聚天門冬氨酸酯脲防水涂料在橋梁橋面防水工程中的應(yīng)用

                 廣州市金鉑爾化工有限公司   張余英

摘要：成渝高速改造工程項(xiàng)目作為成都市市政重點(diǎn)工程，施工內(nèi)容涉及面廣，如橋梁、BRT高架橋、下穿隧道、管廊、暗渠、給排水、人行天橋等。為保證施工質(zhì)量，確保結(jié)構(gòu)耐久性，以及嘗試新工藝，決定選用高強(qiáng)度、高耐磨性、高延伸率、高粘結(jié)力、耐紫外線能力強(qiáng)、抗腐蝕性強(qiáng)、施工便捷的無(wú)溶劑可手工刷涂的聚天門冬氨酸酯脲彈性體防水涂料。

關(guān)鍵詞：   聚天門冬氨酸酯脲   防水涂料  手工刷涂  橋梁工程   鋼筋銹蝕   成渝高速入城段改造工程

1、工程概況

成渝高速入城段改造工程位于成都市東部，呈東西走向，橫跨成華區(qū)、龍泉驛區(qū)，西起三環(huán)路成渝立交，東至成渝高速收費(fèi)站，總長(zhǎng)約4.18Km。

主要工程內(nèi)容包括成渝輔道工程、快速公交、三環(huán)成渝立交、東洪路下穿隧道、洪河大道立交、玉石一路隧道以及道路橋梁工程相關(guān)的交安、照明、綠化、管線、智能交通、快速公交、既有管線遷改及舊橋拆除工程等。其中大小橋梁共計(jì)30座，其中快速公交通道全長(zhǎng)2698.2m，成渝高速主線橋361m、洪河大道主線橋991m、洪河大道立交處設(shè)置成渝高速輔道橋，左右幅全長(zhǎng)606m。三環(huán)成渝立交和河大道立交匝道橋各7座匝道橋，成渝高速上跨人行天橋6座及BRT終點(diǎn)處人行天橋。

2、橋梁鋼筋銹蝕危害方面

2.1 鋼筋銹蝕影響結(jié)構(gòu)耐久性。在橋梁混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋在水泥水化時(shí)生成強(qiáng)堿性介質(zhì)(PH值在13-14之間），容易形成鈍化膜，可以抑制鋼筋銹蝕，因此在一般情況下鋼筋受到周圍混凝土保護(hù)并不產(chǎn)生銹蝕。但混凝土由水泥砂漿和級(jí)配骨料組成的多孔體，在自身應(yīng)力和荷載作用下，橋面混凝土易產(chǎn)生裂紋，若水順裂紋流入，則鋼筋會(huì)發(fā)生銹蝕。

2.2 鋼筋銹蝕后的經(jīng)濟(jì)損失。美國(guó)學(xué)者Sitter曾今提出過(guò)“五倍定律”，即：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)新建鋼筋項(xiàng)目在鋼筋保護(hù)方面每節(jié)省1美元，就意味著發(fā)現(xiàn)鋼筋銹蝕時(shí)采取措施將追加5美元。據(jù)美國(guó)公路戰(zhàn)略研究研究項(xiàng)目（SHRP）報(bào)告統(tǒng)計(jì)，1986年，美國(guó)修復(fù)因鋼筋銹蝕引起的橋梁損壞所產(chǎn)生費(fèi)用共計(jì)200億美元，而這種費(fèi)用還以每年5億美元的速度遞增。

3、橋面防水選擇依據(jù)

    橋面防水材料選擇需要對(duì)橋面形成有效保護(hù)，同時(shí)也需要在實(shí)際施工過(guò)程或使用過(guò)程中保持保護(hù)性能。終選擇雙組份手工刷涂聚脲防水涂料，該涂料采用聚天門冬氨酸酯為主體樹(shù)脂。聚天門冬氨酸酯脲防水涂料是近年來(lái)發(fā)展的一種新型脂肪族、慢反應(yīng)、高性能、環(huán)保無(wú)溶劑的防水涂層材料，被稱為第三代聚脲。

3.1確保良好的不透水性。保護(hù)橋面不被腐蝕是保證橋梁功能的首要問(wèn)題。該涂料分子結(jié)構(gòu)高度交聯(lián)，涂層致密。無(wú)孔的表面和優(yōu)異的水解穩(wěn)定性使系統(tǒng)成為一種防腐蝕的有效屏障。同時(shí)有高度的水汽屏蔽功能和耐水性，以及優(yōu)異的防腐蝕性能。水汽滲透率低，有效的防止潮氣與混凝土橋面相接觸。吸水率低，連續(xù)浸泡7天后的吸水率小于1%。可以對(duì)橋面結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效保護(hù)

