摘要:隨著我國(guó)高標(biāo)準(zhǔn)大規(guī)模基礎(chǔ)建設(shè)的深入推進(jìn),橋梁易受雨水侵蝕問(wèn)題越來(lái)越受專(zhuān)業(yè)人士關(guān)注。MMA防水涂料作為一種高端高分子防水保護(hù)材料目前正在國(guó)內(nèi)橋梁建設(shè)中鋪開(kāi)使用。介紹了MMA防水涂料在國(guó)內(nèi)橋梁防水中的應(yīng)用,并對(duì)應(yīng)用中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析,提出了解決問(wèn)題的方法和措施。
關(guān)鍵詞:MMA;涂料;應(yīng)用;分析
1·MMA防水涂料概況
MMA全稱(chēng)甲基丙烯酸甲酯,通過(guò)生產(chǎn)丙烯腈的副產(chǎn)物氫氰酸與丙酮作用生成丙酮氰醇,丙酮氰醇用濃硫酸處理生產(chǎn)甲基丙酰胺硫酸鹽,再與甲醇直接酯化生成。 MMA防水涂料是以MMA為主要成分的反應(yīng)性液體樹(shù)脂,通過(guò)與引發(fā)劑(固化劑)過(guò)氧化苯甲酰(BPO)反應(yīng),發(fā)生自由基聚合,而形成具有強(qiáng)韌性甲基丙烯酸甲酯高分子固化物的防水涂料。在國(guó)外,MMA廣泛應(yīng)用于市政道路、混凝土橋面板、鋼結(jié)構(gòu)橋面板、橋墩、管道、工業(yè)地坪、玻璃鋼制品等,如美國(guó)曼哈頓大橋、土耳其博斯普魯斯海峽吊橋等;國(guó)內(nèi)MMA最主要的用途是生產(chǎn)高聚物PMMA,主要消費(fèi)領(lǐng)域?yàn)閺V告燈箱、標(biāo)牌、生活用品、家具等行業(yè),基本屬于中低端市場(chǎng),近年來(lái)在高鐵橋梁、公路鋼梁等工程中逐漸大面積使用。隨著MMA原材料和生產(chǎn)成本的降低,MMA防水涂料將在高端工程領(lǐng)域市場(chǎng)進(jìn)一步發(fā)展。
2·MMA防水涂料在橋梁防水中的應(yīng)用
2.1 MMA防水涂料的生產(chǎn)原理
將MMA原料的硬單體(甲基丙烯酸甲酯等)、軟單體(丙烯酸預(yù)聚物等)與過(guò)氧化苯甲酰按照一定比例投入帶控溫和攪拌裝置的反應(yīng)器中,升溫反應(yīng)一定時(shí)間后加入鏈終止劑,停止聚合反應(yīng)并降溫,得到預(yù)聚物。將預(yù)聚樹(shù)脂用軟單體、硬單體及交聯(lián)單體(聚乙二醇二甲基丙烯酸酯等)稀釋后,再按比例加入促進(jìn)劑、密封蠟、流平劑、消泡劑等助劑生產(chǎn)MMA防水涂料。MMA防水涂料是采用氧化還原引發(fā)體系進(jìn)行室溫固化,硬單體為涂膜提供剛性,軟單體為漆膜提供柔韌性,交聯(lián)單體因含有大量的醚鍵,有效提高了漆膜的彈性、強(qiáng)度和撕裂性能。通過(guò)試驗(yàn)選擇MMA防水涂料配方,實(shí)現(xiàn)了包括拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、沖擊韌性、硬度、耐低溫性以及斷裂伸長(zhǎng)率在內(nèi)的各種物理特性的平衡組合。
2.2 MMA防水涂料的施工工藝
MMA防水層自下至上依次為底漆(基層處理劑,含修補(bǔ))、第一層防水膜、第二層防水膜,其施工工藝如下:
2.2.1 混凝土基面處理 用無(wú)塵自動(dòng)噴砂機(jī)處理混凝土表面,使混凝土表面粗糙度在CSP3-CSP5之間,噴砂機(jī)不能處理的地方用手動(dòng)打磨機(jī)處理,最后用修補(bǔ)膩?zhàn)訉?duì)基面上的局部大孔、深孔等缺陷進(jìn)行修補(bǔ)。
