其流程为:
5.3 桥面处理
5.3.1 混凝土桥面板质量应满足《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》或设计要求。
5.3.2 桥面(包括防护墙根部)应平整、清洁、干燥,不得有空鼓、松动、蜂窝麻面、浮碴、浮土、脱模剂和油污;表面强度达到规定要求。
5.3.3 桥面基层平整度应符合设计要求,其粗糙度应符合附录1中的SP3~SP4的规定。
5.3.4 桥面基层的含水率应低于7%,并进行必要的检测:底涂施工前,采用1m2的塑料薄膜铺在待测基面上,四周用胶带密封,3h~4h后掀开薄膜,观察薄膜及待测基层表面,如有水珠或基层颜色加深,则含水率较高,反之,含水率较低并视为合格。
5.3.5 基层处理设备
5.3.5.1 基层处理设备应采用具备同步清除浮浆及吸尘功能的、并带有驱动行走系统的自循环回收的抛丸设备,来进行桥面混凝土的基层处理。
5.3.5.2 桥面、防护墙根部局部混凝土找平处理时,可使用角磨机,不得出现明显凹凸,后期修补时应采用聚合物砂浆进行处理,桥面与防护墙根部应平滑过渡。
5.4 底涂施工
5.4.1 底涂的类型选择应根据桥梁结构所处环境的气候条件选择。
5.4.2 在底涂施工前应对混凝土表面进行处理,去除混凝土基层表面浮浆,松散颗粒,油污以及其他污染物,应保持混凝土表面清洁,干燥,平整度及表面粗糙度应达到5.3的要求。
5.4.3 底涂涂料应现配现用,严格按照使用说明书要求准确称量。
5.4.4 底涂施工一般采用辊涂工艺,边、角、沟、槽辅以刷涂施工。
5.5 喷涂聚脲防水涂料施工
5.5.1 应根据现场的气候、环境选择与之相适宜的(纯)聚脲或聚氨酯(脲)防水材料种类。
5.5.2 主要施工设备
为了有效控制喷涂防水体系的形成过程,喷涂施工设备必须具备如下基本要求:
物料输送平稳、计量精确、混合均匀、雾化良好、清洁方便。
5.5.3 辅助设备
施工辅助设备包括:空压机;冷冻式油水分离器;保温施工车; B料三节加长搅拌器; A料红色二口桶、B料蓝色三口桶;硅胶空气干燥过滤器;发电机等。
5.5.4 喷涂施工
5.5.4.1 喷涂聚脲防水涂料的施工,应以机械喷涂为主,人工喷涂为辅。
5.5.4.2 聚脲施工前应保证基层温度高于露点温度3℃。
5.5.4.3 先使用机械化设备对桥面平整部分进行喷涂。对机械喷涂不能达到的特殊部位进行人工喷涂。
5.5.4.4 施工前需将B料搅拌15分钟以上,并使之均匀。施工过程中应保持连续搅拌。
5.5.5 特殊部位处理
对桥面的防护墙、侧向挡块、泄水孔及裂缝等处应做特殊处理。
5.5.5.1 防护墙、侧向挡块的封边处理
防护墙的侧面应先使用角磨砂轮机打磨混凝土表面、进行平整度处理,清除浮浆和毛边,喷涂防水层后应保证根部封边质量,必要时辅以手工涂刷。
5.5.5.2 泄水孔的处理
泄水管内刷涂底涂约10cm深,然后手工向孔内壁喷涂聚脲防水材料;
5.5.5.3 混凝土面裂缝等残缺的处理
如桥面有明显裂缝或其他残缺,则应先对残缺进行修补,然后进行底涂施工、加强层和聚脲防水材料,如下图。
5.5.5.4 防水层收边处理
在桥面混凝土喷涂聚脲防水材料时应连续施工,在梁端处应施作收边处理,使用角磨机将聚脲喷涂层边缘修平。
5.6 脂肪族聚氨酯面层施工
5.6.1 第一道脂肪族聚氨酯面层宜在聚脲防水层施工完毕后6小时内完成,保证面层和聚脲防水层之间良好的粘结。
