高速鐵路薄涂型聚氨酯防水層施工研究

張鶴

摘要：橋梁的安全性與耐久性直接關(guān)乎高速鐵路工程的使用壽命，且隨著高速鐵路質(zhì)量要求的不斷提高，傳統(tǒng)的防水工藝暴露的問題越來越多，如黏結(jié)力不足、耐老化性能降低等，而薄涂型聚氨酯防水涂料的應(yīng)運(yùn)而生，逐漸取代了以往的高聚物改性瀝青卷材鋪裝防水層，大大降低了病害風(fēng)險(xiǎn)，使得工程使用壽命得到了有效地保障。對(duì)此，本文以連徐鐵路邳州特大橋?yàn)槔?，分析了薄涂型聚氨酯防水層的特點(diǎn)，并重點(diǎn)就其防水層施工要點(diǎn)作了分析，希望對(duì)此類工程施工有所啟示。

關(guān)鍵詞：高速鐵路;薄涂型聚氨酯防水層;施工

一、前言

對(duì)于高速鐵路而言，要求使用年限至少為100年，可是實(shí)踐表明，傳統(tǒng)的防水層施工材料和工藝容易降低防水性能甚至造成防水失效。而薄涂型聚氨酯防水材料的研發(fā)和應(yīng)用，使得混凝土防水性能顯著改善，不僅黏結(jié)力強(qiáng)、耐磨耐低溫，使用壽命也隨之延長(zhǎng)，下面結(jié)合實(shí)例就其施工加以分析。

二、薄涂型聚氨酯防水層概述

防水施工是高速鐵路建設(shè)的重要內(nèi)容，也是容易出現(xiàn)質(zhì)量缺陷的環(huán)節(jié)，以往的防水體系容易在設(shè)計(jì)、施工、環(huán)境等多種因素的影響下造成橋面與防水材料黏結(jié)力不足，既弱化了防水性能，容易誘發(fā)其他病害，也對(duì)高速鐵路的安全使用構(gòu)成了威脅，在此背景下薄涂型聚氨酯防水材料應(yīng)運(yùn)而生、得以應(yīng)用。具體而言，薄涂型聚氨酯防水層一般包括封閉層、底面層和表面層，總厚度適宜控制在600 μm～800 μm之間（結(jié)構(gòu)見圖1）。

其中封閉層所用的環(huán)氧類材料具有良好的滲透性和耐堿性，無(wú)論是與面涂層還是混凝土基面之間均能保證附著力良好;底面層厚度要求至少為400 μm，基本采用PPU-M1薄涂型聚氨酯防水漆;表面層厚度要求至少為200 μm，基本采用PPU-M12薄涂型聚氨酯防水漆[1]。采取上述防水工藝后，可在封閉漆的作用下提高混凝土的抗?jié)B、黏結(jié)性能，配以外力影響滲透至細(xì)微的孔洞中用于混凝土防水性能的改善，同時(shí)還能在一定程度上提升其剝離強(qiáng)度、耐沖擊性、耐低溫性，使用壽命也會(huì)有所延長(zhǎng)，這也是連徐鐵路邳州特大橋選擇薄涂型聚氨酯防水層施工工藝的重要原因。

三、高速鐵路薄涂型聚氨酯防水層施工要點(diǎn)

（一）防水設(shè)計(jì)要求

該高速鐵路無(wú)砟軌道橋面所采用的涂薄涂型聚氨酯防水層既要符合《高速鐵路混凝土橋面薄涂型聚氨酯防水層技術(shù)條件》（Q/CR568-2017）規(guī)定，也要滿足工程設(shè)計(jì)要求，如基層平整無(wú)凹凸，不起皮、不起砂且無(wú)雜質(zhì)、無(wú)尖銳異物;底座板側(cè)面預(yù)留孔洞封堵到位，擋水臺(tái)、防護(hù)墻根部無(wú)蜂窩缺陷;防水層表面色澤均勻、平整平順，且無(wú)起泡、裂紋、干噴、橘皮、氣孔、剝落等缺陷等[2]。同時(shí)防護(hù)墻內(nèi)側(cè)與無(wú)砟軌道底座側(cè)面以100 mm高度配以表面頂部寬膠帶的粘貼進(jìn)行防水封邊;橋面防護(hù)墻內(nèi)側(cè)采用薄涂型防水層，即分別以環(huán)氧類材料、PPU-M1和PPU-M2分別作為封閉漆、底面漆和表面漆;外側(cè)則控制聚氨酯防水涂料用量和干膜厚度分別為2.6 kg/m2和2 mm，并上設(shè)C40纖維混凝土保護(hù)層和寬膠帶封邊，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了橋面打磨—基面清理與修補(bǔ)—封閉層—底面層—表面層的工藝流程。