2.2.2 混凝土基面處理劑施工 用滾涂方式涂裝一層MMA防水膜配套混凝土基面處理劑到混凝土表面,涂層均勻,無(wú)漏涂,無(wú)明顯缺陷。當(dāng)基面處理劑實(shí)干并檢驗(yàn)合格后,才可進(jìn)行MMA防水層施工。
2.2.3 第一層防水膜施工
防水膜施工應(yīng)采用特種雙組份高壓無(wú)氣噴涂設(shè)備,按照施工產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)的要求準(zhǔn)備相應(yīng)質(zhì)量的A組分、B組分和固化劑,先將固化劑加入到B組分中,攪拌均勻后再與A組分混合,在噴涂器中度量、混合后噴出。
2.2.4 第二層防水膜施工
首層防水膜完成施工后,檢查防水膜表觀情況,對(duì)局部地區(qū)進(jìn)行手工修補(bǔ)。待修補(bǔ)區(qū)域固化后,直接在底層防水膜上噴涂面層防水膜,顏色與底層防水膜區(qū)分開(kāi)。待面層防水膜固化后,檢查防水膜表觀情況,對(duì)局部地區(qū)進(jìn)行手工修補(bǔ),并檢測(cè)防水膜總厚度和防水層與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度。每層干膜厚度不小于0.75mm,總厚度不小于1.5mm,MMA防水材料總用量不少于2.25kg/m2。
3·MMA防水涂料在橋梁防水應(yīng)用中的問(wèn)題分析
3.1 在橋梁防水應(yīng)用中的主要問(wèn)題及解決措施
影響質(zhì)量的主要問(wèn)題是MMA防水體系連同橋梁甲板和底層水泥砂漿一起脫落,因高空中橋梁上有交通運(yùn)輸工具,脫落會(huì)對(duì)人身設(shè)備造成安全風(fēng)險(xiǎn)。問(wèn)題分析:一是水泥砂漿下面的基層在施工期間清理不干凈,致使水泥砂漿層與基層聯(lián)結(jié)不牢,并在雨水的侵蝕下逐漸分離,同時(shí)受交通運(yùn)輸工具的風(fēng)力作用而脫落;二是施工時(shí)可能氣溫較低,且雨雪較多,基面潮濕;三是工程工期緊張,施工管理人員和監(jiān)理人員在沒(méi)有達(dá)到防水膜條件下野蠻施工。解決措施:一是嚴(yán)格控制橋梁甲板和底層水泥砂漿質(zhì)量,嚴(yán)格拋丸處理流程,確保橋梁主體結(jié)構(gòu)及橋面工程混凝土強(qiáng)度;二是嚴(yán)格施工工藝,確;婧市∮10%方可進(jìn)行漆膜施工;三是嚴(yán)格依法建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管理要求,當(dāng)工程質(zhì)量和進(jìn)度發(fā)生沖突時(shí)質(zhì)量管理放于首位。
3.2 MMA防水涂料與其他防水材料的性能比較
目前橋面防水涂料使用范圍較廣的是聚脲SPUA、聚氨酯、防水卷材等,MMA防水涂料同它們相比具有明顯的優(yōu)勢(shì),主要表現(xiàn)為極好的層間粘接力(無(wú)需界面粘結(jié)劑);與混凝土基面粘接強(qiáng)度高;優(yōu)異的耐老化性能和抗黃變性,使用壽命長(zhǎng)(20年以上);濕度和低溫環(huán)境下施工均能快速固化(下雨天除外);采用雙組分無(wú)氣噴涂設(shè)備冷噴施工,無(wú)需對(duì)物料進(jìn)行預(yù)熱,施工速度快,日均施工超過(guò)2000平方米,且施工1小時(shí)后就可通行(無(wú)需養(yǎng)護(hù)處理)。MMA防水涂料和聚脲SPUA比較如下:
(1)層間結(jié)合力。MMA體系相容性較好,不存在層間附著問(wèn)題;SPUA存在層間附著力不佳,一般剝離強(qiáng)度不高。
(2)立面施工。MMA在坡度較大的基面上施工較為困難;SPUA幾秒鐘即可固化,不存在立面施工問(wèn)題。
