喷涂聚脲防水涂料在京沪高速铁路桥面的施工与应用

1 项目概况
京沪高速铁路总长度1 318 km,总投资约2 209亿元,预计2010 年底完成铺轨,2012 年之前建成通车。京沪高速铁路桥面防水材料全部采用喷涂聚脲防水涂料,防水面积约在1 000 万m2 左右,喷涂聚脲用量在20 000 t 左右。潍坊市宏源防水材料有限公司承揽了济南、泰安、滕州、宿州、丹阳等工程段,总施工面积50 余万m2,现已完工并顺利通过验收。

2 京沪高速铁路桥面防水系统组成及构造
京沪高速铁路桥面喷涂聚脲防水系统由桥面基层、底涂、喷涂聚脲防水层、脂肪族聚氨酯面漆(暴露部位)组成。
京沪高速铁路桥面喷涂聚脲防水层效果图如图1 所示。京沪高速铁路桥面防护墙之间喷涂聚脲防水层构造分底座板下防水层构造(图2)和底座板以外构造(图3)。


3 施工工艺
3.1 施工准备
为保证聚脲施工顺利进行,在施工前必须充分做好准备工作,包括聚脲原材料检验、喷涂设备调试和施工人员的专业培训等。

3.2 桥面处理
1)桥面板质量
混凝土桥面板质量应满足《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》或设计要求。
2)桥面、梁面整体平整度
必须对梁面进行打磨清理,保证在检测桥面平整度的范围内必须露出混凝土原面,不得有浮浆或找平腻子等杂物,打磨之后直径≥5 mm 的孔洞,用水泥细砂浆填补、找平;直径<5 mm 的孔洞,采用腻子修补处理。沿桥面四条线(即底座板中心左右各0.5 m 处)分别采用4 m 靠尺连续测量桥面平整度(且每次重叠1 m),每处平整度符合≤3 mm/4 m 的要求,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,必须进行整修处理,直至达标。
3)梁端剪力齿槽等凹槽的几何尺寸
要求梁端左右中线底座板幅宽2.95 m,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,齿槽内应全部凿出毛面,打磨或补浆处理;局部创面较大的,应该用粒径3~5 mm 的石子拌合水泥填补;立面与平面的平滑过渡区域掺入粒径1 mm 左右细砂的水泥砂浆填补(80 目筛过筛),保证强度的同时确保底座板混凝土与其结合良好。
4)梁端平整度
梁端1.45 m 凹槽铺板范围的平整度要求为≤2mm/m。不满足要求的地方应打磨处理直至符合要求。
5)桥面预埋件
要求对预埋件进行平滑过渡处理,对不能满足平滑过渡要求的,视情况进行修补。
6)桥面排水
桥面排水采用六面排水坡,坡度分别为:跨中中间段6.8%、梁端中间段1.6%、两侧坡脚线范围内4.5%、两侧翼缘板2%。对排水坡度存在误差的桥面段,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段应作打磨整修处理。
7)泄水孔
泄水孔打磨成过渡圆弧,如有残缺区域应用水泥砂浆填补。
8)梁面裂纹、气泡或凹坑处理
严格按规范标准和要求进行处理,宜采用抛丸设备对梁面进行处理,可视梁面状况采用钢丝刷、砂纸、角磨机等简单工具进行打磨处理,以满足施工要求。梁面处理后,如梁面有裂纹、气泡或凹坑,必须严格按《京沪高速铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件》(以下简称《暂行条件》) 要求进行修补。桥面不能有油渍污染,若存在油渍污染必须在底座板施工前清理干净。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,验收合格后方可进行防水层施工。
3.3 防水层的施工
1)刷涂底涂
底涂可封闭混凝土表面的毛细孔,并可增加腻子与混凝土基材的附着力。底涂可滚涂或喷涂,边角沟槽辅以刷涂施工。底涂应现配现用,严格按照使用说明书要求准确称量。表面干燥后可刮涂腻子施工,如果底漆干燥时间超过24 h,在刮涂腻子前需要重新刷底涂。
2)刮涂腻子
腻子主要是修补混凝土表面针孔、蜂窝麻面等缺陷。用刮板或刮刀施工,在刮涂过程中注意刮涂平整。腻子可根据底材情况确定刮涂遍数,每道腻子干燥后需要对腻子表面打磨平整。
3)聚脲喷涂施工
喷涂设备主要选用GRACO 公司的H-XP3 聚脲喷涂设备,其加热能力>75 ℃,最大压力达3 500 psi(24.13 MPa)。施工辅助设备包括:发电机、空压机、冷冻式油水分离器、保温施工车等。聚脲施工前应保证基层温度高于露点温度3 ℃。施工前需将B 料搅拌20 min 以上,施工过程中应保持连续搅拌。
4)脂肪族聚氨酯面层施工
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。施工可采用滚涂或喷涂工艺,边角沟槽辅以刷涂施工。面层宜在聚脲防水层施工完毕后4 h 内施工,以便面层与聚脲防水层之间形成良好的粘结。若时间间隔超过规定时间,应采用专用搭接粘结剂做预处理或现场做粘结拉拔试验后确定。对后续防水层进行面层施工时,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。采用专用粘结处理剂对原有防水层表面15 cm 范围内做预处理,在4~12 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≥20 cm。

4 防水层施工质量检验与修补
4.1 质量检验
1)基层处理检测
基层处理检测项目及要求,见表1。

2)底涂检测
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;测试各种处理方案的附着力。
3)现场喷涂聚脲试膜检验
现场施工每班喷涂前,应先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。
4)聚脲防水层检测
聚脲防水层应表面平整、无流挂、无针孔、无起泡、无空鼓、无开裂、无异物混入;测试各种处理方案的附着力。聚脲防水层喷涂完成后,用超声波测厚仪检查涂层厚度,底座板下喷涂聚脲防水层厚度≥2.0 mm,其他区域≥1.8 mm。轨道板下每间隔5 m 布设4 个测点;其他区域每间隔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。
5)粘结强度检测
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,做快速修补并刮平。

4.2 修补
若检验时发现聚脲涂层有鼓泡、漏喷等缺陷,则需要立即进行修补。如缺陷部位发现离喷涂时间较短(≤6 h),可对缺陷涂层表面进行打磨,清理后直接进行二次喷涂聚脲。如果缺陷部位发现离喷涂时间较长(>6 h),则应对缺陷涂层表面(向外扩展5~10cm 范围)打磨清理后,施作专门的处理剂,然后采用专用修补设备喷涂聚脲防水涂料并修补、刮平,使整个涂层连续、致密、均匀。

5 注意事项
在进行喷涂聚脲施工时,应根据需用材料设置合适的温度、压力等设备参数,保持压力平衡,压力偏差过大会导致涂层理化性能下降、起泡、不固化等问题。按照施工环境选择底涂:湿度高、潮湿基材选择潮湿界面专用底涂;低温施工时选择低温固化底涂。雨天不得施工;四级以上风力不宜施工(或做防护棚后再施工,图4)。施工过程中操作人员需穿工作服,佩戴目镜、手套、防毒面具等劳保用品,并保证施工环境通风良好。施工现场应安全用电,杜绝火源并配备好相应的消防器材。

6 结语
喷涂聚脲防水涂料在京沪高速铁路中的应用受到防水行业的广泛关注,创造了防水行业的多项第一,其单项工程用量超过了我国引进该项技术后的工程用量总和,为喷涂聚脲涂料技术的蓬勃发展和应用起到了积极的推动作用。

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