（二）基層清理與修補(bǔ)

1. 為實(shí)現(xiàn)順暢排水，需要先復(fù)測(cè)梁面縱橫比的排水坡度，打磨泄水孔附近的超高混凝土，經(jīng)試水標(biāo)注橋面積水位置，借助水平尺或水準(zhǔn)儀對(duì)其與兩側(cè)泄水高差進(jìn)行測(cè)量用于排水方向的確定，并在混凝土保護(hù)層測(cè)定儀的作用下測(cè)量橋面鋼筋保護(hù)層厚度，以此明確具體的橋面積水銑刨位置與深度。

2. 先銑刨后打磨，注意測(cè)量橋面確保積水能順暢的通過泄水孔排出。同時(shí)針對(duì)凹凸不平或者浮漿等情況可用混凝土打磨機(jī)加以處理，并用角磨機(jī)徹底清理防護(hù)墻、底座板、擋水臺(tái)等根部滲出的混凝土以及泄水孔周圍的混凝土，必要時(shí)可用稀料等溶劑將污染物清除干凈[3]。

3. 如果發(fā)現(xiàn)基層混凝土存在麻面、裂縫、蜂窩、錯(cuò)臺(tái)等表面缺陷需要加以修補(bǔ)，可以選擇環(huán)氧膩?zhàn)?，也可配制厚度?～2 mm的水性環(huán)氧和P.0.42.5水泥找平層，通過封孔、找平和封閉基面水分增強(qiáng)與封閉漆和混凝土基面之間的附著效果;對(duì)于不平整的基面，應(yīng)先深度打磨使其圓滑或平整，若不平部位經(jīng)打磨后依然不能達(dá)到要求則要作找平處理;對(duì)于嚴(yán)重的掉塊、空洞等質(zhì)量問題，可基于聚合物混凝土加以修補(bǔ)。

4. 如果基面比較潮濕可予以烘干或晾干，若其干燥情況與要求不符可在找平層施工后48 h后再開始封閉漆的噴涂。

（三）封閉層施工要點(diǎn)

經(jīng)檢查，清理后的橋面混凝土密實(shí)平整無(wú)麻面且含水率≤ 7%后開始著手防水層施工。其中封閉層所用的封閉漆通常滿足一定的技術(shù)要求，如細(xì)度≤ 20 μm，表干時(shí)間≤ 2 h，實(shí)干時(shí)間≤ 24 h，不揮發(fā)物含量與附著力也要達(dá)到相關(guān)規(guī)定;隨后根據(jù)出廠試驗(yàn)確定合適的配比和流速，即A∶B兩種材料質(zhì)量比為2∶1，攪拌時(shí)間至少為3 min，要求人工涂刷兩遍。在第一遍的橋面基層滾涂過程中，應(yīng)保證基面被封閉漆充分潤(rùn)濕。如果確認(rèn)實(shí)干后發(fā)現(xiàn)基面伴有麻面、蜂窩、氣孔、凹凸不平以及防護(hù)墻、底座板爛根等質(zhì)量缺陷，可在使用封閉漆的基礎(chǔ)上加入適量且較為黏稠的石英砂，經(jīng)刮板修補(bǔ)促使其充分滲入并封閉細(xì)微裂紋、毛細(xì)孔道，以此強(qiáng)化混凝土固結(jié)，提升混凝土與防水層的黏結(jié)能力，檢查修補(bǔ)后的基面是否存在刮痕、渣子、凹凸不平等情況，若有可用角磨機(jī)打磨以期獲得平整的基層，確認(rèn)無(wú)誤后再進(jìn)行封閉漆的第二遍涂刷，一般可控制0.125 kg/m2～0.143 kg/m2的材料用量，最好30 min內(nèi)用完配制的材料，且當(dāng)天用完開桶的材料[4]。

