[工作精品论文]聚脲防水层施工质量通病及防治方法

中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集高速铁路聚脲防水层施工质量通病及防治措施曹亚成（中交四航局二公司京沪高铁项目部广东广州510300）摘要结合京沪高速铁路CRTSII型板式无砟轨道下聚脲防水层施工经验，从聚脲防水层质量检验的四个方面（表观质量、厚度、不透水性和粘结强度）总结施工中容易出现的质量通病。通过分析出现质量通病的原因，根据现场作业水平提出简单易行的防治方法，为以后的聚脲防水层施工提供参考。关键词高速铁路聚脲防水层质量通病防治1概况上海嘉定制梁厂承担京沪高速铁路DK128498206DK130058604、DK1301096550DK130112665，全长15634KM范围内的防水层施工，其中轨道板底座范围内采用2MM厚（纯）聚脲防水涂料；底座板以外采用18MM厚（纯）聚脲防水涂料02MM厚脂肪族聚氨酯面层，详细构造见图1和图2。从2009年10月18日进行试验段施工开始到2010年5月10日轨道板底座下防水层施工任务全部，经历了冬季施工和雨季施工的严峻考验。图1底座板下防水层构造图2底座板以外防水层构造2聚脲防水的特点喷涂聚脲涂料（SPRAYPOLYUREAELASTOMER）是近10年来继高固体化涂料、水性涂料、光固化涂料、粉末涂料等低（无）污染涂料之后，为适应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染、高安全、无毒的绿色环保涂料。它具有固化快，对温度、湿气容忍度大，施工周期短，物化性能优异等显著特点，已经被广泛用于混凝土、钢材等表面的防水、防腐、抗冲击、耐老化等领域。喷涂聚脲（俗称纯聚脲）是由异氰酸酯组份（简称A组份）与氨基化合物组份（简称B组份）反应生成的一种弹性体物质（国内俗称纯聚脲）。纯聚脲对环境的适应性较强，适合于复杂气候、环境的施工。3京沪高铁聚脲防水层施工流程喷涂聚脲防水层喷涂聚脲弹性防水层作为客运专线铁路桥面的防水材料主要分为以下施工工艺基层处理施工（含必要的修补）、底涂施工、喷涂聚脲防水涂料施工、脂肪族聚氨酯面层施工、验收、修补。具体见图3。作者简介曹亚成（1984），男，江苏建湖人，助理工程师，现从事铁路施工。292中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集施工准备图3聚脲防水层施工工艺4聚脲防水层质量通病及其原因由客运专线铁路桥面防水材料施工工艺可以看出，聚脲防水层施工质量受到各工序施工质量的影响，因此在聚脲防水层各施工环节中需严格控制才能保证其质量符合要求。结合规范中聚脲防水层质量检验的四个方面（客运专线铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件117号文），聚脲防水层主要的质量通病有41表观质量差规范中要求聚脲防水层施工保证其表面平整、无流挂、无针孔、无起泡、无空鼓、无开裂、无异物混入。其中表面不平整、出现流挂和异物混入的情况主要是由于施工准备不足和基层处理不好。冬季施工中如果原材料现场存储未能做好保温措施，A、B过于粘稠混合不好容易使喷枪堵塞，导致流挂现象。表观质量中最常见的质量通病是针孔、起泡和空鼓。411针孔针孔是喷涂聚脲施工中比较常见的现象，主要是由于基层表面存在大量孔洞，空气或潮气被封闭在所要施工的混凝土底材上。施工中，反应热导致潮气或空气膨胀，在快速固化的涂层下面形成一定压力。如果在涂层固化之前气体会顶破涂层逸出，在已施工的涂层上形成很多小针孔，见图4。图4聚脲防水层出现较多针孔桥面基层处理抛丸底涂喷涂聚脲防水涂料脂肪族聚氨酯面层施工（暴露部分）不合格下一道工序合格修补不合格合格修补不合格合格修补不合格合格不合格修补修补合格293中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集针孔的修补相当的麻烦。一方面由于一般针孔直径较小且密集，修补工作量大。另一方面，手工聚脲修补料比较粘稠，固化时间长（56小时）；喷涂的聚脲又间接地增加了针孔的深度，使修补料更不容易渗入到针孔底部。当气温升高时气体膨胀还是会顶破涂层溢出，造成针孔修补失败。412起泡和空鼓起泡和空鼓也是聚脲施工中最常见的问题之一。鼓泡和空鼓现象又分两种情形。一种是由于在潮湿界面上喷涂聚脲。虽然当时可正常固化且附着良好，但受光照或受热后水分蒸发膨胀仍会导致鼓泡或空鼓；另一种情形是A、B料配比发生问题，下层的聚脲不固化、呈胶凝状，形成“两层皮”，当受光照或受热后也会出现起泡现象，见图5。