5.6.2 脂肪族聚氨酯面层施工前,应对相应区域聚脲防水层表面进行清洁处理,保证聚脲防水层表面干燥、无灰尘、油污和其他污染物;与聚脲防水层施工间隔时间超出规定时,应采用专用搭接粘结剂做预处理或现场做粘结拉拔试验后确定。
5.6.3 脂肪族聚氨酯面层施工可采用辊涂或喷涂工艺,边角沟槽辅以刷涂施工。
5.7 搭接施工
5.7.1 适用于桥面喷涂聚脲防水层两次施工间隔在6小时以上,需要搭接连接成一体的部位;第一次施工应预留出15~20cm的操作面同后续防水层进行可靠的搭接。
5.7.2 施工后续防水层前,应对已施工的防水层边缘20cm宽度内的涂层表面进行清洁处理,保证原有防水层表面清洁、干燥、无油污及其他污染物。
5.7.3 采用专用粘结处理剂对原有防水层表面15cm范围内做打磨处理,在4~24小时之内喷涂后续防水层,后续防水层与原有防水层搭接宽度至少10cm。
5.7.4 专用搭接粘结剂的性能指标应符合表4.4要求。
6. 质量检查
6.1 一般规定:
质量检查分为原材料检验、试验室检验、现场检验等方面。任何新选厂家,转厂生产、生产材料和工艺有变化、用户对产品质量有疑问或有要求时应按表6.2进行型式检验。
材料检验包括成膜后的物理性能检验和原材料检验。拟采用的原材料应按照现场采用的施工方法和环境条件进行制膜,明确采用的底涂、聚脲防水层涂料、面层的主要成分;成膜后的防水层性能指标应符合表4.1、表4.2、表4.3的规定;检验项目和检验频次按表6.3要求执行,各类产品应配套检验。
原材料检验项目应按附录4进行,检验频次按每批不大于20吨的同厂家、同品种、同批号来料进行,并随机现场抽检。
6.2 材料检查规则
喷涂聚脲防水涂料、基层处理底涂、脂肪族聚氨酯面层、搭接专用粘接剂的检验项目和检验频次按表6.2要求执行。
表6.2 喷涂聚脲弹性防水涂料、基层处理底涂\修补腻子\搭接专用粘接剂\检验项目和检验频次
序号
|
项目
|
进场检验项目频次
|
型式检验项目
|
1
|
喷涂聚脲防水涂料
|
(1)固体含量
|
√
|
每批不大于40吨,同厂家、同品种、同批号喷涂聚脲防水涂料,来料进行试喷制成试件
|
√
|
任何新选厂家;转厂生产、生产材料和工艺有变化、用户对产品质量有疑问或有要求时
|
(2)凝胶时间
|
√
|
√
|
(3)表干时间
|
√
|
√
|
(4)拉伸强度
|
√
|
√
|
(5)断裂伸长率
|
√
|
√
|
(6)撕裂强度
|
√
|
√
|
(7)低温弯折性
|
√
|
√
|
(8)不透水性
|
√
|
√
|
(9)加热伸缩率
|
|
√
|
(10)与基层粘结强度
|
干燥基层
|
√
|
√
|
潮湿基层
|
√
|
√
|
(11)与基层剥离强度
|
|
√
|
(12)吸水率
|
|
√
|
(13)硬度
|
√
|
√
|
(14)耐磨性
|
|
√
|
(15)耐冲击性
|
√
|
√
|
(16)
|
拉伸强度保持率
|
|
√
|
断裂伸长率保持率
|
|
√
|
低温弯折性
|
|
√
|
(17)耐酸、碱、盐、油侵蚀
|
拉伸强度保持率
|
|
√
|
断裂伸长率保持率
|
|
√
|
低温弯折性
|
|
√
|
(18)耐荧光紫外处理
|
拉伸强度保持率
|
|
√
|
断裂伸长率保持率
|
|
√
|
低温弯折性
|
|
√
|
(19)耐碱性
|
|
√
|
2
|
修补腻子
|
(20)外观质量
|
√
|
每批不大于15t检验一次
|
√
|
(21)表干时间
|
√
|
√
|
(22)实干时间
|
√
|
√
|
(23)粘接强度
|
√
|
√
|
3
|
底涂
|
