哈大线桥梁路基混凝土冻融防护试验工程施工方案

哈大客专桥梁路基混凝土防护工程现场试验施工方案中国铁道科学研究院金属及化学研究所2013年6月汇报提纲1、试验工程概况 2、病害类型及程度 3、混凝土防护及防水涂料的研发及应用情况 4、主要材料的技术要求 5、修补及防护方案 6、密封胶施工技术要求 7、密封胶施工质量检查 8、涂层施工技术要求 9、涂层施工质量检查 10、工程数量 11、机械设备 12、施工组织 13、施工进度 14、施工管理、安全、卫生和环境保护措施 1、试验工程概况

哈大客专作为世界上第一条严寒地区高速铁路，自去年12月1日开通以来，经历了50年一遇的极寒天气和较大风雪的考验，经历了繁忙春运工作的检验，运营安全平稳，工程质量得到了检验，社会反映良好。但是，在运营过程中也发现了部分桥梁和路基保护层混凝土出现冻融问题，存在一定的安全隐患。为此，公司领导高度重视，多次组织路局、设计及科研单位召开专题会议，分析问题原因、研究解决方案、部署工作安排。通过工作调研，公司初步选定相应防护材料进行工程试点试验，通过哈大客专工程实体验证后再全线推广。2、病害类型及程度桥面保护层设计为6cm现浇C30纤维混凝土，路基段保护层设计为10cm现浇C30纤维混凝土，由于抗冻融性能不足，在极寒天气和较大风雪的共同作用下，均出现了不同程度的冻融病害，病害的表现形式主要有：粉化、开裂、剥离和强度下降等。病害修补前必须先对试验区段的保护层混凝土冻融情况进行调研，并针对不同的病害类型采取相应的修补及防护方案。针对混凝土粉化、开裂、剥离病害的严重程度，修补时将采用相应的处理措施。针对保护层混凝土强度下降，可将病害程度分为三级，Ⅰ级为保护层混凝土强度大于C30，Ⅱ级为保护层混凝土强度大于C20，Ⅲ级为保护层混凝土强度大于C10。针对不同的病害等级，修补时将采用不同的基面处理方案。2、病害类型及程度2、病害类型及程度2、病害类型及程度2、病害类型及程度3、混凝土防护及防水涂料的研发及应用情况2005年初，青藏公司与铁科院金化所等签订了“青藏铁路32m后张梁沿管道裂缝修补材料试验研究”课题研究协议，随后该课题列入铁道部计划项目。2006年3月10日，通过铁道部科技司组织的课题评审。会后，铁科院牵头编制了《青藏铁路后张梁耐久性防护工程技术规程（暂行）》和《青藏铁路后张梁耐久性防护工程施工质量验收暂行规程》，并分别通过部科技司和建设司组织的专家评审。随后青藏公司组织了青藏线混凝土梁防护施工。2009年8月铁科院对对试验梁及正式施工的梁体运营3至4年后的实际情况进行了考察，梁体涂层外观完整并且仍有一定的光泽，涂层没有出现粉化、龟裂、剥落等现象，梁体修补过的地方没有再出现新的裂纹。3.1青藏线混凝土梁防护涂料研究及应用情况

3、混凝土防护及防水涂料的研发及应用情况3、混凝土防护及防水涂料的研发及应用情况青藏线混凝土桥梁的耐久性防护施工后的实际使用效果证明了柔性氟碳漆用于混凝土结构耐久性防护的可行性。由于柔性氟碳漆成本较高，且内陆地区不存在类似于青藏线的强紫外环境，所以2009年哈大线轨道板出现裂缝后，我们在《青藏铁路32m后张梁耐久性防护涂装技术》研究的基础上，研发一种具有类似功能的柔性聚氨酯涂料。并依据哈大线的工程特点及哈大公司的具体要求，参与制定了《哈大客运专线CRTSⅠ型板式无砟轨道混凝土轨道板用封闭涂层暂行技术条件》，并负责涂料的质量检测。2010年底轨道板的封边涂装已全部完成，到目前涂层质量良好。3.2哈大线轨道板封边涂料研究及应用情况

3、混凝土防护及防水涂料的研发及应用情况3.2哈大线轨道板封边涂料研究及应用情况

3、混凝土防护及防水涂料的研发及应用情况2011年针对沪杭线聚脲防水层出现的病害情况，上海局杭州工务段、铁科院金化所和北京博瑞众诚公司合作承担了上海局课题“高速铁路桥面聚氨酯防水体系及聚脲防水层病害整治技术研究”。2012年9月4日通过上海铁路局总工程师室组织的技术验收，验收意见认为，聚氨酯（PPU）防水体系中的防水层包括找平层、底涂层和面涂层。具有涂层薄，层间附着力（特别是潮湿基面上）强等特点，其面涂层所采用的脂肪族柔性聚氨酯面漆，综合物理力学性能较好，耐紫外老化性能达3000h以上。同时具有施工工艺简单、施工质量可靠、对基面的适应性好、综合成本低等特点，可用于新建高铁桥面防水和运营高铁防水层病害整治。目前实际应用情况，沪杭线病害修补1孔，杭甬线新建防水2孔，杭长线新建防水2孔，应用情况良好。3.3高铁桥面防水及病害修补涂料研究及应用情况

