量的總體要求就是在滿足噴涂厚度（22.0mm）且表面無(wú)鼓泡、針孔的同時(shí)，保證上述各層材料間牢固地黏結(jié)在一起（平均黏結(jié)強(qiáng)度22.5MPa）。圖1無(wú)砟軌道防護(hù)墻內(nèi)側(cè)橋面防水層構(gòu)造示意2聚脲防水層常見質(zhì)量缺陷噴涂聚脲防水層容易出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷有以下三類：1） 鼓泡或針孔。鼓泡或針孔是聚脲噴涂施工中最常見的問題。形成的主要原因是橋面混凝土空隙中的空氣、潮氣被快速固化的聚脲封閉，反應(yīng)熱導(dǎo)致氣體膨脹產(chǎn)生鼓泡；或者潮氣與聚脲體系中的A組分反應(yīng)，生成CO2氣體導(dǎo)致鼓泡，見圖2（a）;或封閉在涂層下的氣體在涂層固化之前，頂破涂層泄漏出來，就會(huì)在已施工的涂層上形成很多小針孔，見圖2（b）。圖2聚脲防水層缺陷2） 分層。聚脲防水層和混凝土基面黏接強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致聚脲涂層與基材整體脫離（圖3）,或前后兩次噴涂聚脲層之間發(fā)生分離均稱為分層缺陷。圖3噴涂聚脲涂層與基面脫離3） 黏結(jié)強(qiáng)度低。噴涂聚脲層與基面的黏結(jié)強(qiáng)度達(dá)不到22.5MPa的要求時(shí)，很容易被拉起（圖4）。而黏結(jié)好的噴涂聚脲層被拉起時(shí)，會(huì)把混凝土帶著一起拔起（圖5）。表1總結(jié)出產(chǎn)生鼓泡、針孔、分層、黏結(jié)強(qiáng)度低等缺陷產(chǎn)生的主要原因，其中大部分原因都和基面處理工藝有關(guān)。另外材料、設(shè)備、環(huán)境溫度影響也比較大。圖4黏結(jié)強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)拔起的情況圖5黏結(jié)強(qiáng)度大時(shí)拔起的情況表1混凝土基面噴涂聚脲層常見缺陷及應(yīng)對(duì)措施缺陷類型原因解決辦法AB組分比例失調(diào)檢查溫度、壓力、鼓泡或噴槍等底材溫度低停止噴涂或設(shè)法對(duì)基材升溫上一道噴涂固化速度過快調(diào)整聚脲配方、適當(dāng)降低噴涂溫度（可降至60。0底漆或上一道噴涂未固化待其完全固化針孔基面潮氣使底材干燥或涂刷底漆，涂刷底漆封閉潮氣，選擇下午或晚上施工混凝土基面孔洞多填補(bǔ)環(huán)氧膩?zhàn)有扪a(bǔ)基材缺陷，快速多次噴涂底材污染清洗基面，分層將基材清理干凈基面處理材料不合格改良膩?zhàn)觾傻绹娡块g隔時(shí)間長(zhǎng)縮短噴涂間隔環(huán)境及基材溫度低停止噴涂或采取措施升溫黏結(jié)強(qiáng)度低基面粗糙度不夠改善拋丸處理工藝底涂、膩?zhàn)优c聚脲層不匹配進(jìn)行工藝試驗(yàn)，找出最佳材料組合橋面基層含水率高采用烘干等措施露點(diǎn)溫度低冬季采取升溫保暖措施，其它季節(jié)監(jiān)視溫度變化3基面處理噴涂聚脲防水層施工流程如圖6所示?；嫣幚戆蛎嫣幚砗偷淄渴┕蓚€(gè)方面。3.1拋丸作業(yè)拋丸作業(yè)是保證基面具有一定的粗糙度（圖7）、暴露出被浮漿遮蓋的孔洞（圖8）的重要工序。拋丸機(jī)在拋丸時(shí)，由于丸料在發(fā)射的時(shí)候會(huì)中間多、兩邊少，所以在拋丸機(jī)行走時(shí)，必須根據(jù)拋丸機(jī)的實(shí)際情況來確定搭接寬度，一般控制在3~5cm。