(24)外观质量
|
√
|
每批不大于6t检验一次
|
√
|
(25)表干时间
|
√
|
√
|
(26)实干时间
|
√
|
√
|
(27)粘接强度
|
√
|
√
|
4
|
脂肪族聚氨酯面层
|
(28)涂层颜色及外观
|
√
|
每批不大于3t检验一次
|
√
|
(29)不挥发物含量 %
|
|
√
|
(30)细度 μm
|
√
|
√
|
(31)干燥时间 h
|
表干
|
√
|
√
|
实干
|
√
|
|
(32)弯曲性能 -30℃ ø10㎜
|
√
|
√
|
(33)耐冲击性落锤高度100cm
|
√
|
√
|
(34)附着力(拉开法)MPa
|
√
|
√
|
(35)耐水性 48h
|
√
|
√
|
(36)耐碱性NaOH5% 240h
|
|
√
|
(37)耐酸性H2SO45% 240h
|
|
√
|
(38)耐盐性 3%NaCl 240h
|
|
√
|
(39)耐油性 机油 240h
|
|
√
|
(40)耐人工气候加速试验
|
|
√
|
(41)拉伸强度(MPa)
|
√
|
√
|
(42)断裂伸长率 %
|
√
|
√
|
(43)耐磨性(750g/500r)mg
|
|
√
|
5
|
搭接剂
|
(44)外观质量
|
√
|
每批不大于1t检验一次
|
√
|
|
(45)表干时间(h)
|
√
|
√
|
(46)间隔25天聚脲涂层间粘结剥离强度 (N/mm)
|
√
|
√
|
|
6.3 现场检验
6.3.1 现场试膜检验
现场每班喷涂前,应利用亚布专用聚脲设备及原材料喷制400×400mm聚脲防水涂料试膜3块,养护7天后选择2块进行拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、硬度等物理性能检验。
6.3.2 基层处理检测
基层处理检测见附录1。
6.3.3 底涂检测
底涂施工完毕进行目测检查,检查均匀程度、有无漏涂和明显缺陷。
6.3.4 聚脲防水层外观检测
聚脲表面平整、无流挂、无针孔、无起泡、无空鼓、无开裂、无异物混入。
6.3.5 厚度检测
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≥2.0mm,其它区域≥1.8mm。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。
6.3.6 粘结强度检测
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。拉拔后的部位用聚脲防水涂料喷涂,做快速修补、刮平。
6.3.7 不透水性检测
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。
6.3.8 脂肪族聚氨酯面层检验
脂肪族聚氨酯面层施工完毕后,应进行目测外观检验。面层应涂刷均匀,色泽一致,不得漏涂,涂层应无气泡、开裂和剥落。
脂肪族聚氨酯面层厚度应按照设计要求厚度,一般情况下脂肪族聚氨酯面层厚度≥200微米每孔梁(或每32米)检测10处,按照涂刷区域均匀分布检测点。
6.4 判定规则
6.4.1 产品抽检结果全部符合本技术条件要求者,判为整批合格。若有一项及以上技术要求不合格时,应双倍抽样检验该项目,若仍有一项不合格,则判整批不合格。
6.4.2 喷涂完成后,用超声测厚仪检查涂层厚度,每孔梁(或每32米)检测不少于50处。游标卡尺测量拔出锭子表面聚脲防水层厚度的数量与6.4.4相同,通过率需为100%, 若未达到,需补喷至要求厚度。
