楊春枝(哈大鐵路客運(yùn)專線有限責(zé)任公司,遼寧 沈陽 110002)

改性聚氨酯防護(hù)涂層在整治嚴(yán)寒地區(qū)高速鐵路防水保護(hù)層粉化中的應(yīng)用

楊春枝(哈大鐵路客運(yùn)專線有限責(zé)任公司,遼寧 沈陽 110002)

本文對哈大客專開通運(yùn)營以來出現(xiàn)的防水保護(hù)層混凝土粉化掉塊，影響高速鐵路行車安全的病害進(jìn)行分析。通過試驗(yàn)研究，確定采用改性聚氨酯防護(hù)涂層對粉化處所進(jìn)行整治。2013年至2014年間共整治施工了7處1698．1米，經(jīng)過2年的凍融周期觀察，效果較好，阻止了防水保護(hù)層混凝土粉化的進(jìn)一步發(fā)展，為今后整治同類病害提供借鑒。

整治；高速鐵路；防水保護(hù)層；粉化

1 概 況

哈大鐵路客運(yùn)專線是國家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，是國務(wù)院批準(zhǔn)的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》“四縱四橫”客運(yùn)專線網(wǎng)的重要組成部分,是國內(nèi)外首次在嚴(yán)寒地區(qū)修建運(yùn)營的高速鐵路，正線線路903.939km，設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值為350km/h。于2007年8月開工建設(shè)，2012年12月1日開通運(yùn)營，運(yùn)營速度300km/h。自開通運(yùn)營后，陸續(xù)發(fā)生了防水保護(hù)層混凝土粉化掉塊現(xiàn)象。脫落的保護(hù)層混凝土對鐵路運(yùn)營乃至行車安全帶來了潛在危害。因此，急需對防水保護(hù)層混凝土粉化采取整治防護(hù)措施。

2 粉化原因分析

經(jīng)調(diào)查測試，哈大客專防水保護(hù)層粉化深度一般在0.3厘米～2.0厘米左右，部分已露鋼筋。見圖1。

圖1 防水保護(hù)層混凝土粉化

由于哈大客專地處東北嚴(yán)寒地區(qū)的特殊地理位置，晝夜溫差大，歷史最低溫度-39.9℃、最高溫度39.8℃。冬季降雪多，由于水份的侵入，在反復(fù)凍融作用下，極易導(dǎo)致防水保護(hù)層混凝土產(chǎn)生粉化掉塊病害。

隨著時(shí)間的增加，防水保護(hù)層混凝土逐層進(jìn)行凍融粉化，直至達(dá)到露筋掉塊。同時(shí)，防水保護(hù)層混凝土級別低，加之現(xiàn)場施工的部分缺陷，產(chǎn)生孔隙存水，進(jìn)而又進(jìn)一步加劇了凍融的發(fā)展，使之粉化掉塊進(jìn)一步加大，從而對高鐵行車安全構(gòu)成較大隱患。

3 整治方案

針對哈大客專防水保護(hù)層混凝土產(chǎn)生粉化、掉塊現(xiàn)象，經(jīng)哈大客專公司、沈陽局、哈爾濱局共同研究試驗(yàn)，確定了采用防護(hù)涂層的方式對粉化的防水保護(hù)層混凝土進(jìn)行整治。

經(jīng)過對多種材料的篩選，并經(jīng)專家討論和論證確定采用雙組份改性聚氨酯涂層，通過噴涂工藝進(jìn)行混凝土修復(fù)。

3.1 防護(hù)層結(jié)構(gòu)形式

根據(jù)哈大客專的現(xiàn)場工況，結(jié)合改性聚氨酯防水材料的性能特點(diǎn)和工藝要求，主要有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：

1）第一種防護(hù)形式：混凝土+改性聚氨酯混凝土封口劑+改性聚氨酯彈性體+改性聚氨酯防護(hù)膜。主要防護(hù)區(qū)域有：防撞墻與保護(hù)層混凝土轉(zhuǎn)角各50mm寬，共2條；底座板與保護(hù)層混凝土轉(zhuǎn)角各50mm寬，共4條；保護(hù)層混凝土施工縫50mm寬，每10m一條；底座板伸縮縫之凸型擋臺與軌道板各30mm寬，每10m兩處，見圖2。

圖2 混凝土+封口劑+改性聚氨酯彈性體+防護(hù)膜

2）第二種防護(hù)形式：混凝土+改性聚氨酯混凝土封口劑+改性聚氨酯防護(hù)膜。主要防護(hù)區(qū)域有：從防撞墻20cm高經(jīng)保護(hù)層混凝土至軌道板下緣之底座板共2條；底座板間之保護(hù)層混凝土共1條，見圖3。

圖3 混凝土+改性聚氨酯混凝土封口劑+改性聚氨酯防護(hù)膜

3）第三種防護(hù)形式：閉孔發(fā)泡填縫材料+改性聚氨酯混凝土封口劑+改性聚氨酯彈性體+改性聚氨酯防護(hù)膜。主要防護(hù)區(qū)域有：底座板伸縮縫與軌道板板縫重疊處，每10m兩處，見圖4。