图5聚脲防水层起泡，出现空鼓413阴影效应阴影效应是由于梁面未清理干净造成。当在一个方向施工时，快速固化的涂层会在渣子或者过喷形成的颗粒上快速固化，不能将其完全覆盖。在这些渣子的阴影处将产生涂层空白点，而这些地方将是涂层破坏的起点。在使用纤维混凝土的梁表面这种现象尤其明显。图5纤维混凝土喷涂后阴影效应严重414防水层卷边防水层卷边现象一般发生在侧向挡块、梁面加高台、剪力齿槽和梁端伸缩缝处。由于这四个位置存在凹槽或与周围存在高差，当防水层在此处未做收边处理时，重车（如运梁车）行走会将一部分的重力转化成对聚脲防水层的水平拉力，防水层承受不了此水平拉力而导致破坏。见图6。294中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集图6剪力齿槽未收边遭重物碾压破坏42不透水检测不合格规范要求在防水层上选定测试部位，清除灰尘，按透水仪底座大小涂抹一圈密封材料，将仪器底座安置并按紧。将水注入带有刻度的玻璃管内，至570MM高度为止，每30秒记录一次水位的高度，直至30分钟为止。每孔梁（或每32米）检测1处。由于聚脲防水层自身具有相当好的不透水性，造成不透水性检测不合格的主要原因就是部分针孔未封闭或者防水层出现开裂。造成防水层出现开裂也是由于原材料的质量或施工配比出现问题。43厚度不足或超厚规范要求喷涂完成后，用超声测厚仪检查涂层厚度，底座板下喷涂聚脲弹性防水层厚度20MM，其它区域18MM。轨道板下每间隔5米布设4个测点；其它区域每间隔5米布设4个测点，即轨道板中间布设2个、左右防护墙各布1个。应结合现场粘接强度测试，用游标卡尺测量试验拔出锭子表面的聚脲防水层厚度。聚脲防水层厚度不足处将是整块防水层的薄弱环节，容易被碾压破坏；但是超厚又会使原材料消耗加大，增加施工成本，造成原材料浪费。根据现场施工的实际情况，运用自动喷涂设备施工可以保证喷涂的聚脲防水层厚度均匀，而采用人工喷涂施工容易在底座板区域中间出现超厚现象。44粘结强度达不到规范要求按照规范要求，在防水层施工7天后进行现场拉拔试验，每10孔梁（或每320米）随机抽取1孔（或连续的32米桥面）进行检测，每孔梁（或每32米）检测5处，测点均匀分布。5个测点拉拔强度均不得小于25MPA。由防水层构造图可以发现,防水层粘结强度其实包括两方面的粘结强度一是聚脲和底涂之间的粘结强度，与喷涂时环境的温湿度、表面清洁度和聚脲与底涂施工间隔有关；二是底涂和梁面基层的粘结强度。根据混凝土抗拉强度FT（MPA）与抗压强度FCUMPA的经验公式FT023FCU2/3可以计算当预制箱梁采用C50混凝土的抗拉强度为31MPA，规范要求的拉拔强度已经达到混凝土抗拉强度的80。考虑到混凝土表面碳化和表层浮浆对混凝土强度的影响，实际施工中如果梁面平整度合格而未进行打磨的梁面其表面强度回弹检测强度值只有C40左右，换算后的混凝土抗拉强度只有27MPA，已接近规范要求的最低值。而有时实际检测过程中出现拉拔强度远大于25MPA。主要是由于梁面基层处理较好，底涂选择得当。底涂液能够渗透进混凝土的毛细孔内，提高了混凝土的抗拉强度，增加了底涂和梁面基层的粘结力；另一方面是由于粘结强度检测设备的工作原理是测试出拉拔力，通过拉拔锭子的面积换算成拉拔强度。抛丸后混凝土与底涂接触表面积增大，在同样的混凝土抗拉强度下，拉295中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集拔力将相应的增加。5防治措施为了使质量通病防治措施形成条理，以下防治措施是按照施工工序的先后顺序进行阐述。其中施工准备内容主要是针对底涂和聚脲喷涂前的准备工作，具体的防治措施如下51桥面基层桥面基层（包括防护墙根部）应平整、清洁、干燥。平整度需满足3MM/4M或2MM/1M的要求；混凝土表面有空鼓、松动、蜂窝麻面处应凿毛进行修补，修补用环氧砂浆或修补腻子；混凝土表面存在脱模剂和油污应采用洗涤剂进行清洗后吹干打磨至新鲜混凝土基面；平整度合格的梁面仍然需要用专用打磨机或角磨机对其表面打磨，去掉梁面表层的碳化层，保证底涂与梁面的粘结力。52抛丸抛丸后的梁面有效创面要大于95，粗糙度应符合CSP对照版中SP3SP4的要求。需要特别注意的是抛丸机两次行走搭接部分抛丸的质量，该部分容易漏抛或过抛；受抛丸机行走的限制，在抛丸机不能清理的区域（底座板两侧和死角处）需用角磨机清理，但应注意不得产生打磨沟痕；抛丸后的钢丸容易在被磁化的铁件附近，需用磁铁小车吸附后再人工清理干净；抛丸后出现的梁面质量缺陷需用专门的修补腻子修补。