滬杭高速鐵路橋梁噴涂聚脲防水層施工技術(shù)研究

程 飛，王 虎

(滬杭鐵路客運(yùn)專線股份有限公司，上海 200237)

1 工程概況

滬杭高速鐵路設(shè)計(jì)時(shí)速350 km，設(shè)計(jì)使用壽命:線下橋梁、墩臺(tái)100年，線上軌道結(jié)構(gòu)60年。橋上采用CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)。由于CRTSⅡ型板式無砟軌道底座板與橋面間設(shè)置了滑動(dòng)層，其下的防水層不能再鋪設(shè)保護(hù)層，由于卷材類防水層鋪設(shè)后均需設(shè)置保護(hù)層，因此卷材類防水層在CRTSⅡ型板式無砟軌道中已不適用，須選擇噴涂材料作為橋面防水層。當(dāng)時(shí)鐵道部對(duì)350 km/h鐵路橋面防水材料還未頒布技術(shù)條件，聚脲作為一種綠色保護(hù)涂層，具有性能優(yōu)異、快速固化、安全環(huán)保、施工周期短、耐腐蝕、耐磨、耐久性性能優(yōu)異等顯著特點(diǎn)，滿足滬杭高速鐵路標(biāo)準(zhǔn)高、任務(wù)重、工期緊、綠色環(huán)保等對(duì)橋上防水材料各方面的要求，借鑒京津城際鐵路橋面防水層運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)［1］和京滬高速鐵路橋面防水層暫行技術(shù)條件［2］，公司調(diào)查研究后在噴涂聚脲和Mma這兩種防水涂料中選取了聚脲防水涂料。

2 噴涂聚脲防水涂料材料特點(diǎn)、性能、技術(shù)條件

(1)材料組成:噴涂(純)聚脲是由異氰酸組分(簡稱A組分)與氨基化合物組分(簡稱B組分)及反應(yīng)生成一種彈性體物質(zhì);噴涂聚氨酯(脲)是由異氰酸脂組分與樹脂組分及反應(yīng)生成的一種彈性物質(zhì);純聚脲對(duì)環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)，適合于復(fù)雜氣候環(huán)境施工;半聚脲適合于干燥、溫暖環(huán)境中施工。

(2)材料特點(diǎn)及性能:噴涂聚脲防水膜具有良好的裂縫追隨性能、耐磨性能、耐沖擊性、抗紫外線老化、耐老化、基材粘貼性能、疲勞性能、適應(yīng)環(huán)境施工性、二次施工性能及易修補(bǔ)性能。

(3)技術(shù)條件:滬杭高速鐵路橋上防水層所采用的噴涂聚脲防水層材料及施工驗(yàn)收滿足鐵道部科技司科技基［2009］117號(hào)文《客運(yùn)專線鐵路橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防水層暫行技術(shù)條件》的各項(xiàng)要求。

3 噴涂聚脲防水層施工工藝

3.1 防水層構(gòu)造

根據(jù)設(shè)計(jì)，橋面防護(hù)墻內(nèi)側(cè)采用噴涂聚脲防水層，其中，底座板鋪設(shè)區(qū)域?yàn)閲娡烤垭? mm厚;底座板之外為噴涂聚脲1.8 mm厚，其上再噴涂0.2 mm脂肪族聚氨酯面層。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 防護(hù)墻內(nèi)側(cè)橋面防水層構(gòu)造示意

3.2 施工工藝

主要施工工藝如下:基層處理施工、底涂施工、噴涂聚脲防水涂料施工、脂肪族聚氨酯面層施工、驗(yàn)收、修補(bǔ)。

3.2.1 基層處理

采用輕度拋丸處理，丸料規(guī)格S330或S390。拋丸處理范圍為底座板寬度兩邊各加20 cm，即3.35 m。拋丸處理不到的區(qū)域使用角磨機(jī)處理。