确定修补范围，对出现剥离、龟裂、严重黄变及附着力不足的聚脲防水层桥面，进行修补；基面清理，使用手工或机械设备清除桥面的聚脲防水层；基面修补，对于清理后暴露的混凝土基面裂缝、孔洞、蜂窝、麻面、酥松等应按有关规范进行清除，并使用溶剂型环氧腻子或水性环氧砂浆找平层修补；潮湿基面的处理，对于潮湿基面，先喷涂1mm厚水性环氧找平层，48h后可涂底涂；喷底涂，对于含水率低于7%的混凝土基面，可直接喷涂或辊涂底涂；喷面涂，对于清理后附着力良好的的环氧底涂，经打毛后可直接喷涂或辊涂面涂；面涂构成，面涂由底面涂和表面涂构成，底面涂的干膜厚度≥400μm，表面涂的厚度≥200μm。3.4沪杭高铁现场修补试验情况-修补方案3、混凝土防护及防水涂料的研发及应用情况3、混凝土防护及防水涂料的研发及应用情况3.4沪杭高铁现场修补试验情况-基面清理情况3、混凝土防护及防水涂料的研发及应用情况3.4沪杭高铁现场修补试验情况-基面清理情况3、混凝土防护及防水涂料的研发及应用情况3.4沪杭高铁现场修补试验情况-修补施工情况3、混凝土防护及防水涂料的研发及应用情况试验完成后，2012年4月9～10日上桥进行检查及附着力测试。测试工作委托国家建筑材料测试中心进行。检测结果表明，涂层外观整体表面平整，无剥离、开裂、黄变等病害。18个测点中有14个测点的附着力≥2.5MPa、4个测点不足2.5MPa，2个为原有聚脲层底漆处断裂，另2个为基材断裂。3.4沪杭高铁现场修补试验情况-试验结果3、混凝土防护及防水涂料的研发及应用情况4、主要材料的技术要求封闭漆技术要求序号项目技术指标1不挥发物含量≥20%，≤30%2细度μm≤203干燥时间表干h≤2实干h≤244附着力MPa≥3.0或混凝土基面破坏4、主要材料的技术要求薄涂型改性聚氨酯防水漆技术要求序号项目PPU-M1PPU-M21流出时间(6号杯)，s30～6030～602不挥发物含量≥65%≥60%3细度，μm≤50≤304适用期，min≥15≥155干燥时间，h表干≤2≤2实干≤24≤246外观均匀一致均匀一致7拉伸强度，MPa≥10≥78断裂延伸率≥150%≥70%9低温柔性(-35℃)，mm≤2≤24、主要材料的技术要求薄涂型改性聚氨酯防护层综合技术要求1外观涂层均匀、无色差、无流挂、无斑点、不起泡、不龟裂、不剥落2附着力,MPa≥2.5或基材破坏3耐温变性（5个循环）防水层无破坏4耐碱性（饱和Ca(OH）2，10d）不起泡、不龟裂、不剥落5耐盐雾试验（1000h）不起泡、不龟裂、不剥落6耐紫外老化性（1000h）无明显变色，无粉化7耐紫外老化性（3000h）无明显变色，无龟裂，无剥落8不透水性（防水层厚度600μm~700μm，0.3MPa，24h）不透水4、主要材料的技术要求密封胶的技术要求序号项目技术指标50LM25LM1流动性下垂度（N型）/mm垂直≤3水平≤无变形流平性（S型）光滑平整2表干时间/h≤83挤出性1/(ml/min)≥804适用期2/h≥0.55弹性恢复率/%≥定伸150%时定伸100%时806拉伸粘结性拉伸模量/MPa23℃≤0.4-40℃≤2.5拉伸强度/MPa23℃≥0.2-40℃≤3.0破坏伸长率/%23℃≥300-40℃≥1504、主要材料的技术要求7定伸粘结性定伸150%时定伸100%时无破坏8浸水后定伸粘结性定伸150%时定伸100%时无破坏9-40℃冻融循环定伸粘结性定伸100%时定伸50%时无破坏10冷拉-热压后粘结性拉伸压缩率±50%拉伸压缩率±25%无破坏11热处理后定伸粘结性定伸150%时定伸100%时无破坏12质量损失/%≤813热处理后硬度变化/邵氏≤1014-40℃下振动疲劳粘接性定伸75%时定伸37.5%时无破坏15紫外老化后定伸粘接性定伸150%时定伸100%时无破坏注1：挤出性仅适用于单组分胶。注2：适用期仅适用于多组分胶。4、主要材料的技术要求几种主要性能的试验方法：耐温变性测定在150×75的水泥样板上，按现场施工工艺依次涂装封闭漆、PPU-M1和PPU-M2，干燥7d后做耐温变性试验。60℃热烘2h，室温下水中浸泡6h，-40℃冷冻16h，为一个循环。

