聚脲彈性體防水涂料的技術原理及在橋梁上的運用

　　摘要：本文闡述了聚脲彈性體防水涂料在橋梁混凝土梁面防水施工中的運用，著重介紹了其技術原理，施工工藝及質量控制措施�！�

　　關鍵詞:聚脲彈性體，防水涂料，技術原理，運用　　

　　一、產(chǎn)品簡介

　　噴涂聚脲彈性體（SPUA）技術是近年來為適應環(huán)保需求而研制，開發(fā)的一種新型無溶劑、無污染的綠色施工技術，ZLF-602雙組分聚脲彈性體防水（防腐）材料的主要原料是端氨基聚氧化丙烯醚（端氨基聚醚）、液態(tài)胺擴鏈劑、顏料以及助劑組成的R組分和異氰酸酯與低聚物二元醇或三元醇反應制成的A組分。該材料快速反應成型、原料體系不含溶劑、固化速度快、工藝簡單，立面、曲面施工不流掛。其力學性能優(yōu)異，附著力強，耐磨性能高，耐介質廣泛，可應用于防腐、市改、高鐵橋梁防水保溫體系、隧道防水等�！�

　　二、聚脲彈性體（PUA）的主要性能指標

　　附表一噴涂聚脲彈性防水涂料性能指標　　                        　　

　　附表二基層處理底涂性能指標                                 

　　2.2不透水性0.3Mpa,30min，不透水

　　2.3附著力

　　PUA材料對鋼、鋁和混凝土等底材均有良好的附著力。當然，基材必須經(jīng)過嚴格的

　　工藝處理，否則附著力會受到嚴重影響。在混凝土上可達到2.5MPa以上的附著力。

　　2.4耐磨性能

　　PUA具有優(yōu)異的耐磨性，其耐磨性能是碳鋼的10倍，環(huán)氧樹脂的3~5倍。

　　2.5耐交變溫度性能經(jīng)過—35℃冷凍12h后，迅速置入75℃烘箱加熱8d，

　　如此循環(huán)試驗25次，噴涂有PUA材料的試驗板沒有開裂、分層、脫落等現(xiàn)象。該試驗證明，SPUA材料具有非常優(yōu)異的彈性和低溫柔韌性。

　　2.6耐交變壓力性能

　　采用SPUA技術，能夠對形狀復雜的泡沫芯材進行整體包覆，所形成的新型固體浮

　　力材料，具有厚度均勻、外觀光滑、強度高、韌性好、耐疲勞變形、封閉性能突出等特點。

　　2.7耐介質性能

　　PUA材料致密、連續(xù)、無接縫，其干燥、固化過程中，完全依靠化學反應，而不會

　　像以往油漆、涂料的干燥過程中，需要向空氣中揮發(fā)有機溶劑或者水分，因此就不會有針孔、氣泡、縮孔等缺陷產(chǎn)生，實際上也就杜絕了外界腐蝕介質入侵的途徑，所以防腐性能十分突出。同時，由于其優(yōu)異的柔韌性，完全能夠抵御晝夜、四季環(huán)境溫度變化帶來的熱脹冷縮，不會產(chǎn)生開裂和脫落現(xiàn)象，使得SPUA材料表現(xiàn)出十分優(yōu)異的耐化學介質性能�！　�

　　三、噴涂聚脲彈性體技術的特點

　　3.1不含催化劑，快速固化，可在任意曲面、斜面及垂直面上噴涂成型，不產(chǎn)生流掛現(xiàn)象。

　　3.2對水分、濕氣不敏感，施工時不受環(huán)境溫度、濕氣的影響。

　　3.3100%固含量，不含任何揮發(fā)性有機物，對環(huán)境友好。

　　3.4可按1：1體積比進行噴涂或澆注，一次施工的厚度范圍可以從數(shù)百微米到數(shù)厘米，克服了以往多次施工的弊病（推薦厚度為1～2mm）。

　　3.5優(yōu)異的理化性能，如拉伸強度、伸長率、柔韌性、耐磨性、耐老化、防腐蝕等。

　　3.6具有良好的熱穩(wěn)定性，可在120℃下長期使用，承受150℃的短時熱沖擊。

　　3.7可以像普通涂料一樣，加入各種顏料、染料，制成不同顏色的產(chǎn)品。

　　3.8配方體系任意可調，手感從軟橡皮（邵爾A30）到硬彈性體（邵爾D65）。

　　3.9原型再現(xiàn)性好，涂層連續(xù)、致密、無接縫、無針孔。

　　3.10使用成套設備，施工方便，效率極高。

　　3.11噴涂聚脲防水涂料因在樹脂組分中引入端氨基化合物，從根本上有效地阻止異氰酸脂

　　與水分、濕氣的反應，無法形成泡沫狀彈性體，使材料力學性能得到了很大的改善。　　

　　四、產(chǎn)品用途

　　高鐵橋梁防水、市政橋梁工程防水、隧道工程防水；軌道工程防水；屋頂防水；

　　地下工程防水；防腐工程、耐磨地坪等�！�

　　五、投入的主要施工、檢測設備

　　進口主機拋丸設備、除塵回收裝置、本田鼓風機、GYP-11主機、供料泵、供料桶、

　　保溫輸料管道組、噴槍、空壓機、油水分離器、R料攪拌器、洗槍罐、堵縫密封專用機現(xiàn)場運輸工具車100KV現(xiàn)場供產(chǎn)系統(tǒng)（甲方負責）及檢測工具（如數(shù)字顯示溫度計、游標卡尺、電火花檢測儀、拉拔儀、不透水儀等）�！　�

　　六、施工中的過程控制

　　6.1橋面施工步驟

　　環(huán)境及機具進場準備橋面底材拋丸處理涂布底涂劑噴涂第一遍底層聚脲涂層噴涂第二遍面層聚脲涂層

　　6.2、對施工橋面底材進行處理

　　6.2.1橋面底材處理的目的：

　�。�1）清除底材表面的各種污垢，使聚脲涂層與橋面底材表面更好地附著，并保證涂層具有優(yōu)良的性能；

　�。�2）修整橋面底材表面存在的缺陷；

　�。�3）采用拋丸設備對梁面進行拋丸處理，創(chuàng)造涂膜需要的表面粗糙度增加基礎的表面積，使噴涂時有良好的附著基礎；

　　（4）增強涂層與底材的配套性和相容性。

　　6.2.2混凝土基面底材表面處理

　　混凝土橋面底材情況十分復雜，只有通過合理的設計和施工，在滿足《橋梁混凝

　　土橋面噴涂聚脲防水層暫行技術條件》的總則要求下，提高強度和耐久性，才能保證SPUA對混凝土橋面底材的保護效果。

　�。�1）混凝土常見的表面雜質：養(yǎng)護液、灰塵、鹽析、水泥浮漿、脫模劑、油脂、焦油瀝

　　青和樹脂;混凝土常見的缺陷：毛刺、“蛋殼”、拉結孔、浮碴、內部雜質、空鼓現(xiàn)象、化

　　學腐蝕、龜裂、開裂、剝落。

　�。�2）橋面雜質和缺陷的清理

　　清除混凝土橋面雜質和缺陷的方法很多，目前大致采用化學清理、化學剝離、拋

　　丸處理，耙路機處理、酸蝕法和高壓風沖洗等。

　　6.2.3表面修補

　　在施工前應，根據(jù)混凝土工程的具體情況，選擇最簡便、最合適的方法進行處理。

　　在上述工序的基礎上，為保證混凝土表面均勻平整，應對混凝土表面的裂紋、浮漿、松散顆粒、油污、蜂窩孔及其它污染物和局部不平整部位進行修補清理：保持混凝土表面清潔、干燥平整度及表面粗糙度等。

　　混凝土裂縫修補和加固的方法主要有：

　�。�1）表面封閉法一般用于處理表面的微細裂縫，多采用滲晶防水材料進行表面涂膜處理，達到封閉裂縫和防水的作用，該方法雖然施工簡單，但不適合大于0.2mm的裂縫。

　�。�2）開槽填補法沿著裂縫將混凝土上鑿成V形槽，然后用水泥類滲晶涂料或樹脂填補材料將其填平補牢，達到封閉裂縫的目的。

　�。�3）自流動法讓低黏度膠黏劑靠自重流入裂縫從而填平補牢。

　　混凝土孔洞和不平整部位的修補：

　　干燥混凝土的孔洞和不平整部位，使用PrimerE復合彈性膩子填補，涂布量為0.4—0.5m2/kg；一般情況下須潮濕養(yǎng)護7d后方可施工底涂劑；

　　潮濕混凝土的孔洞和不平整表面使用PrimerEW復合彈性膩子填補，涂布量為0.6—0.7m2/kg。

　　6.2.4拋丸工藝：

　　由于高鐵技術條件高，為提高涂料與基層的附屬強度特采用拋丸工藝。拋丸設備采

　　用自動爬行式拋丸系統(tǒng)，整套系統(tǒng)共分為拋丸機及除塵器。拋丸深度1~3mm，要求拋面均勻，同時除塵器風量應不低于5000立方米/時，除塵效率達99.5%以上低于國家排放標準。