3.2確保有足夠的耐久性。 該材料耐候性能優(yōu)異，可通過(guò)4000h的QUV人工加速老化試驗(yàn)；防水性好：伸長(zhǎng)率300-500%，強(qiáng)度在6-25MPa可調(diào)；涂膜耐紫外線好，彈性涂膜耐QUV1000-3000h，剛性涂膜耐QUV4000h，僅次于氟碳涂料；耐腐蝕性好：耐10%H2SO4，10%NaOH長(zhǎng)期浸泡240小時(shí)防水涂層不損壞。

3.3確保與橋面混凝土及瀝青鋪裝層有足夠粘接力。在橋面鋪裝設(shè)計(jì)中，防水層與橋面板混凝土基面及與瀝青砂漿面層之間的粘接性能至關(guān)重要。經(jīng)試驗(yàn)，聚天門冬氨酸酯脲防水涂層對(duì)混凝土基面附著力通常能達(dá)到3.0-4.5MPa，遠(yuǎn)大于混凝土自身的自聚強(qiáng)度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于規(guī)范《噴涂聚脲防水工程技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 200-2010）中要求的≥2.5MPa。同時(shí)與表面的瀝青材料有良好的配套性能。

3.4確保有良好的耐高溫、低溫性能。橋面由于處于四季氣候環(huán)境，橋面防水體系性能必須能夠在大的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。聚天門冬氨酸酯脲防水材料在溫度為-40℃時(shí)，通過(guò)了直徑為3.2mm的軸360度的彎曲實(shí)驗(yàn)；抗高溫性：該防水涂層承受180℃高溫?zé)o損壞。

3.5確保抵抗橋面變形能力。這種材料的高斷裂伸長(zhǎng)率，使其具有超強(qiáng)的柔韌性和抗沖擊性。在溫度為-40℃到180℃之間，可以拉住0.6mm寬的混凝土裂縫而不會(huì)發(fā)生斷裂。

3.6確保良好的抗施工損傷性能。橋面防水在瀝青層施工時(shí)，有重車對(duì)防水涂層進(jìn)行不均勻碾壓，這些就要求橋面防水層有足夠的耐沖擊和耐磨耗的力學(xué)性能。聚天門冬氨酸酯脲涂層系統(tǒng)具有優(yōu)異的耐磨性，涂膜磨耗損失≤40mg（1000g/500r)，抗沖擊強(qiáng)度≥100kg.cm,能夠抵抗施工損傷。

3.7確保良好施工性能。聚天門冬氨酸酯脲主體樹(shù)脂中的氨基是仲氨基，處于冠狀空間位阻環(huán)境，在與異氰酸酯-NCO基團(tuán)反應(yīng)時(shí)，活性大大降低，因而大大延長(zhǎng)了施工時(shí)間（見(jiàn)下圖），可以手工刷涂施工。該刷涂聚脲克服了傳統(tǒng)噴涂聚脲由于反應(yīng)速度過(guò)快，需要的高溫、高壓設(shè)備施工的弊端，可以按常規(guī)涂裝方法施工，能夠一勞永逸地解決防水施工中的疑難問(wèn)題，其特點(diǎn)是：雙組分，環(huán)保高固含，現(xiàn)場(chǎng)即配即用，施工方便靈活，可采用手刷、輥涂、刮涂。

  A組份      +    B組份    =  聚天門冬氨酸酯脲高分子化合物

3、橋面防水層設(shè)計(jì)方案：橋面鋪裝面層為4cm高粘彈改性瀝青混凝土SMA-13 +5cmSBS改性瀝青混凝土AC-16C，下設(shè)聚天門冬氨酸酯脲柔性防水層1.0mm+10cm厚0混凝土調(diào)平現(xiàn)澆層(混凝土抗?jié)B等級(jí)為P6)。調(diào)平現(xiàn)澆層內(nèi)摻入水泥混凝土用短切玄武巖纖維，以提高結(jié)構(gòu)自防水性能。

                          表1.