4、主要材料的技术要求几种主要性能的试验方法：-40℃冻融循环定伸粘结性

将处理后的试件放入23℃±2℃的蒸馏水中浸泡2d后，开始-40℃冻融循环定伸粘结性试验。第1天：先将试样放入23℃±2℃的有水容器中，恒温3h，然后取出擦干，放入-40℃±2℃的低温箱内，3h后在试验机上于相同温度下以(5～6)mm/min的拉伸速度拉伸至表1规定的宽度，然后用相应尺寸的定位垫块保持试样宽度并在相同温度条件下保持16h，检查试样粘结或内聚破坏情况，试件“破坏”的检查方法同5.9。第2天～第20天：重复第1天的试验。4、主要材料的技术要求几种主要性能的试验方法：-40℃下振动疲劳粘结性

按GB/T13477.10的A法处理后，将试件装入低温振动粘接试验机，将试件仓环境温度调至-40℃±2℃，并保持3h，然后将试件拉伸至密封胶标称拉伸位移量的1.5倍，并开始振动。振动频率30Hz，振幅±0.5mm，振动次数2000万次。试验结束后，密封胶在表面任何位置，如果粘结或内聚破坏深度超过4mm，则试件为“破坏”。三个试件中有两个试件“破坏”，则试验评定为“破坏”，若只有一个试件“破坏”，则试验评定为“合格”。底涂材料的性能试验-几种底漆的性能测试

4、主要材料的技术要求底涂材料的性能试验-几种底漆的性能测试

4、主要材料的技术要求底涂材料的性能试验-几种底漆的性能测试

4、主要材料的技术要求底涂材料的性能试验-几种底漆的性能测试

4、主要材料的技术要求面涂材料的性能试验4、主要材料的技术要求面涂材料的性能试验-耐紫外老化性能4、主要材料的技术要求面涂材料的性能试验-耐紫外老化性能紫外老化1000h后涂层状态

4、主要材料的技术要求面涂材料的性能试验-耐紫外老化性能紫外老化3000h后涂层状态

4、主要材料的技术要求-40℃下振动疲劳粘结性试验4、主要材料的技术要求-40℃下振动疲劳粘结性试验4、主要材料的技术要求5、修补及防护方案防护涂层施工前，必须彻底清除混凝土保护层中的粉化层、浮浆层及剥离、酥松部分；防护涂层的基本构成为：底漆+底面漆+表面漆。底漆无厚度要求，应具有良好的渗透性、耐碱性，与混凝土基面及面涂具有良好的附着力。底面漆的干膜厚度≥400μm，表面漆的干膜厚度≥200μm。面漆应与底漆具有良好的附着力，具有较高的力学性能、表面漆由脂肪族聚氨酯构成，具有良好的防腐和耐紫外老化性能；保护层混凝土强度大于C30时；保护层混凝土强度大于C20，清理后平整、密实、无麻面时，直接涂装防护涂层，涂层结构见图1、图4；5、修补及防护方案混凝土表面漆200μm底面漆400μm底漆5、修补及防护方案保护层混凝土强度大于C30，基面潮湿时；保护层混凝土强度大于C20，清理后存在较大面积的麻面时，或基面潮湿时，先施工找平层，再涂装防护涂层。找平层由水性环氧和P.O.42.5水泥配合而成，厚度为1～2mm。找平层主要起封孔、找平及对基面水份的封闭作用，与混凝土基面（含潮湿基面）及底漆具有良好的附着力，涂层结构见图2；保护层混凝土强度小于C20、大于C10时，先施工补强层，再涂装防护涂层。补强层可由高渗透性树脂渗入混凝土中构成，也可由特制的聚合物砂浆构成，厚度为2～4mm，主要起补强作用，与混凝土基面及底漆具有良好的附着力，涂层结构见图3；保护层混凝土中存在裂缝时，应进行修补后，再涂装防护涂层。裂缝宽度小于0.2mm时，可采用水性环氧封闭漆或溶剂型环氧封闭漆进行3次以上刷涂，让浆液自然渗入裂缝中，至裂缝不再吸收浆液为止。裂缝宽度大于0.2mm时，则先沿裂缝切出V型槽，然后用聚合物砂浆堵塞修补5、修补及防护方案混凝土表面漆200μm底面漆400μm底漆找平层5、修补及防护方案混凝土表面漆200μm底面漆400μm底漆补强层5、修补及防护方案5、修补及防护方案桥梁段上，防护涂层在板间混凝土保护层与底座板间的转角部位过渡时，先安装三角型背衬