　　注：拋丸機48KW主風機15KW

　　6.2..5混凝土表面處理后應達到：

　�。�1）混凝土強度不低于結構設計要求的強度等級；

　�。�2）確保所有的硅酸鹽類雜質完全從混凝土表面沖掉，以保證SPUA涂層與基面底材的附著力；

　�。�3）橋面防護墻局部混凝土找平處理時，可使用角磨機；

　　（4）表面平整、無缺陷。

　　6.3涂布底涂劑（Primer）

　　對于混凝土橋面涂布底涂劑，經(jīng)表面處理平整后，干燥基面（含水率小于9%）用PrimerE處理涂布，用量為0.20～0.25kg/m2，底涂涂料現(xiàn)配現(xiàn)用，嚴格按照使用方法稱重，底涂一般采用輥涂工藝，邊角輔以刷涂施工。

　　6.4ZLF-602雙組份聚脲彈性體作業(yè)工序

　　混凝土橋面底材表面應保持干燥、干凈和完整，對收頭部位進行處理。需要涂布

　　底涂劑的須在15℃～35℃約12～24小時晾干后，方能噴涂ZLF-602聚脲；使用GYP-11型聚脲彈性體噴涂機，A組份與R組份按1：1比例，噴涂速度為10kg/min～15kg/min；

　　6.4.1做完施工準備，施工SPUA涂層時，下一道要覆蓋上一道的50%，俗稱“壓槍”，同時下一道和上一道的噴涂方向要垂直，這樣才能保證涂層均勻。

　　6.4.2施工時設備參數(shù)的設定

　　總壓力：65Kg/m2（650Pa）；

　　溫度（主加熱器和管道加熱器）：65℃；

　　將R料桶用氣動攪拌器攪拌半小時以上后再進行噴涂施工。

　　噴涂前先將管道加熱器打開，待管道加熱器溫度達到所設定的溫度后，進行其他主機參數(shù)的設定，然后進行噴涂施工。

　　6.4.3平面施工對于平面施工，除注意壓槍和噴涂方向外，還要注意及時清理橋面上未處理干凈的渣子以及噴涂過程中落到基面上的雜物。在每一道噴涂完畢后，馬上進行檢查，找到缺陷并進行處理。對于針孔和大的缺陷，使用快速固化的堵縫料進行修補；對于表面因雜質而造成的凸起，可用裁紙刀割除。一般處理兩次后，表面已基本無缺陷。

　　6.4.4側面施工除進行以上步驟外，還要注意每道噴涂不要太厚，這既可以通過噴槍、混合室、噴嘴的不同組合來控制，也可以通過控制槍的移動速度來進行。

　　6.4.5修補PUA材料本身的力學性能十分優(yōu)良，正常使用時，一般不會損壞。一旦出現(xiàn)意外損壞（如重物砸落、撞擊等），因進行局部修補。具體步

　　驟如下：

　　（1）打磨待修補的表面，打磨的邊緣要比待修補的表面向外擴展150mm。

　�。�2）施工層間黏合劑。

　�。�3）在已打磨的部位施工修補料。要注意使修補料的涂層平滑過渡到周圍涂層。

　　6.5節(jié)點的處理方案

　　實際工程中的節(jié)點包括：溝、孔、根、邊、角、等，這些部位是容易引起結構變形、

　　溫差變形、干縮變形的薄弱部位，充分利用SPUA材料的柔韌性來適應變形，用局部增強或補強與整體施工相結合的方法，來提高其抵御開裂的能力。

　　6.5.1溝槽的處理，要先在拐角處施工密封膠和增強層，再施工SPUA材料。

　　6.5.2孔的處理，按直徑大小決定，當直徑大于200mm，應在孔內從頂部向下100-150mm噴涂SPUA涂料，直徑小于200mm時，用硬質材料將孔遮蓋起來，施工后如SPUA材料與遮蓋物粘接，應用美工刀將SPUA材料割斷。

