蔣宗全，郭曉安，屈高見，韓志強(qiáng)

(1.中國水電集團(tuán)，北京 100048;2.中國水電三局有限公司，西安 710016)

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1 000萬 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(≥2.0 mm)且表面無鼓泡、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≥2.5 MPa)。

圖1 無砟軌道防護(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≥2.5 MPa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

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3～5 cm。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)印⒌灼崛N。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)7 d，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，無需特別養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度增長快，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30 min內(nèi)進(jìn)行混凝土缺陷修補(bǔ)。其施工條件為基面溫度5℃ ～40℃，橋面含水率 ＜7%，基面溫度高于露點(diǎn)溫度5℃，環(huán)境濕度＜75%條件下施工。

3.3 刮涂膩?zhàn)?/h3>

梁面混凝土經(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65℃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。混凝土基面上的蜂窩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4～6 h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℃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)訉用娴奈畚铮瑢?duì)膩?zhàn)訉有纬梢欢ǖ膭?chuàng)面，以增加黏結(jié)力。

4 結(jié)語

噴涂聚脲防水層施工是制約CRTSⅡ型板式軌道質(zhì)量的重要工序。由于其對(duì)溫度、濕度、大風(fēng)、雨雪等環(huán)境條件的敏感性，質(zhì)量控制難度較大。在噴涂聚脲防水層施工初期，遇到了鼓泡、針孔、分層、黏結(jié)強(qiáng)度低等問題，通過加強(qiáng)基面材料處理和工藝試驗(yàn)研究，目前基本解決了上述常見質(zhì)量缺陷。

［1］黃微波.噴涂聚脲彈性體技術(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.