朱 立，黃微波，呂 平

(1.青島理工大學(xué) 功能材料研究所，山東 青島 266033;2.青島理工大學(xué) 土木工程學(xué)院，山東 青島 266033;3.寧波交通工程建設(shè)集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315000)

噴涂聚脲彈性體技術(shù)作為21世紀(jì)一種新型綠色環(huán)保的涂料，它的拉伸強(qiáng)度、延伸率高，且是一種無(wú)接縫的防水涂料［1］。然而它對(duì)于基材的要求非常嚴(yán)格，如果混凝土表面具有針眼、微裂紋，氣泡等缺陷未處理，直接噴涂，不會(huì)覆蓋住缺陷，反而會(huì)把缺陷明顯化;如果混凝土表面的針眼比較深，就會(huì)留下死角。這是由于針眼、微裂紋，氣泡中有空氣，一旦遇熱，會(huì)頂破噴涂的聚脲，形成孔洞，造成防水層失效［2］。當(dāng)前在建以及竣工的高速鐵路項(xiàng)目，大量采用聚脲彈性體技術(shù)［3］。由于高速鐵路橋面采用拋丸方式進(jìn)行基層處理后，缺陷較多，需采用滿刮涂基材處理方式。

環(huán)氧類基材處理劑與聚氨酯類基材處理劑作為目前高鐵上使用的二大類基材處理劑，由于前者具有優(yōu)異的物理性能與多年的施工應(yīng)用，在其它行業(yè)上應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)廣泛，而占據(jù)主導(dǎo)地位，然而，由于環(huán)氧體系在低溫下存在巨大的熱應(yīng)力［4-8］，本文提出一種新型的聚氨酯類基材處理劑QTECH-112體系，平行對(duì)比分析環(huán)氧類基材處理劑，結(jié)合施工效果，表明QTECH-112體系具備優(yōu)異的物理性能和施工效果。

1 試驗(yàn)方法

1.1 基材處理劑的表干及實(shí)干時(shí)間表征

主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備:秒表，混凝土試塊規(guī)格100 mm ×100 mm ×100 mm，脫脂棉球直徑約為25 mm，電熱鼓風(fēng)箱調(diào)節(jié)范圍0～300℃，控制精度±2℃，低溫冰箱調(diào)節(jié)范圍0～－40℃，控制精度±2℃。

表干時(shí)間測(cè)定:在標(biāo)準(zhǔn)條件下將試樣均勻攪拌后，用刷子均勻涂刷于混凝土試塊上，制備涂膜，試塊表面上不允許有空白或刷涂不均的現(xiàn)象，以涂刷結(jié)束時(shí)間點(diǎn)，開(kāi)始計(jì)時(shí)。每隔若干時(shí)間后在漆膜表面上輕輕放上一個(gè)脫脂棉球，距棉球10～15 cm，用嘴沿水平方向輕吹棉球，如能吹走，膜面不留有棉絲，即可認(rèn)為表面干燥。

實(shí)干時(shí)間測(cè)定:采用保險(xiǎn)刀片在樣板上切刮漆膜或膩?zhàn)幽ぃ⒂^察其底層及膜內(nèi)均無(wú)黏著現(xiàn)象(如用膩?zhàn)幽?，還需用水淋濕樣板，用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的水砂紙打磨，若能形成均勻平滑表面，不黏砂紙)即認(rèn)為漆膜或膩?zhàn)幽?shí)際干燥。

1.2 附著力測(cè)試

附著力試驗(yàn)參照GB/T 5210—2006《色漆和清漆拉開(kāi)法附著力試驗(yàn)》(或《ASTM-D-4541附著力測(cè)定法》)，采用拉脫法分別測(cè)定應(yīng)用 QTECH-112體系及環(huán)氧體系的附著力，進(jìn)行平行對(duì)比分析，儀器選用拉脫法附著力測(cè)試儀。