3.2.2 底涂施工

(1)底涂范圍:底座板兩邊向外加15 cm，即3.25 m寬。

(2)膩?zhàn)拥淄?膩?zhàn)拥淄坑米髡辰Y(jié)混凝土基層與后續(xù)滿刮膩?zhàn)訉印h(huán)氧樹酯基料，有良好的滲透力，能夠封閉混凝土基層的表面及修正表面的微小缺陷;同時(shí)能夠與混凝土基層和上層修補(bǔ)膩?zhàn)訉佑泻芎玫恼辰Y(jié)作用。環(huán)氧底涂采用人工刮涂。

(3)滿刮修補(bǔ)膩?zhàn)?膩?zhàn)拥淄抗瓮客瓿珊螅捎诨炷林械乃帧饪鬃饔茫砻鏁?huì)顯現(xiàn)密度很大的微小孔洞，采用滿刮修補(bǔ)膩?zhàn)拥姆椒▽?duì)孔洞、裂紋以及泄水孔周圍混凝土等缺陷修補(bǔ)平整。

3.2.3 噴涂聚脲施工

(1)噴涂范圍和底涂相同。

(2)噴涂施工

①噴涂聚脲機(jī)械采用自動(dòng)噴涂機(jī)，型號(hào)ReactorH－xp3，配上往復(fù)機(jī)配套的自動(dòng)噴槍。根據(jù)工藝性試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)定往復(fù)機(jī)走行速度為15～20 cm/min，往復(fù)10次噴涂厚度為2 mm。

②橋面平整部分采用機(jī)械噴涂，機(jī)械噴涂不能達(dá)到的部位采用人工噴涂。

③噴涂前必須將B料攪拌15 min以上，使之?dāng)嚢杈鶆颍瑖娡窟^程中保持連續(xù)攪拌。

(3)特殊部位處理

①防護(hù)墻，側(cè)向擋塊的封邊處理:應(yīng)先用角磨機(jī)打磨混凝土表面，清除浮漿和毛邊，噴涂聚脲時(shí)保證根部封邊厚度，必要時(shí)輔以手工涂刷，封邊厚度不小于8 cm。

②泄水孔的處理:先用鋼刷將孔內(nèi)混凝土表面清理干凈，孔內(nèi)刷涂底涂材料10 cm深，然后手工向孔內(nèi)壁噴涂聚脲。

3.2.4 聚氨酯面層施工

(1)施工前，對(duì)施工區(qū)域的聚脲表面進(jìn)行清潔處理，達(dá)到表面干燥、無灰塵、油污和其他污染物。

(2)第一道聚氨酯面層應(yīng)在聚脲施工完成后6 h內(nèi)完成，以保證面層和聚脲之間良好的粘結(jié)。超過6 h時(shí)，采用搭接專用粘結(jié)劑(溶劑型聚氨酯類粘合劑)作預(yù)處理，并做現(xiàn)場(chǎng)粘接拉拔試驗(yàn)。

(3)面層施工可采用輥涂或噴涂工藝，邊角和溝槽輔以涂刷工藝。

3.2.5 搭接施工

(1)適用于橋面噴涂聚脲防水層兩次施工間隔在6 h以上，需要搭接連接成一體的部位，第一次施工應(yīng)預(yù)留出15～20 cm的操作面同后續(xù)防水層進(jìn)行可靠的搭接。

(2)后續(xù)防水層施工前，應(yīng)對(duì)已施工的防水層邊緣20 cm寬度內(nèi)的涂層表面進(jìn)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。

(3)對(duì)原有防水層表面15 cm范圍內(nèi)做打磨處理，采用搭接專用粘結(jié)劑(溶劑型聚氨酯類粘合劑)涂刷后，在4～24 h之內(nèi)噴涂后續(xù)防水層，后續(xù)防水層與原有防水層搭接寬度至少為10 cm。圖2為搭接未處理好圖片。

圖2 搭接未處理好

4 噴涂聚脲防水層質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)

噴涂聚脲具有現(xiàn)場(chǎng)成膜的特性，其中人員、設(shè)備、材料、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境是一個(gè)有機(jī)的整體，共同影響成膜質(zhì)量，同時(shí)上一道工序決定著下一道工序的質(zhì)量，因此有“三分材料，七分施工”的說法。