6.4.3 脂肪族聚氨酯面层应具有颜色不黄变、同聚脲防水层无剥离、无脱落、无起泡、保证在弯折180度面层不开裂,厚度均匀,每孔梁(或每32米)10个检测点,如有2点及以上达不到厚度要求,则此孔梁面层(或该32米的面层)视为不合格。
6.4.4 防水层与基层剥离强度:施工现场应采用拉拔法,进行喷涂聚脲防水层与混凝土的粘结强度检测,每10孔(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(或连续的32米桥面)检测5处;每孔梁(或连续的32米桥面)5处数据最小单值小于2.5 MPa,判定该孔梁(或该32米桥面)防水层不合格,且应对该批梁进行逐孔检测(或320米范围内连续检测);拉拔后的部位用聚脲防水涂料喷涂修补(具体的拉拔仪器和方法见附录3)。
7.1 若检验时发现涂层有鼓泡、遗漏等缺陷,则需要对涂层缺陷进行修补。
7.2 如缺陷部位喷涂时间较短(≤6h),则可对缺陷涂层表面进行打磨、清理后直接进行二次喷涂聚脲防水材料。如果缺陷部位喷涂时间较长(>6h)则应在缺陷涂层表面、并向外扩展5~10cm,打磨清理后,施作专业粘结剂,然后采用专用修补设备喷涂聚脲修补、刮平,使整个涂层连续、致密、均匀。
7.3 修补完成后,涂层性能应检测符合设计要求。
8.1 包装:底涂涂料、聚脲防水涂料、脂肪族聚氨酯面层、搭接粘接剂宜采用铁桶包装,包装应注明产品名称、生产厂家、出厂日期、批号;每批涂料应附出厂检验合格报告和产品使用说明书等。
8.2 储存:材料应在原装密封容器内储存,存放于环境温度为10℃~40℃,应储存于避光、通风良好、避高温、干燥,远离火源的环境,严禁雨淋。
8.3 未开封的原材料室温下保质期应为12个月。
8.4 开封后距离下次使用间隔超过12小时,或空气湿度大于75%时,应向容器内加充氮气保护,防止吸湿变质。
9.1 根据需用材料设置合适的温度、压力等机器参数。
9.2 保持压力平衡,压力偏差过大会导致涂层理化性能下降、起泡、不固化等。
9.3 按照施工环境选择底涂:湿度高、潮湿基材选择潮湿界面专用底涂;低温选择低温固化底涂,底涂表干后经验收合格喷涂聚脲,若超过24小时未喷涂聚脲需重新滚涂底涂。
9.4 雨天不得施工;四级以上风力不宜施工。
9.5 施工过程中需穿工作服,佩戴目镜、手套、防毒面具等劳保用品并保证施工环境通风良好。
9.6 涂装间隔不宜超过6小时,或根据产品性能确定。
9.7 规范使用设备施工作业,熟悉安全操作规程。
9.8 安全用电,杜绝火源并配备好相应的消防用品。
10. 保修期
防水层的保修期限从正式验交、交付运营之日起计算;当与业主有合同约定时,按合同约定办理;无合同约定时,保修期为10年。
一、抛丸施工工艺
抛丸即指通过机械的方法把丸料(钢丸或钢砂) 以很高的速度和一定的角度抛射到工作表面上,让丸料冲击工作表面,然后在机器内部通过配套的吸尘器的气流清洗作用,将丸料和清理下来的杂质分别回收,并且使丸料可以再次利用的技术。机器配有除尘器,提供内部负压以及分离气流,并做到无尘、无污染施工
使用抛丸处理的混凝土表面(见下图)具有如下特点:
1. 表面粗糙均匀,不会破坏原基面结构和平整度;
2. 完全去除浮浆和起砂,形成100%“创面”
3. 露骨,但同时不会造成骨料的松动和微裂纹;
4. 一次性施工,不需要清理,没有环境污染;
5. 提前暴露混凝土缺陷;
6. 同时达到宏观纹理和微观纹理要求,适合各种防水涂装、铺装工艺;