具體操作如下:①選取平整、無(wú)缺陷物體表面，用砂紙打磨被測(cè)物體表面;②用丙酮清洗被測(cè)物體表面及錠子表面，洗去油污、灰塵等雜質(zhì);③選用改性丙烯酸酯膠或環(huán)氧膠進(jìn)行黏結(jié);④養(yǎng)護(hù)24 h后進(jìn)行附著力測(cè)試，測(cè)試前用切割器切割被測(cè)單元四周涂層。采用拉脫法附著力測(cè)試儀，均勻用力，記錄數(shù)據(jù)。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 表干時(shí)間和實(shí)干時(shí)間

基材處理劑中底漆的表干時(shí)間和膩?zhàn)拥膶?shí)干時(shí)間是工程實(shí)踐中重要的數(shù)據(jù)，依照 GB/T—1728漆膜膩?zhàn)幽じ稍飼r(shí)間測(cè)定法進(jìn)行測(cè)定。

2.1.1 底漆的表干時(shí)間

表1是常溫、低溫和高溫以及干燥基材和潮濕基材等不同環(huán)境因素下，環(huán)氧類底漆和QTECH-112類底漆的表干時(shí)間。由表1可以看出，在常溫干基和高溫干基下，環(huán)氧類底漆表干時(shí)間比QTECH-112體系底漆略有縮短，而在低溫干基條件下，環(huán)氧類底漆表干時(shí)間＞240 min，QTECH-112體系底漆表干時(shí)間只有 65 min;環(huán)氧類底漆常溫濕基材表干時(shí)間比 QTECH-112體系底漆多35 min，環(huán)氧類底漆在低溫干基上表干時(shí)間延長(zhǎng)較多，而且，QTECH-112體系底漆在常溫潮濕基材上的表干時(shí)間比常溫干基表干時(shí)間縮短了8 min。

表1 不同環(huán)境因素下底漆的表干時(shí)間 min

依照GB/T—1728漆膜膩?zhàn)幽じ稍飼r(shí)間測(cè)定法規(guī)定，底漆表干時(shí)間要 ＜4 h，環(huán)氧底漆在低溫條件下不能滿足要求，這是由于底漆在低溫條件下，環(huán)氧體系中的樹(shù)脂與固化劑之間不能夠充分的反應(yīng)，固化反應(yīng)緩慢造成的。而QTECH-112體系由于其為潮氣固化型聚氨酯類體系，故低溫對(duì)其表干時(shí)間的影響不大，從干基材和濕基材角度可以看出，QTECH-112體系在濕基材上表干時(shí)間比干基材上短，而環(huán)氧底漆對(duì)于濕基材敏感，表干時(shí)間變長(zhǎng)。

2.1.2 膩?zhàn)拥膶?shí)干時(shí)間

表2是常溫、高溫和低溫等不同環(huán)境因素下，膩?zhàn)拥膶?shí)干時(shí)間，表2說(shuō)明，QTECH-112膩?zhàn)泳哂邢鄬?duì)于環(huán)氧類膩?zhàn)痈痰膶?shí)干時(shí)間，在低溫下同樣具有較短的實(shí)干時(shí)間(3.5 h)，而環(huán)氧類在低溫 －10℃下24 h內(nèi)不實(shí)干，環(huán)氧類基材處理劑不適宜在冬季低溫下施工。

2.2 附著力

附著力性能是基材處理劑一項(xiàng)重要的指標(biāo)，根據(jù)文獻(xiàn)［8］采用拉脫法測(cè)試涂層單點(diǎn)的附著力，探討驗(yàn)證在不同環(huán)境因素下，QTECH-112體系同樣具有相對(duì)優(yōu)異的附著力性能，完全符合技術(shù)規(guī)范中附著力≥2.5 MPa要求，環(huán)氧類基材處理劑單點(diǎn)附著力要略高于QTECH-112體系。然而單點(diǎn)的附著力高低不能決定大面積附著力優(yōu)劣，雖然環(huán)氧樹(shù)脂的單點(diǎn)附著力數(shù)據(jù)均高于聚氨酯系統(tǒng)，但是熱應(yīng)力總是表現(xiàn)在線或面上。由于環(huán)氧樹(shù)脂的熱應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于聚氨酯系統(tǒng)，造成了冬季聚脲涂層的大面積脫落。