4.1 梁面質(zhì)量控制

防水層施工前，梁面應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)收，具體要求如下。

4.1.1 橋面高程

梁端1.45 m以外部分的橋面高程允許誤差±7 mm，梁端1.45 m范圍內(nèi)不允許出現(xiàn)正誤差。使用精測(cè)網(wǎng)進(jìn)行復(fù)核檢查。對(duì)不能滿足要求的應(yīng)進(jìn)行打磨和采用聚合物砂漿填充處理。

4.1.2 橋面平整度

橋面平整度要求3 mm/4 m。使用4 m靠尺測(cè)量(每次重疊1 m)，每橋面分4條線(每底座板中心左右各0.5 m處)測(cè)量檢查。對(duì)不能滿足3 mm/4 m要求，但在8 mm/4 m范圍內(nèi)的，可以放寬用1 m尺復(fù)測(cè)檢查但應(yīng)滿足2 mm/1 m要求。對(duì)仍不能滿足要求的必須對(duì)梁面進(jìn)行整修處理。

4.1.3 相鄰梁端高差

相鄰梁端高差不大于10 mm。采用0.5 m水平尺進(jìn)行檢查(在底座板范圍內(nèi)對(duì)觀感較差處進(jìn)行量測(cè))。對(duì)大于10 mm處應(yīng)進(jìn)行專門處理，或一側(cè)梁端采取落梁措施或較低一端用聚氨酯或環(huán)氧樹脂砂漿修補(bǔ)。

4.1.4 梁端梁面平整度

梁端1.45 m范圍的平整度要求為2 mm/1 m。不能滿足要求時(shí)，打磨處理，直至符合要求。

4.2 基層處理質(zhì)量控制

因?yàn)榛鶎颖砻嫣幚碣|(zhì)量直接影響后續(xù)施工質(zhì)量，且為隱蔽工程，無法進(jìn)行無損檢測(cè)，故在進(jìn)行后續(xù)施工前，應(yīng)對(duì)梁面質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

圖3為基底未處理好造成空鼓圖片。

圖3 基底未處理好造成空鼓

表1 梁面質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

4.3 施工溫度、濕度的控制

(1)底涂施工前，橋面基層應(yīng)干燥，其干燥程度判定如下。

①當(dāng)橋面基層顏色正常并無明顯水漬，經(jīng)檢測(cè):橋面基層含水率低于7%時(shí)，視為干燥基面;橋面基層含水率高于7%時(shí)，視為潮濕基面。

②橋面基層含水率按以下方法檢測(cè):底涂施工前，采用1 m2的塑料薄膜鋪在待測(cè)基面上，四周用膠帶密封，3～4 h后掀開薄膜，觀察薄膜及待測(cè)基層表面，如有水珠或基層顏色加深，其含水率高于7%，反之，則含水率低于7%。

(2)噴涂聚脲防水涂料對(duì)施工環(huán)境的要求較高，僅適合于干燥、溫暖環(huán)境中的施工，施工時(shí)環(huán)境溫度宜在10～35℃、相對(duì)濕度宜在75%以下，且要求橋面基層溫度高于露點(diǎn)溫度3℃。

4.4 原材料質(zhì)量控制

(1)底涂、噴涂聚脲防水涂料、脂肪族聚氨酯面層等構(gòu)成噴涂聚脲防水層的原材料應(yīng)具有相容性，實(shí)際選用的原材料均應(yīng)與檢驗(yàn)時(shí)采用的原材料一致。

(2)噴涂聚脲防水涂料、底涂、脂肪族聚氨酯面層、搭接專用粘結(jié)劑的檢驗(yàn)項(xiàng)目和檢驗(yàn)頻次按《客運(yùn)專線鐵路橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防水層暫行技術(shù)條件》(科技基［2009］117號(hào))表6.1要求執(zhí)行。

(3)施工過程中要加強(qiáng)底涂質(zhì)量控制，以及外觀、厚度檢查，并按照規(guī)范要求進(jìn)行粘結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)和不透水性檢測(cè)，以確保施工質(zhì)量滿足規(guī)范要求。

5 人員培訓(xùn)