(3)搭接縫。MMA體系相容性好,不存在重涂性問(wèn)題,可間歇施工,無(wú)搭接縫;SPUA不能重復(fù)間隔施工,舊聚脲上繼續(xù)施工需要涂刷專(zhuān)用層間粘結(jié)劑,否則搭接縫處易剝離。實(shí)際施工時(shí),為確保質(zhì)量,MMA防水層噴涂中斷時(shí),防水系統(tǒng)在每一道預(yù)留搭接位約50mm寬。
(4)耐候性。MMA丙烯酸防水材料具有優(yōu)異的耐候性能,無(wú)需其他材料防護(hù)可直接施工于鐵路面層;SPUA聚脲防水材料一般為芳香族聚脲,耐候性能有限,容易黃變,不能用于鐵路面層,需施工耐候性材料加以保護(hù)。
(5)低溫施工。MMA防水涂料可在-20℃條件下進(jìn)行固化;SPUA一般在5℃以上進(jìn)行施工,溫度較低,相關(guān)配套材料很難正常固化,影響施工質(zhì)量。
(6)重涂及修補(bǔ)。MMA材料具有很好的層間結(jié)合力,可以重涂施工,方便修補(bǔ)維護(hù);SPUA層間粘結(jié)力很差,不能重涂施工,在搭接縫處需要施工專(zhuān)用層間粘結(jié)劑,不易修補(bǔ)維護(hù)。
(7)施工設(shè)備。MMA防水材料反應(yīng)相對(duì)較慢,采用預(yù)先混合方式、專(zhuān)業(yè)的無(wú)氣噴涂設(shè)備均施工作業(yè),物料不需要在槍嘴處混合,可以采用單管的形式,相對(duì)簡(jiǎn)便;SPUA聚脲防水材料需要專(zhuān)有的高溫高壓噴涂設(shè)備,材料反應(yīng)較快,在噴槍處瞬間混合固化,操作人員需要進(jìn)行專(zhuān)業(yè)培訓(xùn),龐大的設(shè)備也給施工帶來(lái)不便。
3.3 MMA防水涂料與其他防水材料的鑒別方法
因MMA原材料價(jià)格較高,常有不法供應(yīng)商為贏得暴利以假亂真,用聚氨酯、聚氨酯脲(半聚脲)、純聚脲等防水涂料代替MMA原材料,導(dǎo)致橋面防水效果不好。MMA防水涂料與其他防水材料的鑒別方法主要有三種:
3.3.1 直觀鑒別
MMA樹(shù)脂防水涂料是以A組分、B組分以及固化劑(過(guò)氧化苯甲酰BPO)三組分來(lái)包裝的,其中A組分、B組分均為液體,固化劑為粉末,且由于MMA中含有相當(dāng)量的甲基丙烯酸甲酯單體,因此MMA樹(shù)脂防水涂料的氣味主要為甲基丙烯酸甲酯的特有辛辣氣味;聚氨酯、聚氨酯脲(半聚脲)、純聚脲等防水涂料均是雙組分包裝,不含粉末固化劑。用戶(hù)只需認(rèn)清產(chǎn)品的包裝和氣味就可簡(jiǎn)單鑒別出MMA樹(shù)脂防水涂料。
3.3.2 試驗(yàn)測(cè)試
按照防水膜施工工藝,若A、B組分不加固化劑混在一起則無(wú)任何反應(yīng),不成膜,不固化,不放熱,添加固化劑效果相反,則可判定該材料為MMA防水涂料;聚氨酯、聚氨酯脲(半聚脲)、純聚脲等防水涂料均由A、B組分直接混合后就可成膜固化,無(wú)需添加任何固化劑。
3.3.3 專(zhuān)項(xiàng)檢驗(yàn)
按照MMA防水涂料物理力學(xué)性能指標(biāo)及試驗(yàn)方法:一測(cè)表干時(shí)間,MMA樹(shù)脂防水涂料成膜的表干時(shí)間一般為10~30分鐘;聚氨酯防水涂料的表干時(shí)間為2~4小時(shí),聚氨酯脲(半聚脲)、純聚脲防水涂料的表干時(shí)間為2分鐘以?xún)?nèi)。二測(cè)拉伸強(qiáng)度,MMA樹(shù)脂防水膜的拉伸強(qiáng)度≥12MPa,或用刀裁下一塊100mm×10mm的試片,用手很難拉斷;聚氨酯、聚氨酯脲(半聚脲)、純聚脲防水膜的拉伸強(qiáng)度均≤6MPa,用手很容易就拉斷了,因而聚氨酯、聚氨酯脲、純聚脲防水膜均需7天養(yǎng)護(hù)才能達(dá)到最終強(qiáng)度。三測(cè)干膜硬度,用硬度儀測(cè)得MMA樹(shù)脂防水膜的硬度(邵氏D)一般≥50;聚氨酯、聚氨酯脲(半聚脲)、純聚脲防水膜的硬度(邵氏D)一般≤45。
