鐵路混凝土橋面防水結(jié)構(gòu)體系及新型防水材料講義

鐵路混凝土橋面防水體系及新型防水材料

2014年4月

目錄

o-鐵路混凝土橋面防水體系簡(jiǎn)介

。二、混凝土橋面防水病害情;牙

。三、病害原因分析

O四、無(wú)昨軌道橋面新防水體系

。五、新防水體系應(yīng)用情;牙

O六、新方案及下一步工作設(shè)想

一、鐵路混凝土橋面防水體系簡(jiǎn)介

鐵路混凝土橋梁橋面防水層是提高橋梁結(jié)構(gòu)

耐久性的重要技術(shù)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(jié)構(gòu)的使用壽命。

用于橋梁有昨、無(wú)昨混凝土橋面有保護(hù)層的防水體系:

TB/T2965-2011《鐵路混凝土橋面防水層技術(shù)條件》。

一、鐵路混凝土橋面防水體系簡(jiǎn)介

保護(hù)層

防水卷材（氯化聚乙烯）

兩層間熱熔焊接離聚物改性瀝青防水卷材（熱熔）

防水卷材（氯化聚乙烯）高聚物改性瀝青防水卷材（熱熔）

粘貼用聚氨酯涂料或水泥基膠粘劑基層處理劑涂層

橋面基層橋面基層

氯化聚乙烯卷材加粘貼涂料型防水層體系高聚物改性瀝青卷材型防水層體系

一、鐵路混凝土橋面防水體系簡(jiǎn)介

[7

74

%4

X7<1

[Z4%

7

4

_

V廠7

4

<1

直接用于作防水層的聚氨酯防水體系

二昆凝土橋面防水體系簡(jiǎn)介

用于高鐵混凝土橋面無(wú)保護(hù)層的防水體系：

防水涂料

基層處理劑

橋面基層

<ia

甲基丙烯酸甲酯（MMA）樹(shù)脂防水涂料

廣珠城際快速軌道交通橋面

一、鐵路混凝土橋面防水體系簡(jiǎn)介’翻照

■用于高鐵混凝土橋面無(wú)保護(hù)層的防水體系

0.2%.3gm厚脂肪族面層（備選項(xiàng)）

噴涂聚服彈性防水

涂料厚，1.8~1.7mm

防水層的底膠層

橋面混凝土結(jié)構(gòu)層

客運(yùn)專線橋梁混凝土橋面噴涂聚服防水

二、混凝土橋面防水病害情;牙

防水層的病害情;牙-龜裂

二、混凝土橋面防水病害情;牙

防水層的病害情;牙-龜裂

lr二、混凝土橋面防水病害情;牙

二、混凝土橋面防水病害情;牙

防水層的病害情;牙-龜裂

二、混凝土橋面防水病害情;牙

防水層的病害情;牙-破損

二、混凝土橋面防水病害情;牙

防水層的病害情;牙-破損

二、混凝土橋面防水病害情;牙

防水層的病害情;牙-破損

二、混凝土橋面防水病害情;牙

防水層的病害情;牙-破損

二、混凝土橋面防水病害情;牙

防水層的病害情;牙-剝離及附著力開(kāi)良

二、混凝土橋面防水病害情;牙

防水層的病害情;牙-剝離及附著力開(kāi)良

,二、混凝土橋面防水病害情;牙

防水層的病害情;牙-剝離及附著力JT良

二、混凝土橋面防水病害情;牙

防水層的病害情;牙■剝離及附著力開(kāi)良

二、混凝土橋面防水病害情;牙

防水層的病害情;牙-剝離及附著力JT良

二、混凝土橋面防水病害情;牙

防水層的病害情;牙-剝離及附著力JT良

二、混凝土橋面防水病害情;牙

防水層的病害情）牙-性能劣化

編號(hào)厚度mm斷裂伸長(zhǎng)率%拉伸強(qiáng)度MPa

10.64208.315.84

20.65220.505.74

30.85303.186.01

平均值244.005.86

10.76335.607.12

21.00381.167.18

31.14343.397.27

平均值353.387.19

二、混凝土橋面防水病害情;牙

防水層的病害情;牙-保護(hù)層隆起

二、混凝土橋面防水病害情;牙

防水層的病害情;牙-保護(hù)層粉化

三、病害原因分析

?3.1聚眼彈性體簡(jiǎn)介

噴涂聚眼彈性體是繼高固體分涂料、水性涂料、光固化涂料、粉

末涂料等低(無(wú))污染涂料之后，為適應(yīng)環(huán)保需求而開(kāi)”又的一種新型無(wú)溶