　　6.5.3根的處理，采用局部增強的方法進行，即在貫穿件（或非貫穿件）與地面連接處施工密封膠和增強層，再施工SPUA涂層。

　　6.5.4邊的處理，即噴涂聚脲防水涂料的收頭方式。對混凝土橋面底材，是在橋面底材邊緣開一道6mm的V形槽，待施工涂層后，可將收頭部位的涂層用角磨機修平。

　　6.5.6拐角的處理，在拐角處先施工一道密封膠和增強層，再施工SPUA材料。

　　6.6待第一遍聚脲完全固化后，噴涂第二遍面層聚脲。確保涂層厚度達2㎜。

　　6.7脂肪族聚氨酯面層施工

　　6.7.1脂肪族聚氨酯面層宜在聚脲防水層施工完畢后6個小時內完成，保證面層和聚脲防水層之間良好的粘結。

　　6.7.2脂肪族聚氨酯面層施工前，應對相應區(qū)域聚脲防水層表面進行清潔處理，保證聚脲防水層表面干燥、無灰塵、油污和其他污染物；與脂肪族聚氨酯面層施工間隔時超出規(guī)定時，應采用專用搭接粘結劑做預處理或現(xiàn)場做粘結拉爸試驗后確定。

　　6.7.3脂肪族聚氨酯面層施工采用輥涂或噴涂工藝，邊角溝槽輔以刷涂施工。

　　6.7.4適用于橋面噴涂脂肪族聚氨酯面層兩次施工間隔6小時以上，需要搭接連接成一體的部位；第一次施工應預留出15~20cm的操作面同后續(xù)防水層里德可靠的搭接。

　　6.7.5施工后續(xù)防水層前，應對已施工的防水層邊緣20cm寬度內的涂層表面進行清潔處理，保證原有防水層表面清潔、干燥、無油污及其他污染物。

　　6.7.6采用專用粘結處理劑對原有防水層表面15cm范圍內做預處理，在4~24小時之內噴涂后續(xù)防水層，后續(xù)防水層與原有的防水層搭接寬度至少10cm�！　�

　　七、施工質量控制

　　7.1施工管理

　　管理的支持在質量保證中起著很重要的作用。噴涂施工質量的保障需要靠所

　　有不同工種人員的共同努力來實現(xiàn)，質量保障管理堅持以下原則：

　　7.1.1制定計劃

　　通過計劃合理安排時間，選擇有經(jīng)驗的施工人員，室外施工更應注意天氣預報，選擇好噴涂時機。

　　7.1.2原料檢查

　　首先應檢查產(chǎn)品標識，確保使用符合《客運專線混凝土橋面防水層技術條件》和HG/T3831-2006標準及滿足工程設計要求的原料；其次檢查原料的溫度，確保原料可以被順利地輸送到噴涂設備中；檢查所有的容器，確保容器密封性能良好而使原料不受潮氣的影響。

　　7.1.3培訓

　　對施工人員在表面處理、原料貯存、施工工藝、施工后的檢查等方面作培訓。

　　7.2施工基面處理的質量保證

　　聚脲涂層出現(xiàn)缺陷，主要是由于表面處理與噴涂施工不正確。為了避免可能出現(xiàn)的表面處理問題，應采取如下的措施：

　　7.2.1潮氣

　　基面上的潮氣（露水或霜）會使100%固含量聚脲涂層與基面的附著力變差，并造成其他一些缺陷，所以只能在高于露點溫度3℃以上的溫度下施工。

　　7.2.2污染

　　處理基面時，嚴格防止處理使用的材料對基面產(chǎn)生污染；同時在噴涂聚脲前，檢查油水分離器，以防油和水混進氣流之中。

　　7.3施工質量保證

　　7.3.1溫度檢測

　　噴涂聚脲施工時要進行溫度控制。首先檢測原料桶的溫度，溫度應該保持在19℃以上（盡可能高）。先不連接噴槍，測量加熱軟管輸出末端的溫度，這可以通過用泵抽出一些原料放在兩個分開的如紙杯之類的容器內用溫度計測量，溫度應該在60-70℃之間，并且兩組分溫度應該一致。

　　7.3.2預先噴涂測試

　　在正式噴涂前應進行測試，把涂料噴在硬紙板上來確保噴出的扇形是令人滿意的，并且是按體積比1：1混合的，確保固化正常。（如果顏色不正常，表示出現(xiàn)了相分離或者供料桶中顏料出現(xiàn)了沉淀。固化時間長說明兩個組分混合比例不正常。壓力讀數(shù)不正常說明材料或設備方面存在問題）。

　　7.3.3壓力控制

　　在整個施工過程中都要進行壓力監(jiān)控。噴涂時壓力范圍在11.7MPa-17.2MPa之間，這樣可以確保A、R兩組分充分混合。噴涂時，允許兩組分有微小的壓力差，這種壓力差不會妨礙正常的施工，但壓力差如果過大將會產(chǎn)生一些問題，如系統(tǒng)堵塞、加熱問題或兩組分混合比例不正常。