3.4 MMA防水涂料的質(zhì)量控制措施
(1)對(duì)防水產(chǎn)品的生產(chǎn)和過(guò)程進(jìn)行標(biāo)識(shí),防止生產(chǎn)過(guò)程中不同產(chǎn)品的混用,實(shí)現(xiàn)可追溯性。
(2)嚴(yán)格控制生產(chǎn)投料,并對(duì)每種原料的投料量、時(shí)間控制、條件控制等進(jìn)行記錄,對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控。
(3)生產(chǎn)過(guò)程中禁止不合格半成品進(jìn)入下一道工序,避免造成損失。
(4)混凝土橋面最少養(yǎng)護(hù)7天,表面強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定要求,基面必須堅(jiān)實(shí)、平整、干燥、潔凈,無(wú)明顯凹凸不平、洞眼、裂縫,無(wú)浮漿、脫模劑、油脂等污物。
(5)底涂施工前應(yīng)對(duì)混凝土表面進(jìn)行處理,去除混凝土基層表面浮漿、松散顆粒、油污以及其他污染物,保持混凝土表面清潔、干燥,平整度及表面粗糙度應(yīng)達(dá)到規(guī)定要求。
(6)噴涂MMA防水層防水涂料的施工以機(jī)械化噴涂施工為主,邊角部位以人工刷涂為輔。打開(kāi)包裝桶蓋后一次性用完,若開(kāi)蓋后沒(méi)用完的A料及時(shí)封閉,B料加入固化劑后報(bào)廢處理。
(7)防水膜總厚度用超聲波測(cè)厚儀檢測(cè),每間隔10米布設(shè)4個(gè)測(cè)點(diǎn),軌道中間布設(shè)2個(gè),左右防護(hù)墻各布設(shè)1個(gè)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試,用游標(biāo)卡尺測(cè)量試驗(yàn)拔出錠子表面的MMA樹(shù)脂防水層厚度。
(8)防水層施工過(guò)程重點(diǎn)控制基面含水率、基層質(zhì)量、涂刷基層處理劑質(zhì)量、MMA防水層質(zhì)量等,監(jiān)理跟蹤檢驗(yàn)。防水層施工完畢,經(jīng)自檢合格后報(bào)請(qǐng)監(jiān)理部門(mén)核實(shí),合格后方可驗(yàn)收。
(9)基層處理劑涂刷完畢后24小時(shí)內(nèi)不允許上人踩踏或進(jìn)行其他作業(yè),必要時(shí)應(yīng)整體遮蓋,以防被水沾污和灰塵影響MMA防水層涂膜與基層的粘結(jié)力。
4·MMA防水涂料的應(yīng)用前景
MMA防水涂料具有強(qiáng)度高、附著力強(qiáng)、超耐候、施工方便、斷裂伸長(zhǎng)率較大等優(yōu)點(diǎn),且為無(wú)溶劑室溫快速固化,符合綠色環(huán)保及國(guó)家可持續(xù)發(fā)展要求。隨著日本立邦、英國(guó)ICI等跨國(guó)公司進(jìn)入,高檔涂料、新型配方涂料生產(chǎn)引入國(guó)內(nèi),對(duì)MMA的需求量將大幅度增加。國(guó)內(nèi)使用聚脲SPUA等防水涂料因固化速度快,層間附著力不佳導(dǎo)致使用后大面積脫落,防水卷材因需要保護(hù)層加大了橋梁承載荷載,目前橋梁防水急需一種成熟的產(chǎn)品替代,MMA橋梁防水涂料完全符合要求。建議對(duì)彈性要求高且不外露的可繼續(xù)使用聚脲SPUA,除此之外,應(yīng)大力推廣MMA涂料。