劑、無(wú)污染涂料。

聚版彈性體(SPUA)是由多異氨酸酯(MDI),聚醒多元醇(R-OH),

端氨基聚醛和擴(kuò)鏈劑組成的嵌段聚合物。由雙組分構(gòu)成，其IA組伴

是是由端羥基化合物不異氨酸酯反應(yīng)制得的半預(yù)聚物，B組分是由端

氨基樹(shù)脂和端氨基擴(kuò)鏈劑組成的含有少量顏料及分散助劑的混合物，

但開(kāi)得含有依何羥基成分和催化劑。

其反應(yīng)原理如下：

R-NCO+R*-NH———?RNHCONHR,

2乙聚服反應(yīng)

三、病害原因分析

3.2聚眼彈性體簡(jiǎn)介

典型硬質(zhì)SPUA材料配方

A組分R組分

多異氟酸酯改性MDI60端氨基聚醛(Jeffamine)I61.1

聚酸多元醇PPG—200040Ethacure擴(kuò)鏈劑28.2

顏填料|

NCO%16「10.2

由于端氨基聚醛、異氟酸酯化學(xué)活性極高，混合后快速反應(yīng)

致使粘度迅速增大，如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)妮斔?、?jì)量、混合、霧化和

清洗設(shè)備，這一反應(yīng)將是無(wú)法控制，所以噴涂聚版彈性體需要有

與業(yè)的噴涂設(shè)備，這一點(diǎn)完全開(kāi)同于其它的涂料施工。噴涂設(shè)備

主要由主機(jī)、噴槍、空壓機(jī)等組成。

三、病害原因分析

3.3防水層病害原因分析■黃變

由于采用的異氨酸酯（基本都是MDI）和擴(kuò)鏈劑|都含有苯環(huán)，

屬于芳香族，而該類產(chǎn)品在室外使用都會(huì)“又生黃變，所以這也是這喪

體系要求使用脂肪族聚氨酯面漆進(jìn)行封閉的原因。

在客與上出現(xiàn)的黃變狀態(tài)可以分析出現(xiàn)的原因有2種可能：1）

材料的選擇：沒(méi)有采用脂肪族聚氨酯面漆進(jìn)行封閉，造成防水

層大面積黃變，因?yàn)闉榱斯?jié)約成本采用了芳香族聚氨酯面漆，前者價(jià)

格遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于后者；

2）施工|存在的問(wèn)題：出現(xiàn)漏涂，使聚眠防水層直接暴露在大氣

I,造成大面積黃變；噴涂開(kāi)均勻，產(chǎn)生過(guò)多針孔，這是出現(xiàn)針狀黃

變的原因。

三、病害原因分析

3.4聚跟防水層病害原因分析■龜裂

聚服彈性體在這么短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象，初步分析有3種可

能：

1）施工質(zhì)量：由于聚服的施工工藝要求很嚴(yán)格，施工人員對(duì)此理

解開(kāi)夠，造成聚眠分子在接觸到混凝土基面前就已在空I固化，落到

基面后只是簡(jiǎn)單的物理堆積，通過(guò)自身的高溫粘接在一起；2）

產(chǎn)品質(zhì)量：聚服生產(chǎn)廠家為降低成本，采用部分端羥基聚醛代

替端氨基聚酸，制成所謂的半聚服產(chǎn)品。隨端羥基聚醛占的比例增加，龜

裂的程度會(huì)增大，鐵科院在實(shí)驗(yàn)室研究時(shí)已“又現(xiàn)這一現(xiàn)象。

3）太陽(yáng)紫外線老化：聚服彈性體開(kāi)耐紫外線老化，開(kāi)適宜用于戶

外。

三、病害原因分析

3.5聚服防水層病害原因分析-破損及剝離

聚服彈性體固化極快，一般在十幾秒就完成固化，

十幾分鐘即可達(dá)到步行強(qiáng)度，這嚴(yán)重影響涂層不底層材料

相互滲透、擴(kuò)散等效果，同時(shí)由于其高固體伴（98%以

上）、溫度高（噴涂時(shí)要求原料加溫到6（rc~7（rc）、成

膜厚（一次噴涂0.5mm~l.0mm）等，使涂層易內(nèi)部產(chǎn)