橋面防水等級(jí)為I級(jí)，防水層采用聚天門冬氨酸酯脲柔性防水涂料，涂料厚度不小于1.0mm。，防水涂料應(yīng)滿足《城市橋梁橋面防水工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ 139-2010）、《道橋用防水涂料》(JC/T 975-2005)中涂料各項(xiàng)性能指標(biāo)要求。

涂料還需同時(shí)滿足涂料應(yīng)用性能指標(biāo)：熱碾壓后抗?jié)B性0.1MPa，30min不透水，接縫變形能力為10000次循環(huán)無(wú)破壞。

防水涂料施工應(yīng)在基層混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%以上時(shí)，方可進(jìn)行，基層混凝土的含水率應(yīng)小于4%。基層混凝土表面粗糙度處理宜采用拋丸打磨，表面浮灰應(yīng)清理干凈，并不應(yīng)有雜物、油類物質(zhì)。基層平整度應(yīng)不大于1.67mm/m。

防水涂層與瀝青混凝土間設(shè)置過(guò)渡界面層，以便起到隔離效果和利于防水層與瀝青面層有效粘接。過(guò)渡界面層材料可以選擇細(xì)砂，細(xì)砂粒徑以0.7mm-1.0mm為宜，且應(yīng)采用過(guò)量鋪撒后去除浮砂的方法施工。

防水層材料除應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件的技術(shù)要求外，還應(yīng)由具有檢測(cè)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)檢測(cè)合格后方可使用。

4、橋面防水層的施工

   4.1基礎(chǔ)處理：基層表面采用拋丸打磨，清理干凈表面浮灰，不應(yīng)有雜物、油類物質(zhì)。基層平整度應(yīng)不大于1.67mm/m。

 4.2 涂覆底漆：刷涂高滲透環(huán)氧底漆：準(zhǔn)確稱取A、B組份，按A組份（油漆）：B組份（固化劑）=5:1（質(zhì)量比）混合，攪拌均勻。消泡和熟化5min，滾涂于處理完的混凝土基面上，30min內(nèi)用完。刷涂完畢后6h后檢查涂膜是否有缺陷，及時(shí)補(bǔ)刷。底漆施工18-24h后可刷涂聚脲面漆

      高滲透底漆用量0.2-0.3kg/m2

   4.3.刷涂聚天門冬氨酸酯脲防水涂料：采用廣州市金鉑爾化工有限公司生產(chǎn)的T107雙組份刷涂聚脲。使用時(shí)配制T107刷涂型聚脲，準(zhǔn)確稱取A、B組份，按A組份（油漆）：B組份（固化劑）=1:1（質(zhì)量比）混合，攪拌均勻。消泡和熟化5min，刷涂或滾涂于底漆涂層上，30min內(nèi)用完。刷涂完畢后6-8h后檢查涂膜是否有缺陷，及時(shí)補(bǔ)刷。第二天可涂刷第二道聚脲防水層，達(dá)到規(guī)定的厚度。后一道聚脲施工的同時(shí)，還要進(jìn)行拋沙處理，以增加防水層表面的粗糙度，利于和后續(xù)工序的瀝青砂漿層的結(jié)合。施工2天后可檢測(cè)附著力，一般能達(dá)到3.5MPa的拉拔強(qiáng)度。之后進(jìn)行下一道工序。

       T107刷涂聚脲涂料用量0.8-1.5kg/m2，厚度0.6-1.2mm     

T107 聚天門冬氨酸酯脲防水涂料主要技術(shù)指標(biāo)：

涂刷底漆層

涂刷聚脲防水層

涂刷聚脲防水層

拋沙層

鋪裝瀝青砂漿層

6、結(jié)論

    聚天門冬氨酸酯脲作為第三代聚脲防水材料，具備防水卷材的所有優(yōu)良性能，并且形成的涂膜不竄水、與基材粘結(jié)力強(qiáng)、耐候性好，是當(dāng)前綜合性能的防水材料。但該防水材料目前由于缺少建材行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)均參照噴涂聚脲等相關(guān)規(guī)范。目前成渝高速入城段改造工程項(xiàng)目在該產(chǎn)品使用方面已經(jīng)初見(jiàn)成效，目前已成功涂裝了200000m²，我們將繼續(xù)對(duì)使用效果進(jìn)行長(zhǎng)期觀察，為該類防水材料使用積累經(jīng)驗(yàn)。

《城市橋梁橋面防水工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ l39-2010）

《道橋用防水涂料》（JC/T975—2005）