7. 增强防水材料在表面的附着力并提供一定的渗透效果
客运专线混凝土桥面不推荐使用研磨、铣刨、钢刷清理表面,见下图:
二、抛丸施工:
1.基层检查:清理大的表面遗留物,如螺栓、石块等。
2.试抛,以确认以下抛丸工艺数据。如:
① 最佳丸料规格;建议S330或S390;
② 丸料流量即最佳电机负载;
③ 抛丸设备行走速度;
3.以上工艺参数设定后,按照以下方式顺序清理。清理完成后注意保洁。
抛丸吸尘器中收集的杂质和灰尘需集中处理,不得随意倾倒。
4.抛丸清理不到的区域,应使用角磨机清理,应注意不得产生打磨沟痕。
三、基层表面处理的检验验收与判定规则
因为基层表面处理质量直接影响后续施工质量,且为隐蔽工程,无法进行无损检测,故在进行后续施工前,应按照自检—互检—专职检验进行检验。
检验项目、标准、检测仪器、检测频率见附表3:
附表3 基层表面处理的检验项目、标准、检测仪器及频率
项目
|
技术标准
|
检测仪器
|
检测频率
|
表面强度
|
满足梁体强度设计指标
|
回弹仪
|
相关标准
|
平整度
|
用4m长靠尺检查,空隙只允许平缓变化,且不大于3mm
|
靠尺
|
相关标准
|
清洁度
|
彻底清除油脂、灰尘、污物、脱模剂、浮浆和松散的表层,不得有空鼓、松动、蜂窝麻面、浮碴、浮土和油污。
|
目测
|
相关标准
|
粗糙度
|
有效创面大于95%,粗糙度SP3--SP4
|
CSP 对照版
|
每梁间隔5m
|
表面缺陷
|
不得有裂纹、空洞、空鼓
|
目测
|
相关标准
|
粗糙度CSP对照版:
SP2 研磨
|
SP3 轻度抛丸
|
SP4 中度抛丸
|
SP5 轻度铣刨
|
SP6 重度抛丸
|
SP7 中度铣刨
|
SP9 重度铣刨
|
亚布专用聚脲喷涂设备具备如下基本要求:
一、 物料输送系统 平稳
抽料泵是最常用的物料输送系统,其作用是为主机供应充足的原料。抽料泵应具有双向送料功能,且输出量能满足主机需求等特点。聚脲双组份涂料一般采用2:1的抽料泵。
二、 物料计量系统精确
物料计量系统是亚布喷涂设备的主机,喷涂聚脲弹性体技术多采用往复卧式高压喷涂机,主要由液压或气压驱动系统、A、B两个组分的比例泵、控温系统等组成。A、B物料经抽料泵抽出后进入主机进行计量、控温和加压。
三、 物料混合系统均匀
物料混合系统应使用性能优秀的物料输送、对冲撞击混合(喷涂工艺的核心部分)设备。宜采用最大供给压力达到3500psi,最大温度达到70℃的混合系统。
四、 物料雾化系统良好
喷枪应使物料尽快在混合腔内混合、喷出,宜采用对冲撞击混合型的喷枪。
五、 物料清洗系统方便
为减少每次开关枪时造成的喷嘴聚脲涂料的堆积和堵枪,宜选用机械自清洁式喷枪,不宜选用空气自清洁式喷枪。
在喷涂结束时,抽料泵和主机一般不需要清洗,只需清洗混合雾化系统即可。一般采用专门的枪清洗罐。洗枪罐一般带有压力调节和快速接头适配器,可让清洗剂在压力下清洗喷枪或混合头的原料孔,在喷枪存放之前清除掉残余的原料。
六、 喷涂设施
喷涂时应以机械喷涂为主,人工喷涂为辅,在大面积进行连续施工作业时,来避免因人工疲劳等干扰因素造成的防水层厚度不均匀等缺陷、施工进度慢等缺点。
一、 便携式附着力试验仪
采用液压原理、液晶数字显示的一种既可以用于实验室检测,又便于施工现场测试的小型仪器。测试步骤如下:
1.将直径20~50mm的锭子用胶黏剂固定在被测试涂层表面;
2.待胶黏剂固化后,用内径20~50mm的锯齿形切割器,将锭子周围的涂层切断,直到露出混凝土基材为止;