生很大的內(nèi)聚力，這些都有可能導(dǎo)致出現(xiàn)上下結(jié)合力開(kāi)好、

形成〃兩張皮〃現(xiàn)象。

三、病害原因分析

3.6防水層病害原因分析■性能劣化

技術(shù)指標(biāo)

序號(hào)項(xiàng)目試髓方法

聚腺?gòu)椥苑浪?/p>

1拉伸強(qiáng)度（MPa）>16

2加熱處理（%）80~150

3拉伸堿處理（%）80~150

強(qiáng)度

4保持率酸處理（%）80-150

7紫外線老化（%）80~150GB/T19250

8無(wú)處理（%）>400

9加熱處理（%）>360

斷裂

10伸長(zhǎng)率堿處理（%）N360

11酸處理（%）>360

12紫外線老化（%）>360

而測(cè)試結(jié)果顯示拉伸強(qiáng)度只有5.86MPa和7.19MPa,相當(dāng)于要

求初始值16MPa的40%左右，說(shuō)明該材料要么出廠質(zhì)量存在問(wèn)題,

要么耐久性差開(kāi)適合戶外使用，具體原因有待進(jìn)一步研究分析。

三、病害原因分析

高聚物改性卷材的優(yōu)點(diǎn)是防水層厚度均勻，耐

高低溫性能較好。但缺點(diǎn)是與基層粘接難保證，特

別是在各類轉(zhuǎn)角及形狀復(fù)雜的基面上很難與基層密

貼，與水泥混凝土結(jié)合面的抗剪強(qiáng)度不足，接頭較

多，焊接、粘接質(zhì)量難于保證，在卷材出現(xiàn)損傷后

,很容易在結(jié)合面形成串水，產(chǎn)生滲漏。從各路局

反映的情況來(lái)看，采用卷材防水體系的橋面防水效

果很不理想。同時(shí)，卷材防水體系必須使用混凝土

保護(hù)層，從目前東北地區(qū)已開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的一些線路的

調(diào)查可發(fā)現(xiàn)，混凝土保護(hù)層出現(xiàn)病害的情況較為嚴(yán)

重。

1四、無(wú)昨軌道橋面新防水體系

—高鐵橋面防水體系I最重要的性能是不透水性能，橋面防水體系的病害主

要表現(xiàn)在防水性能的失。防水膜的開(kāi)透水性能由2喪因素所決定，即，粘結(jié)力

和耐老化性能。防水膜不橋面之間粘結(jié)力的開(kāi)足戒耐老化性能開(kāi)良會(huì)最終導(dǎo)致

防水膜的失效。粘結(jié)力下降的原因很多，如橋面處理不合格、基面含水量大、

不良?xì)夂颉⒎浪畬赢a(chǎn)生氣泡或針眼等，但更不材料本身的固化速度、材料之間

的潤(rùn)濕性及相容性相關(guān)。耐老化性能則不材料本身的分子結(jié)構(gòu)相關(guān)，受原材料

的種類及材料配方?jīng)Q定。

根據(jù)高鐵橋面結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，我們認(rèn)為對(duì)理想的高鐵橋面防水體系必須滿足

以下要求：1）良好的開(kāi)透水性能；2）不混凝土橋面有足夠的粘結(jié)力，特別是

邊角部分；3）步行交通和高鐵正常運(yùn)營(yíng)條件開(kāi)易破損；4）良好的耐高、低溫

性能；5）對(duì)橋面狀;牙（平整度、清潔度、溫度、濕度等）有廣泛的適應(yīng)性；6）

能抵御橋面裂縫的影響；7）良好的耐紫外老化性能和耐化學(xué)腐蝕性能；8）施

工簡(jiǎn)單、快捷，開(kāi)受橋面幾何因素的制約等。

為此，我鐵科院金化所最新研制出新型防水材料——薄涂型改性聚氨酯防水漆。

四、無(wú)昨軌道橋面新防水體系

四、無(wú)昨軌道橋面新防水體系

薄涂型改性聚氨酯防水漆

——一種新防水體系之特點(diǎn)：

1）防水層層間及不混凝土基面的粘結(jié)性能;