對(duì)于拋丸不到位的區(qū)域，使用角磨機(jī)清理，盡量不產(chǎn)生打磨溝痕（若出現(xiàn)痕跡，應(yīng)采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補(bǔ)處理）。拋丸后，有效創(chuàng)面＞95%，粗糙度在SP3~SP4之間。圖6噴涂聚脲施工流程圖7拋丸后橋面粗糙度圖8拋丸后暴露出的孔洞為確保拋丸質(zhì)量，必須先進(jìn)行拋丸試驗(yàn)，確定行走速度、丸料粒徑、搭接寬度等參數(shù)，確保有效創(chuàng)面百分比率和粗糙度。3.2混凝土缺陷修補(bǔ)底涂施工首先是選擇好基面處理材料，包括基面缺損修補(bǔ)砂漿、基材針孔刮涂膩?zhàn)?、底漆三種。在選擇時(shí)除考慮施工操作簡(jiǎn)便外，重點(diǎn)要考慮相互間的黏接強(qiáng)度。梁面局部區(qū)域存在混凝土缺損、掉角、坑洞、低洼等缺陷需要進(jìn)行修補(bǔ)。有關(guān)設(shè)計(jì)要求規(guī)定，修補(bǔ)材料采用聚合物砂漿。聚合物砂漿的種類較多，常用水乳性砂漿（如丙乳砂漿）和環(huán)氧砂漿。兩類聚合物砂漿的力學(xué)指標(biāo)都能滿足噴涂聚脲黏接強(qiáng)度要求，但前者成本較低。若前期使用丙乳砂漿進(jìn)行修補(bǔ)，結(jié)果是經(jīng)拋丸后，多處修補(bǔ)材料脫落，或者是修補(bǔ)層出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。分析原因?yàn)?梁面的施工環(huán)境難以滿足丙乳砂漿修補(bǔ)工藝要求，比如，丙乳砂漿修補(bǔ)后需要至少保濕養(yǎng)護(hù)7d，而梁面缺水，再加上工期要求，使得養(yǎng)護(hù)這個(gè)環(huán)節(jié)得不到保證。經(jīng)過對(duì)比試驗(yàn)，環(huán)氧砂漿（膠泥）是較好的修補(bǔ)材料，突出特點(diǎn)是對(duì)環(huán)境溫度要求不高，無(wú)需特別養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度增長(zhǎng)快，能保證和混凝土基面黏接強(qiáng)度等。對(duì)配制環(huán)氧砂漿的基液配比以及填料級(jí)配種類要通過對(duì)比試驗(yàn)選擇。配制的環(huán)氧砂漿要求易操作（薄層修補(bǔ)和立面修補(bǔ)時(shí)）、低溫乃至潮濕環(huán)境易固化、和混凝土面黏接強(qiáng)度高并且耐久性好。綜合評(píng)估，高固含環(huán)氧砂漿、無(wú)溶劑環(huán)氧砂漿更為理想，其強(qiáng)度可與C60等同，且打磨性非常好。為達(dá)到底涂黏結(jié)并封閉針孔等缺陷的目的，必須在拋丸完成后30min內(nèi)進(jìn)行混凝土缺陷修補(bǔ)。其施工條件為基面溫度5°C~40^,橋面含水率＜7%，基面溫度高于露點(diǎn)溫度5°C,環(huán)境濕度＜75%條件下施工。3.3刮涂膩?zhàn)恿好婊炷两?jīng)打磨拋丸后，會(huì)暴露出大量的蜂窩針孔，這是混凝土本身特點(diǎn)造成的。由于所要施工的是一個(gè)加熱到65C的雙組分快速固化體系，聚脲涂料自身的劇烈化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的放熱現(xiàn)象，會(huì)將封閉在針孔中的空氣或潮氣迅速加熱，并產(chǎn)生膨脹。