　　7.3.4流量檢查

　　流量檢查主要用于證實兩個組分以相同的體積通過噴涂設備輸送到噴槍中。

　　7.3.5涂層厚度的檢查

　　涂層厚度的檢查可采用測厚儀或游標卡尺檢查，每一道施工完成后，都要檢查涂層厚度，以防止原料的浪費。

　　7.3.6漏點檢查

　　在涂層施工期間或施工以后，應對涂層使用電火花檢測儀進行漏點檢查，漏點檢查能夠發(fā)現(xiàn)小劃痕，針孔與涂層不連續(xù)的地方。

　　7.3.7現(xiàn)場檢測

　�。�1）現(xiàn)場試膜檢測

　　現(xiàn)場每班噴涂前，應利用所使用設備及原材料噴制400*400mm聚脲防水涂料試膜3塊，養(yǎng)護7天后選擇2塊進行拉伸強度、斷裂伸長率、撕裂強度、硬度等物理性能檢驗。

　�。�2）基層處理檢測

　　基層處理的檢驗項目，標準及檢測儀器按下表執(zhí)行

                  

　�。�3）底涂檢測

　　底涂施工完畢進行目測檢查，檢查均勻程度、有無漏涂和明顯缺陷。

　�。�4）聚脲防水層外觀檢測

　　聚脲表面平整、無流掛、元針孔、無起泡、無空鼓、無開裂、無異物混入。

　　（5）不透水性檢測

　　在防水層上選定測試部位，清除灰塵，按透水儀底座大小涂抹一圈密封材料，將儀器底座安置并按緊，將水注入帶有刻度的玻璃管內，至57mm高度為止，每30秒記錄一次水位的高度，直至30分鐘為止，每孔梁檢測1處。

　�。�6）脂肪族聚氨酯面層檢測

　　脂肪族聚氨酯面層施工完畢后，應進行目測外觀檢測。面層應涂刷均勻，色澤一致，不得漏涂，涂層應無氣泡、開裂和剝落。

　　7.3.8設備維護合理地進行設備維護能夠避免很多施工問題，包括泵的清潔、主機濾網(wǎng)的清潔、噴槍的清洗、保存剩余的原料等。

　　7.3.9質檢報告每天都要進行質檢報告記錄，包括以下幾點：

　�。�1）噴涂的日期與時間，記錄A、R料的使用數(shù)量，A、R料的操作壓力與兩個組分在加熱器與供料桶中的溫度。

　　（2）環(huán)境溫度、基層底材溫度、相對濕度與露點。

　�。�3）記錄材料的消耗與噴涂部位、面積大小�！　�

　　八.施工注意事項

　　8.1材料應在原裝密封容器內儲存，存放于環(huán)境溫度為10度~40度，應儲存于避光、通風良好、避高溫、干燥，遠離火源的環(huán)境，嚴禁雨淋。

　　8.2開封后距離下次使用間隔超過12小時，或空氣溫度大于75%時，應向容器內加充氮氣保護，防止吸濕變質。

　　8.3根據(jù)需用材料設置合適的溫度，等機器參數(shù)。

　　8.4保持壓力平衡，壓力偏差過大會導致涂層理化性能下降、起泡、不固化。

　　8.5按照施工環(huán)境選擇底涂：溫度高、潮濕基材選擇潮濕界面專用底涂：低溫選擇低溫固化底涂。底涂表干后經(jīng)驗收合噴涂聚脲，若超過24小時未噴涂聚脲需重新滾涂底涂。

　　8.6施工過程中需穿工作服，佩戴目鏡、手套、防毒面具等勞保用品并保證施工環(huán)境通風良好。

　　8.7涂裝間隔不宜超過6個小時，或根據(jù)產(chǎn)品性能確定。

　　8.8安全用電，杜絕火源并配備好相應的消防用品。

　　8.9雨天不得施工；四級以上風力不宜施工。　　

　　九.結束語

　　混凝土橋面漏水會腐蝕鋼筋，降低混凝土強度，縮短結構的使用壽命。目前，國內橋梁混凝防水材料種類很多，既有剛性防水也有柔性防水，但綜合分析，都各有利弊。聚脲彈性體（SPUA）防水技術具有固化速度快、工藝簡單，立面、曲面施工不流掛。其力學性能優(yōu)異，附著力強，耐磨性能高，耐介質廣泛等特點，是今后高標準橋梁混凝結構防水的方向�！