由于噴涂聚脲防水材料在我國是新材料、歷史短、技術(shù)新、經(jīng)驗(yàn)少，且滬杭高速鐵路項(xiàng)目幾乎同時(shí)施工、規(guī)模大、工期緊、氣候條件復(fù)雜、施工組織難度大，而膜層的質(zhì)量不但與原料、配方、設(shè)備和施工人員技能緊密相關(guān)，更重要的是基層處理質(zhì)量的好壞、施工環(huán)境把握是否準(zhǔn)確、施工過程監(jiān)管是否到位是決定因素。因此，所有施工人員、項(xiàng)目經(jīng)理、項(xiàng)目總監(jiān)、監(jiān)理人員、管理者在上崗之前應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格的專業(yè)培訓(xùn)，學(xué)習(xí)聚脲基礎(chǔ)知識(shí)、材料標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)技術(shù);噴涂設(shè)備工作原理、操作規(guī)程、維修保養(yǎng)、故障及排除;施工規(guī)程、基層處理技術(shù)、細(xì)部節(jié)點(diǎn)處理技術(shù)、修補(bǔ)技術(shù)、界面處理技術(shù)、安全防護(hù)知識(shí);實(shí)操噴槍噴涂、實(shí)操拋丸機(jī)等等，掌握施工技巧。滬杭鐵路客運(yùn)專線股份有限公司分不同層次舉辦了3次聚脲防水技術(shù)培訓(xùn)班，培訓(xùn)人員達(dá)950人次，培訓(xùn)至施工作業(yè)層、監(jiān)理員，以使工程質(zhì)量“零缺陷”。

6 結(jié)論和建議

(1)注重機(jī)械化施工。機(jī)械化施工速度快、效率高、噴涂均勻、厚度一致，噴涂質(zhì)量不再取決于作業(yè)人員的技能、經(jīng)驗(yàn)、體力、責(zé)任心，可以大幅度減少人為因素導(dǎo)致的質(zhì)量缺陷，且節(jié)省成本、提高質(zhì)量。

(2)注重駐廠監(jiān)造工作。確保防水材料生產(chǎn)廠家提供的防水材料為合格純聚脲產(chǎn)品，生產(chǎn)所用的原料、生產(chǎn)工藝和各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足招標(biāo)文件、設(shè)計(jì)文件的要求。

經(jīng)過一段時(shí)間以來的橋面防水施工，總體施工進(jìn)度和質(zhì)量滿足滬杭高速鐵路的建設(shè)需求。由于聚脲防水層施工對(duì)環(huán)境條件的要求較為嚴(yán)格，尤其是濕度的要求，造成在冬雨季施工時(shí)，需要在橋上搭設(shè)防雨棚、增設(shè)加熱設(shè)備等，給施工速度帶來較大影響，且增加了施工成本。因此，對(duì)聚脲防水涂料的施工性能有待進(jìn)一步研究，使其適應(yīng)性更加廣泛，以滿足各種環(huán)境條件下的施工需要。

［1］望雪林，柯萬春.聚脲防水涂料在京津城際軌道交通工程中的應(yīng)用［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2007(12):60-62.

［2］中華人民共和國鐵道部.鐵科技基［2009］117號(hào) 客運(yùn)專線鐵路橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防水層暫行技術(shù)條件［S］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［3］徐黔峰.京滬高速鐵路橋面噴涂聚脲防水層技術(shù)的應(yīng)用［J］.鐵道建筑技術(shù)，2010(11):28-31.

［4］趙年軍.淺談京滬高速鐵路混凝土橋面噴涂聚脲防水層施工技術(shù)［J］.黑龍江科技信息，2010(12):223.

［5］王 勇，鄭家玉.噴涂聚脲防水涂料在京滬高速鐵路橋面的施工與應(yīng)用［J］.中國建筑防水，2010(24).

［6］周立明.CRTSⅡ型板式無砟軌道底座板聚脲防水層施工［J］.中小企業(yè)管理與科技(上旬刊)，2010(5).

［7］阮和章.京滬高速鐵路橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防水層施工［J］.中國建筑防水，2010(10).