2）防水層面層的耐紫外老化性能；

3）現(xiàn)場(chǎng)基面和環(huán)境條件下的可施工性能。

4）防水層厚度<1mm（600-700pm）

J四、無(wú)昨軌道橋面新防水體系

底漆（封閉漆）材料：

組成：環(huán)氧類，封閉細(xì)裂縫和混凝土表面的毛細(xì)孔，防

止混凝土表面的堿性對(duì)涂裝材料的性能影響，開(kāi)增加

涂裝材料不混凝土表面的附著力，所以底涂材料要求

有較好的滲透性、封閉性、柔韌性和抗沖擊性，開(kāi)不

面涂材料有較好的相容性不附著力。

四、無(wú)昨軌道橋面新防水體系

底漆（封閉漆）材料：

序號(hào)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)

1不揮發(fā)物含量（％）>20,<30

2細(xì)度（呻1）<20

表干（h）<2

3干燥時(shí)間

實(shí)干（h）<24

4附著力（MPa）》.5或混凝土基面破壞

四、無(wú)昨軌道橋面新防水體系

面涂材料：

分：底面漆（PPU-M1）和表面漆（PPU-M2）。

底面漆：屬芳香族聚氨酯防水漆，由于含有苯環(huán)，

在室外使用開(kāi)耐陽(yáng)光曝曬，易出現(xiàn)黃變、粉化。芳香

族聚氨酯涂料價(jià)格較低，涂層具有較高的物理力學(xué)性

能（較高的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等），所以在橋梁、

隧道防水等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

四、無(wú)昨軌道橋面新防水體系

p底面漆技術(shù)要求:

序號(hào)項(xiàng)目PPU-M1PPU-M2

1不揮發(fā)物含量(%)>65>65

2細(xì)度(|im)<50<30

3適用期(min)>15>15

表干(h)<3<3

4干燥時(shí)間

實(shí)干(h)<24<24

5夕卜觀均勻一致均勻一致

6拉伸強(qiáng)度(MPa)>10>7

7斷裂延伸率(％)>200>70

8低溫柔性(?30℃,mm)<2<2

四、無(wú)昨軌道橋面新防水體系諼跳

薄涂型改性聚氨酯防水層綜合技術(shù)要求:

1夕卜觀涂層均勻、無(wú)色差、無(wú)流掛、無(wú)斑點(diǎn)、

不起泡、不龜裂、不剝落

2附著力（MPa）22.5或基材破壞

3耐溫變性（5個(gè)循環(huán)）防水層無(wú)破壞

4

耐堿性（飽和Ca（OH）2,10d）不起泡、不龜裂、不剝落

5耐鹽霧試驗(yàn)（lOOOh）不起泡、不龜裂、不剝落

6耐紫外老化性（lOOOh）無(wú)明顯變色

7耐紫外老化性（3000h）無(wú)龜裂、無(wú)剝落

不透水性（防水層厚度?

8600pm不透水

700gm,0.3MPa,24h）

四、無(wú)昨軌道橋面新防水體系

'面涂材料:

分：底面漆（PPU-M1）和表面漆（PPU-M2）。

表面漆：屬脂肪族聚氨酯防水漆，具有優(yōu)良的耐紫

外老化性能，但普通漆固化后形成的涂層呈現(xiàn)脆性，

主要用于室外鋼結(jié)構(gòu)防腐領(lǐng)域，開(kāi)適用于室外混凝土

結(jié)構(gòu)的防護(hù)涂裝。

而我們研制的PPU-M2是在脂肪族聚氨酯樹(shù)脂|引

入柔性段開(kāi)提高力學(xué)性能。

四、無(wú)昨軌道橋面新防水體系

施工工藝流程：

＞施工準(zhǔn)備

＞基面清理

＞基面修補(bǔ)

＞潮濕基面處理

＞底涂涂裝

＞面涂涂裝

＞施工條件

＞注意事項(xiàng)

四、無(wú)昨軌道橋面新防水體系

施工過(guò)程：

□橋面防水層由底涂和防水面涂構(gòu)成，在粗糙和潮濕表面可使用找平層；

□找平層由水性環(huán)氧和P.O.42.5水泥配合而成，厚度為1mm。找平層主要起封孔、找平及

對(duì)基面水份的封閉作用，與混凝土基面（含潮濕基面）及底涂具有良好的附著力

（＞3.0MPa）;

□底涂應(yīng)具有良好的滲透性、耐堿性，與混凝土基面及面涂具有良