53底涂531底涂的选择底涂的选择应考虑与桥梁防水施工所处地域环境的气候条件确定，并且能够适用于潮湿基层。应具备与基层及聚脲涂层粘结力强、对混凝土基层渗透率高、封闭性能好、固化时间短，可在050范围内正常固化的性能要求。532底涂施工前的准备底涂施工前应保证梁面平整、清洁、抛丸后的缺陷已经得到处理，表面粗糙度应达到CSP对照版中SP3SP4的要求。在施工前需进行梁面基层含水率检测，保证含水率不大于7，剪力齿槽和侧向挡块容易积水的部位要采取烘干措施。底涂拌料区需用薄膜或塑料板支垫，严禁污染梁面。严格按照使用说明书要求准确称量，掺入的添加剂不会与底涂料发生反应，同时能够增大底涂液的流动性。根据聚脲防水层搭接长度的要求，底涂刮涂范围要多预留1520CM作为与后续防水层的搭接长度。533底涂施工涂刮涂前首先应确保施工温度（5以上）和湿度（低于75）符合要求，底涂施工最好采用人工刮涂，提高底涂对混凝土基层的渗透率。每平米底涂用量不宜低于04KG。一般底涂施工分两次进行，第一遍进行梁面的找平，暴露出针孔和阴影效应的缺陷，采用人工腻子修补和角磨机磨平的办法来处理。第一遍底涂表干后半小时进行第二遍底涂施工。如果未能在表干后及时进行聚脲喷涂，在下次聚脲喷涂前需进行第三遍底涂施工。底涂施工过程中应做好防护措施，防止无关人员踩踏和其他异物混入。54聚脲喷涂541施工准备（1）原材料检验和存储原材料进场后首先要进行质量检验，包括原材料检验、试验室检验和现场检验。产品检验合格后方能大规模投入现场施工。材料应在原装密封容器内储存或运输，环境温度为1040，应处于避光、通风良好、避高温、干燥，远离火源的环境，严禁雨淋。施工现296中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集场应备有保温设备和施工大棚等冬雨季施工物资，当冬季气温不满足存储要求时要不间断地对聚脲原材进行保温。（2）施工设备调试喷涂设备调试工作主要包括观察原材料配比是否正常和进行试喷作业。在启动设备之前首先检查A、B料的剩余情况，提前对B料进行搅拌（采用小型搅拌泵）30分钟以上，根据试喷情况，选择最佳的试喷效果。如果两边的压力差偏大（一般不超过34MPA），需要查找原因。通过调整温度或更换混合室的配件保持压力差在允许范围内。（现场实践表明，B料具有一定的腐蚀性，会软化混合室内的配件，导致B料出料口变粗，压力下降）。（3）对周围设施的防护底座板两侧的剪力齿槽和防护墙需用薄膜或土工布进行遮挡，既可以防止被聚脲污染，又方便了后续防水层的收边工序。542聚脲施工（1）温、湿度控制聚脲防水的施工温度宜在1035、相对湿度宜在75以下，以保持材料良好的性能。聚脲施工前应保证基层温度高于露点温度3，才能保证聚脲涂层的正常固化。雨天不得进行聚脲喷涂。（2）表观质量控制聚脲表观质量控制的重点在于减少针孔和鼓泡。其他表观质量问题比较容易在上道工序中解决。通过修补腻子封堵后针孔可以大大减少，部分遗留的针孔可以通过调整喷枪角度，改立喷为斜喷，可以有效地封堵针孔。由于聚脲喷涂时温度较高（6070），已将针孔内的气体加热膨胀，因此当针孔被封堵后正常升温（一般不超过40）不会发生空鼓的现象，不透水性检测不合格的问题也迎刃而解。由前面的分析可以知道引起鼓泡的主要原因是喷涂在潮湿基面或A、B料配比发生问题，这两个原因中比较难解决的是A、B料配比发生问题。配比问题不仅仅要关注A、B料在喷涂设备中能够按设计比例混合，还需要注意其他细节方面也会改变A、B料的配比。比如每次喷涂结束前在喷涂区域内关闭喷枪，可能会导致部分A料或B料预留在下次喷涂的梁面上；喷枪堵管后在喷涂区域修理；施工人员对A料或B料保管不当，部分原料污染了梁面未及时清理等。因此要细化喷涂过程中可能影响原料配比的因素，逐一解决，才能避免该质量缺陷的发生。（3）厚度控制虽然机械喷涂能够保证喷涂厚度的均匀，但是当自动喷涂机处在过坎（剪力齿槽和加高平台）和过沟（伸缩缝）时均会引起机械行走的偏位，部分边角处仍需要人工进行补喷。此外，机械喷涂机堵枪时维修比较困难，因此机械喷涂的施工效率不比人工喷涂高。为了克服人工喷涂底座板中间超厚的现象，可以改底座板半幅喷涂为全幅喷涂。（4）粘结强度保证粘结强度是聚脲质量检验中最重要的方面，防水层粘结强度不合格需要返工重做，因此非常有必要重视防水层的粘结强度。拉拔强度不合格的拉拔锭子中95都是底涂和基层脱离，所以控制的重点是底涂和基层的粘结强度，