膨脹的氣體會(huì)穿過剛施工過的涂層表面，從而產(chǎn)生更大的針孔?；炷粱嫔系姆涓C針孔是造成聚脲防水層出現(xiàn)起泡、針孔的直接原因。所以，必須在噴涂聚脲前徹底加以消除，最有效的解決辦法就是刮涂膩?zhàn)?，在混凝土表面形成較為均勻且有一定厚度的面層，將孔洞完全覆蓋。目前市場(chǎng)上可用于配制刮涂膩?zhàn)拥牟牧现饕幸韵聨追N：1） 外墻膩?zhàn)踊騄s防水涂料，都屬于厚涂型材料，封閉效果好，但附著力較差；2） 單組分聚氨酯底涂，屬于薄涂型材料，封閉效果較差，附著力要比前一種高，但使用起來不穩(wěn)定；3） 聚氨酯雙組分底涂，封閉效果較好，附著力很高，而且性能較為穩(wěn)定，但因?yàn)槎喈惽杷狨?duì)水敏感，對(duì)潮濕基面并不適用。4） 環(huán)氧類:環(huán)氧類又包括薄漿環(huán)氧底涂、厚漿環(huán)氧底涂、薄刮型環(huán)氧膩?zhàn)拥?。薄漿環(huán)氧底涂黏度低、流動(dòng)性好，有較好的滲透作用，但由于涂層過薄，黏附力受到較大影響;厚漿環(huán)氧底涂黏附力很好，但封閉時(shí)存在破孔現(xiàn)象;雖然環(huán)氧膩?zhàn)臃饪撞淮嬖趩栴}，但施工時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，可以把薄漿型環(huán)氧底涂和厚漿型環(huán)氧底涂復(fù)合涂覆兩道使用，較為合理，既解決了封孔和黏結(jié)問題，施工也較為簡(jiǎn)便易行。刮涂膩?zhàn)颖仨氃诨炷寥毕菪扪a(bǔ)完成后4~6h內(nèi)進(jìn)行膩?zhàn)訉邮┕?。由于環(huán)氧材料修補(bǔ)小的孔洞在凝固后始終有凹陷，因此在環(huán)氧膩?zhàn)邮┕ぶ袘?yīng)加入優(yōu)質(zhì)石英砂，既可解決凹陷問題，還可減少膩?zhàn)訉庸瓮看螖?shù)和點(diǎn)補(bǔ)工作量，并且石英砂在打磨過程中，小顆粒也能被磨掉。3.4底漆施工從大量聚脲涂層拉拔試驗(yàn)可以看出，整個(gè)防滲體系的黏結(jié)最弱點(diǎn)仍在底涂材料與聚脲涂層的界面，因此，正確使用底涂材料是增強(qiáng)聚脲層附著力的有效途徑。底涂的作用是封閉混凝土毛細(xì)孔中的空氣和水分、提高聚脲涂層與混凝土之間的附著力。由于聚脲涂料快速反應(yīng)、瞬間固化，所以在對(duì)底材的濕潤(rùn)以及與基材的附著力等方面有一定的缺陷，導(dǎo)致對(duì)底材的浸潤(rùn)能力較差，難以產(chǎn)生良好的附著力，需要通過施工配套性良好的專用底涂來大幅度提高其對(duì)底材的附著力。常用底涂分環(huán)氧類和聚氨酯類兩種，但這兩種底漆的施工性能都存在一定的缺陷，需要在充分了解其特性的基礎(chǔ)上加以運(yùn)用。環(huán)氧底漆的干燥性能受環(huán)境溫度的影響較大，溫度在10°C以下時(shí)則反應(yīng)緩慢，從而影響工程施工的進(jìn)度。聚氨酯底漆受空氣中的濕度影響較大，在濕度較大時(shí)，涂膜容易起泡，從而影響工程質(zhì)量。底漆在膩?zhàn)痈稍锖筮M(jìn)行施工，施工過程中難以避免出現(xiàn)踩踏膩?zhàn)訉拥痊F(xiàn)象。在施工底漆之前，先進(jìn)行一次打磨，清理掉黏結(jié)在膩?zhàn)訉用娴奈畚?，?duì)膩?zhàn)訉有纬梢欢ǖ膭?chuàng)面，以增加