（四）底面層施工要點(diǎn)

底面層所用的底面漆不宜暴露在大氣環(huán)境中，選用了PPU-M1薄涂型聚氨酯防水涂料，并在封閉層完工24 h后利用強(qiáng)力吹風(fēng)機(jī)吹到待涂橋面，確認(rèn)清潔無(wú)異物后開始進(jìn)行底面層施工。即先在多功能涂布機(jī)中以10∶7的比例倒入底面漆的A料和B料，經(jīng)攪拌3 min以上后使其充分而均勻的混合，以防氣泡出現(xiàn)，必要時(shí)可經(jīng)40～100目篩網(wǎng)過濾，總用量適宜為0.8 kg/m2～0.9 kg/m2。隨后從一端開始依次、均勻的向另一端噴涂，期間應(yīng)注意一邊噴涂一邊檢測(cè)，以期在濕膜測(cè)厚儀的作用下控制底面漆厚度不低于400 μm，其中邊、角、溝、槽等特殊位置必須加強(qiáng)施工管理，若發(fā)現(xiàn)局部缺陷必須予以及時(shí)補(bǔ)救，確認(rèn)合格后再進(jìn)行下一道工序，以免影響防水功能。

（五）表面層施工要點(diǎn)

在表面層施工之前應(yīng)檢查實(shí)干后24 h的底面漆質(zhì)量，確認(rèn)其是否有氣泡，厚度是否達(dá)標(biāo)，如果厚度在400 μm以下，則在表面漆噴涂中適當(dāng)增加涂料用料保證薄涂型聚氨酯防水層總厚度滿足設(shè)計(jì)要求;若氣泡直徑在2 mm以上，則在剔除氣泡后補(bǔ)涂底面漆，經(jīng)強(qiáng)力吹風(fēng)機(jī)吹掃待清除待涂橋面的異物，隨后開始噴涂表面漆，一般情況下涂層暴露時(shí)間不得超過7 d，若超過7 d還需利用細(xì)砂紙對(duì)涂層進(jìn)行打磨[5]。

事先設(shè)置多功能涂布機(jī)中A料和B料的配比，即10∶6，接著按照質(zhì)量比要求分別將其倒入機(jī)器中混合攪拌，必要時(shí)可進(jìn)行篩網(wǎng)過濾。與底面漆一樣需要邊噴涂邊檢測(cè)，即用濕膜測(cè)厚儀測(cè)量實(shí)際表面漆實(shí)際厚度，以期使其達(dá)到200 μm以上的厚度，PPU-M2用量可控制在0.4 kg/m2～0.45 kg/m2之間。當(dāng)表面漆噴涂24 h后或者確認(rèn)實(shí)干后測(cè)量整個(gè)防水層厚度是否達(dá)到了600 μm，檢查是否有氣泡，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行補(bǔ)涂表面漆，當(dāng)氣泡直徑大于2 mm時(shí)應(yīng)先將其剔除再補(bǔ)漆。

此外，在處理底座板、防護(hù)墻封邊時(shí)，可先經(jīng)角磨機(jī)對(duì)混凝土表面進(jìn)行打磨使其平整，待浮漿和毛邊被清理后噴涂防水層，注意控制根部封邊高度和質(zhì)量，必要時(shí)可采取手工涂刷。但值得注意的是，施工環(huán)境適宜控制在5℃～35℃，禁止在雨天進(jìn)行施工，若施工過程中下雨，應(yīng)馬上停工并采取覆蓋防水措施，確認(rèn)無(wú)起泡、剝落等問題后再繼續(xù)施工;若防水層未干不得踩踏，使用底面漆與表面漆之前盡量經(jīng)過篩處理，并控制涂層暴露時(shí)間，以免造成細(xì)微麻面[6]。

四、高速鐵路薄涂型聚氨酯防水層施工檢驗(yàn)要點(diǎn)

（一）防水層材料試驗(yàn)