3.将附着力试验仪套筒与锭子顶端连接,均匀按动液压手柄,直到锭子与基材脱开,读取液晶显示屏上的数字。
二、 便携式超声波测厚仪
采用超声波回声原理、液晶数字显示的一种既可以用于实验室检测,又便于施工现场测试的小型仪器(类似B超)。测试的基材为混凝土、木材、塑料、橡胶、玻璃等非金属材料,测试步骤如下:
1.将润滑液(或者水)均匀涂抹在被测试涂层表面;
2.将超声波探头直接接触润滑液(或者水)2秒,听到提示声音后,读取液晶显示屏上的数据,即为涂层厚度。
由于抛丸后的混凝土桥面表面凹凸不平,会对超声波测厚的工作原理产生误差。如果使用超声波测厚仪,连续5点测试厚度不准确的话,施工现场应结合粘结强度的拉拔测试,采用游标卡尺测量被拔出聚脲涂层的厚度,作为喷涂聚脲涂层的实际厚度。
原材料化学成份检验主要包括A组份和B组份的化学成份,检验项目及试验方法见附表4.1、附表4.2和附表4.3。可通过B组份的显色反应,快速定性鉴别B组份的主要成份;应采用定量检验方法判定B组份羟值含量。
附表4-1 A组份端羟基化合物与异氰酸酯反应制得的半预聚物的检验项目及试验办法
序号
|
检验项目
|
测试方法
|
单位
|
技术指标
|
1
|
外观
|
外观目测
|
|
淡黄色粘稠液体
|
2
|
粘度 (25℃)
|
GB/T 12009.3-89
|
mPa.s
|
500-1500
|
3
|
比重 (25℃)
|
GB/T 4472-84
|
|
1.05-1.15
|
4
|
NCO(异氰酸根)含量
|
HG/T 2409-92
|
%
|
13.0-16.0
|
附表4-2 喷涂(ABURE)聚脲防水涂料B组份检验项目及试验办法
序号
|
检验项目
|
测试方法
|
单位
|
技术指标
|
1
|
外观
|
外观目测
|
|
深灰色粘稠液体
|
2
|
粘度 (25℃)
|
GB/T 12008.8-89
|
mPa.s
|
500-1500
|
3
|
比重 (25℃)
|
GB/T 4472-84
|
|
1.0-1.06
|
4
|
水份
|
GB/T 606-03
|
%
|
≤0.1
|
5
|
总胺值
|
ASTM D6979
|
mgKOH/g
|
175-210
|
6
|
羟值
|
GB/T 7193
|
mgKOH/g
|
0
|
附表4-3 喷涂聚氨酯(脲)防水涂料B组份检验项目及试验办法
序号
|
检验项目
|
测试方法
|
单位
|
技术指标
|
1
|
外观
|
外观目测
|
|
深灰色粘稠液体
|
2
|
粘度 (25℃)
|
GB/T 12008.8-89
|
mPa.s
|
500-1500
|
3
|
比重 (25℃)
|
GB/T 4472-84
|
|
1.0-1.06
|
4
|
水份
|
GB/T 606-03
|
%
|
≤0.1
|
5
|
总胺值
|
ASTM D6979
|
mgKOH/g
|
130-195
|
6
|
羟值
|
GB/T 7193
|
mgKOH/g
|
185-215
|
在一定环境湿度状态下,在某一温度会产生结露现象,该温度即为露点温度,无论在哪一个基层施工任何涂层都应该在基层温度高于露点温度3摄氏度时进行,而且在涂层固化过程中,这一条件要保持。露点温度对照表见附表5-1。 例如:如果环境温度为21 ℃ ,相对湿度为65%, 则露点温度为14 ℃,则基层温度在17℃ (14℃ + 3℃ = 17℃)以下时不可以施工涂层。
附表5 露点温度对照表
|
外界环境温度
|
相对湿度
|
|
-7℃
|