表2 不同環(huán)境因素下膩?zhàn)拥膶?shí)干時(shí)間 h

表3是取自高速鐵路常州段施工現(xiàn)場(chǎng)不同基材處理方式下 QTECH-112體系附著力試驗(yàn)結(jié)果，時(shí)間為2009年9月30日—2009年10月1日;現(xiàn)場(chǎng)溫度26℃～32℃，濕度10% ～15%，從表中看出，除濕基材(表面有明水)和重度拋丸外，其余都達(dá)到技術(shù)規(guī)范≥2.5 MPa要求。

表3 不同基材處理方式下QTECH-112體系附著力 MPa

2.3 高速鐵路某段現(xiàn)場(chǎng)冬季施工狀況

圖1是高速鐵路某段東橋段冬季施工狀況，時(shí)間為2009年11月11日—2009年11月13日;溫度5℃～12℃，濕度70% ～90%。聚脲施工中標(biāo)的施工企業(yè)采用環(huán)氧類基材處理劑(亦是本論文采用)，在冬季施工中出現(xiàn)以下問(wèn)題:①修補(bǔ)缺陷效果差，如圖2。②環(huán)氧類基材處理劑不固化。③黏度大，不易施工。④固化后發(fā)脆。低溫潮濕的工地，由于環(huán)氧體系施工上的缺點(diǎn)，導(dǎo)致施工企業(yè)施工進(jìn)度緩慢。

圖3為QTECH-112體系高速鐵路冬季施工現(xiàn)場(chǎng)，施工時(shí)間為2009年12月1日—2009年12月3日，溫度0～6℃，濕度75% ～87%;低溫并未影響到刮涂效果，如圖4;同時(shí)底漆表干時(shí)間低于2 h及膩?zhàn)訉?shí)干時(shí)間低于3 h，與表1和表2一致，完全滿足施工要求。

圖1 某段東橋段冬季施工現(xiàn)場(chǎng)

圖2 環(huán)氧類基材處理劑修補(bǔ)狀況

圖3 QTECH-112體系高速鐵路冬季施工狀況

圖4 QTECH-112體系冬季修補(bǔ)缺陷效果

3 結(jié)論

QTECH-112體系基材處理劑具有相對(duì)于環(huán)氧體系基材處理劑表干及實(shí)干時(shí)間更短，滿足GB/T-1728規(guī)定中表干及實(shí)干時(shí)間不大于4 h的要求;環(huán)氧體系在低于10℃的低溫條件下，環(huán)氧底漆表干時(shí)間＞4 h，膩?zhàn)訉?shí)干時(shí)間＞24 h，不適宜在低溫狀況下使用。從測(cè)試的單點(diǎn)附著力數(shù)據(jù)看，不同環(huán)境因素下，QTECH-112基材處理劑附著力和聚脲附著力完全滿足技術(shù)規(guī)范≥2.5 MPa的要求，采用環(huán)氧類基材處理劑附著力和聚脲附著力略高于QTECH-112類基材處理劑;在含有明水的基材表面，QTECH-112基材處理劑附著力達(dá)不到技術(shù)規(guī)范≥2.5 MPa的要求。

冬季施工中環(huán)氧類基材處理劑黏度大，固化反應(yīng)慢，修補(bǔ)缺陷效果差，造成了施工進(jìn)度的嚴(yán)重滯后，增加施工企業(yè)的成本;QTECH-112體系固化時(shí)間短，具有優(yōu)異的刮涂效果及良好的修補(bǔ)缺陷效果，節(jié)省了施工時(shí)間，適合冬季施工使用。

［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．

［2］ 黃微波．一分聚脲 九分施工［J］．上海涂料，2008，46(6):50-52.

［3］ 黃微波．噴涂聚脲技術(shù)在高速鐵路的應(yīng)用與展望［J］．上海涂料，2009，47(5):1-3.

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