圖4 閉孔發(fā)泡填縫材料+封口劑+改性聚氨酯彈性體+防護(hù)膜

3.2 防護(hù)層材料性能

改性聚氨酯是一種雙組份脂肪聚族氨酯類材料，其具有抗紫外線、抗低溫及耐老化等性能，改性聚氨酯防護(hù)材料噴涂系統(tǒng)是具有高機(jī)械強(qiáng)度的雙組份無溶劑液態(tài)體系，為百分之百固含量，不含可塑劑或有機(jī)溶劑。噴涂后形成連續(xù)無縫的彈性防護(hù)膜，具有柔韌性和彈性，可噴涂于各種不規(guī)則的結(jié)構(gòu)表面，不會形成應(yīng)力點(diǎn)，具有良好的填補(bǔ)裂縫功能。

改性聚氨酯防水體系由改性聚氨酯混凝土封口劑、改性聚氨酯彈性體、改性聚氨酯防護(hù)膜構(gòu)成。改性聚氨酯混凝土封口劑的主要性能見表1。

表1 改性聚氨酯混凝土封口劑性能表

改性聚氨酯彈性體為液體材料現(xiàn)場噴涂成型，主要性能見表2。

表2 改性聚氨酯彈性體主要性能表

改性聚氨酯防護(hù)膜具有優(yōu)異的抗紫外線老化性能，主要性能見表3。

表3 改性聚氨酯防護(hù)膜主要性能表

3.3 防護(hù)層施工工藝

3.3.1 基面處理

基面處理時(shí)，先使用研磨機(jī)、角磨機(jī)將混凝土粉化表面打磨平整，再使用空壓機(jī)將混凝土表面清理干凈。底座板棱角部位使用角磨機(jī)打磨平緩成弧形，弧形半徑為3mm。清理后的混凝土基面拉拔強(qiáng)度不小于1N/mm2(檢測標(biāo)準(zhǔn)ASTMC1583)，達(dá)不到要求的應(yīng)進(jìn)行重新修復(fù)。

3.3.2 改性聚氨酯混凝土封口劑施工

根據(jù)材料性能及工藝要求，改性聚氨酯封口劑施工前需滿足以下條件：一是環(huán)境溫度3℃以上且基面處理完成；二是混凝土表面的含水量≤6%；三是表面溫度應(yīng)≥結(jié)露點(diǎn)+3℃。改性聚氨酯混凝土封口劑施工采取涂刷的方式（在施工第三防護(hù)系統(tǒng)時(shí)，先采用木制工具安裝封閉孔發(fā)泡材料，再進(jìn)行改性聚氨酯封口劑施工），待表面干燥后24h內(nèi)必須完成噴涂改性聚氨酯彈性體施工。

3.3.3 改性聚氨酯彈性體噴涂施工根據(jù)材料性能及工藝要求，噴涂改性聚氨酯彈性體施工需滿足以下施工條件：一是施工完成的混凝土封口劑充分硬化；二是施工環(huán)境為3℃以上；三是混凝土表面溫度≥結(jié)露點(diǎn)+3℃。施工時(shí)采用噴涂的施工方式，見圖5。噴涂設(shè)備使用具有全程流量監(jiān)控及自動調(diào)正材料混合比例的專用噴涂設(shè)備。噴涂厚度滿足平面及立面改性聚氨酯彈性體噴涂厚度≥2mm，在陰角改性聚氨酯噴涂厚度≥3mm。

圖5 改性聚氨酯彈性體噴涂施工

圖6 防護(hù)膜施工

3.3.4 改性聚氨酯防護(hù)膜施工

根據(jù)材料性能及工藝要求，改性聚氨酯防護(hù)膜施工前應(yīng)滿足以下要求：一是施工完成的混凝土封口劑、彈性體充分硬化；二是施工環(huán)境為3℃以上；三是混凝土表面溫度≥結(jié)露點(diǎn)+3℃。施工采取涂刷的方式，見圖6。

4 實(shí)際工程整治情況介紹

2013年-2014年間采用改性聚氨酯防護(hù)材料整治防水保護(hù)層嚴(yán)重粉化共計(jì)7處1698.1米。哈大客專防水保護(hù)層混凝土粉化采用改性聚氨酯防護(hù)涂層整治后,經(jīng)過1-2年的凍融循環(huán)，整治效果良好。施工后的現(xiàn)場照片見圖9。

圖9 采用改性聚氨酯防護(hù)涂層整治后照片

5 結(jié) 語

采用改性聚氨酯防護(hù)涂層整治嚴(yán)寒地區(qū)高速鐵路防水保護(hù)層粉化的措施，按照上述工藝施工，可有效解決混凝土粉化的病害。但因哈大客專已開通運(yùn)營，施工受行車限制較大，每日施工天窗時(shí)間不足4小時(shí)，加之均為夜間施工，費(fèi)用略高。因此，仍需進(jìn)一步探討簡化施工工藝、高效施工機(jī)具及高性能的施工材料，以降低施工成本。

Application of Modified polyurethane protective coating in the renovation of waterproof layer of powder of high speed railway in cold area

The article analyzes the block of the waterproof protective layer of the concrete and the diseases which affects the highway driving safety．Through the experimental study,it was determined that the modified polyurethane protective coating was used for the treatment of the concrete．Between 2013 and 2014,it renovated total 1698．17 meters in 7 places in total．There is a better effect after 2 years’freezing and thawing cycle，thus it will prevent the further development of the waterproof protection layer of the concrete,which provides reference for the future treatment of similar diseases．

high speed railway；waterproof protective layer；powder；renovation

U449．7

B

1003-8965(2017)01-0070-02