-1℃
|
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本技术条件是根据运行速度250~350km/h客运专线对桥梁结构耐久性的要求、桥上铺设无砟轨道的桥面构造特点以及喷涂聚脲防水层在京津城际铁路的应用经验,针对混凝土桥面防水层的质量要求、施工工艺,并依据相关防水材料最新颁布国标和该领域内的最新科研成果而制定的。
1. 近年来客运专线铁路桥梁建设发展迅速,特别是无砟轨道结构应用广泛,无砟轨道形式较多,其在桥梁上的布置与连接形式也不尽相同,如单元板式无砟轨道通过预埋钢筋直接与桥面相连;双块式无砟轨道通过桥面保护层与桥梁结构连接,而纵连板式无砟轨道结构的底座板与桥面之间设置了两布一膜滑动层,由于轨道结构与桥梁的连接方式不同,桥面排水构造也不尽相同;在《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件》(修订版)科技基【2007】56号中对卷材类防水层的性能指标、施工工艺、质量要求进行了明确的规定,卷材类防水层铺设后均需设置保护层加以防护;但由于桥上铺设Ⅱ型板式无砟轨道,底座板与桥面间设置滑动层后,防水层上不再铺设保护层,因此根据目前结构设计情况,选择喷涂材料作为桥上铺设Ⅱ型板式无砟轨道的防水方式。
2. 京津城际铁路在我国首次采用纵连板式无砟轨道结构,根据京津城际无砟轨道的特点,铁道部科技司以科技基【2007】124号文发布了“关于《京津城际轨道交通桥面防水层暂行技术条件》的批复”,京沪高速铁路采用CRTSⅡ型板式无砟轨道结构,铁道部科技司以科技基【2009】54号文发布了“关于《京沪高速铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件》的批复”,在《京津城际轨道交通工程桥面防水层暂行技术条件》、《喷涂聚脲防水涂料》国家标准、《京沪高速铁路桥梁桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件》的基础上,编制组结合近期京沪高速铁路喷涂聚脲防水层的试铺和相关试验检测数据,根据客运专线建设需要对应用于客运专线铁路的喷涂聚脲防水层的性能指标、施工工艺、使用环境等方面进行了补充和完善。
3.喷涂聚脲涂料是近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(ABURE)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)。异氰酸酯既可以是芳香族的,也可以是脂肪族的。其中的A组份可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物。预聚物和半预聚物是由端氨基或者端羟基化合物与异氰酸酯反应制得。其中的B组份必须是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成,在端氨基树脂中,不得含有任何羟基成分和催化剂,但可以含有便于颜料分散的助剂。
其化学原理如下图:
喷涂聚氨酯(脲):也叫杂合体(hybrid),它是由异氰酸酯组份(简称A组份)与树脂组份(简称B组份)反应生成的一种弹性体物质。异氰酸酯既可以是芳香族的,也可以是脂肪族的。其中的A组份可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物;预聚物和半预聚物是由端氨基或者端羟基化合物与异氰酸酯反应制得。其中的B组份既可以是端羟基树脂,也可以是端胺基树脂;扩链剂组成,在树脂组份中,可以含有用于提高反应活性的催化剂。