為進(jìn)一步提高高速鐵路薄涂型聚氨酯防水層的防水性能，需要對(duì)其材料進(jìn)行合理的試驗(yàn)，通常要求均勻混合雙組份漆后開始性能測(cè)試，具體包括不揮發(fā)物含量、細(xì)度、適用期、表面干燥時(shí)間、實(shí)干時(shí)間等基本內(nèi)容，在測(cè)定其拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率時(shí)可先將防水涂層制成200 μm～500 μm厚的自由膜，經(jīng)自然干燥12 h～24 h后置于105℃的烘箱中1 h～2h，自然冷卻后按照規(guī)定裁成啞鈴狀I(lǐng)型試樣，置于移動(dòng)速度為250±50 mm/min的試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行測(cè)定[7]。附著力、低溫柔性、耐堿性、耐鹽霧、耐紫外老化型、不透水性等的測(cè)定均以相應(yīng)的規(guī)定為準(zhǔn)，至于耐溫變性可基于施工現(xiàn)場(chǎng)工藝依次噴涂封閉漆、PPU-M1和PPU-M2，干燥7 d后置于60℃下熱烘2 h，經(jīng)室溫水浸泡6 h后再置于-40℃中冷凍16 h，至此為一個(gè)循環(huán)。經(jīng)試驗(yàn)合格后方可投入使用，以免在根本上弱化防水性能。

（二）防水層質(zhì)量檢測(cè)

薄涂型聚氨酯防水層施工質(zhì)量檢測(cè)一般分為外觀、厚度與附著力三個(gè)方面，其中外觀檢測(cè)主要利用的是目測(cè)法，要求防水層色澤均勻一致，平整連續(xù)，且無(wú)針孔、漏涂等缺陷，橋面無(wú)雜渣、無(wú)浮漿、凸起圓滑或打磨平整，基層平整、密實(shí)、無(wú)雜物等。厚度檢測(cè)要求每3孔梁為一個(gè)檢驗(yàn)批，每個(gè)檢驗(yàn)批設(shè)置15個(gè)厚度測(cè)點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況選擇刀片切割涂層、游標(biāo)卡尺或者非磁性測(cè)厚儀加以測(cè)量，該工程厚度檢測(cè)選擇的是超聲波測(cè)厚儀（見圖2）。

附著力檢測(cè)要求每3孔梁為一個(gè)檢驗(yàn)批，每個(gè)檢驗(yàn)批設(shè)置9個(gè)附著力測(cè)點(diǎn)[8]。如果經(jīng)防水層現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)抽查，10個(gè)厚度測(cè)點(diǎn)中達(dá)到設(shè)計(jì)厚度的有8個(gè)，剩余2個(gè)不低于80%的設(shè)計(jì)厚度，可判定該涂層厚度達(dá)標(biāo);若3個(gè)附著力測(cè)點(diǎn)中達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)要求的有2個(gè)，剩余1個(gè)不低于80%的設(shè)計(jì)要求，可判定該涂層附著力達(dá)標(biāo);如果檢測(cè)結(jié)果均合格可視為整批合格，若存在一項(xiàng)不合格，則要進(jìn)行雙倍抽檢，若仍然達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，便判定整批檢驗(yàn)不合格。

根據(jù)以上試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)要求，該高速鐵路橋面使用的薄涂型聚氨酯防水層不僅材料合格，而且防水厚度為690 μm，符合600 μm～800 μm的技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)數(shù)據(jù)顯示附著力為3.6133 MPa，也滿足相關(guān)的技術(shù)要求，這也意味著本文所采用的工藝合理，操作規(guī)范，可為同類工程防水施工提供適當(dāng)?shù)膮⒖肌?/p>

五、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，薄涂型聚氨酯防水層優(yōu)勢(shì)顯著，在高速鐵路中的應(yīng)用已是必然趨勢(shì)，但其畢竟處于技術(shù)創(chuàng)新的嘗試階段，還需要我們立足實(shí)際，優(yōu)化施工方案，規(guī)范技術(shù)操作，加強(qiáng)質(zhì)量控制，最大限度地提高施工質(zhì)量，以此彰顯其工藝簡(jiǎn)單、節(jié)約成本、縮短工期的特點(diǎn)，并凸顯良好的防水效果，延長(zhǎng)使用壽命，進(jìn)而更好的服務(wù)于工程建設(shè)。

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