因此,纯聚脲对环境的适应性较强,适合于复杂气候、环境的施工;半聚脲较适合于干燥、温暖环境中的施工。
喷涂聚脲弹性防水涂料建议采用国标色卡GSB05-1426-2001-71-B01深灰色;
4. 脂肪族保护面层
聚脲产品(芳香族或聚氨酯脲)长期暴露于空气中会发生变色(变黄)和粉化现象,白色、浅灰色等浅色变色十分明显,影响使用效果,因此建议在轨道底座板以下等有遮盖区域仅使用芳香族聚脲涂料;在轨道底座板以外桥面防水层暴露区域不单独使用芳香族聚脲,在芳香族聚脲表面设置(推荐为喷涂或辊涂)弹性脂肪族保护面层,例如:脂肪族聚氨酯面层等。
脂肪族面层宜为亚光、溶剂型涂料, 应与芳香族聚脲防水涂层有良好的附着力,且便于今后重涂和维护;脂肪族面层具有良好的防滑,耐磨,耐黄变,耐老化和耐化学腐蚀性能,且长时间紫外照射后不粉化、不变色,具有良好的弹性和拉伸性能;可采用喷涂或辊涂施工。
脂肪族聚氨酯面层建议采用国标色卡GSB05-1426-2001-72-B02中灰色。
5.喷涂聚脲弹性涂料的施工属于喷涂类施工,结合客运专线铁路混凝土桥面构造特点,要求防水材料具有裂缝追随性能、耐磨性能、耐冲击性、抗紫外线老化要求、耐老化要求、优异的基材粘结要求、良好的疲劳性能、适应环境施工性、二次施工性能以及易修补性的特点;结合桥梁构造及结构耐久性的要求,以及近期国内外公路、铁路桥梁的实际施工应用和经验,对其喷涂施工防水层应着重加强如下内容:
(1) 基层处理满足要求是保证防水层粘结性能的基础。
(2) 聚脲原材料包括聚脲双组份原料必须经过检测(或提供每批料原产地证明或第三方的检测证明)以证实施工采用的原材料确实为合格的聚脲产品。
(3)施工工艺是喷涂聚脲防水层的关键,聚脲材料和喷涂施工二者皆为重要、密不可分。在重视材料品质的同时要重视施工;反之在重视施工的同时也要严格抓住材料的质量。
(4)设备是保证施工工艺的重要手段,建议使用成熟的专业设备。
(5)底涂是防水层同混凝土桥面粘结性能的基础,其材料必须根据环境、地域进行选择,同时施工前必须对基层情况进行确认。
(6)建立施工现场纯聚脲、半聚脲的快速识别和监督、检验机制。
(7)施工现场条件下的样品制备和性能检测。
6.施工组织
合理的施工组织是聚脲防水施作的必要条件,借鉴京津城际聚脲防水施工的经验,客运专线铁路桥梁聚脲防水施工分为梁场喷涂施工和架梁后喷涂施工方案。
(1)梁场喷涂施工
梁场喷涂施工可分为在梁场一次整体喷涂和二次喷涂施工。梁场一次整体喷涂是指在梁场按照设计的喷涂宽度,在梁面施工范围内进行一次连续性全范围整体施工,包括底涂、喷涂聚脲弹性防水涂料、脂肪族聚氨酯面层。二次喷涂施工是指在梁场先进行底座板下滑动层范围以及底座板与防护墙之间的防水层施工,待无砟轨道施工完成后再进行底座板中间部位的底涂、喷涂聚脲弹性防水涂料、脂肪族聚氨酯面层施工。
梁场一次整体喷涂方式施工集中、快捷、简便、经济,但运架梁施工中的运梁车、龙门吊、运轨车等施工机械的碾压,会造成聚脲涂层的反复伸张、在应力集中的部位易造成剥离、脱落等现象,使防水层失效。其后的轨道板、底座板、充填层以及钢轨的铺设过程中,无保护措施下如杂物的堆放、尖锐物会对聚脲防水层造成破坏,同时焊接施工产生的高热和火花也会灼伤防水层。采用此种施工方式时,应采取措施,保护防水层不受破坏。
二次喷涂施工方式可避免轨道系统后续施工对防水层造成的破坏。采用此种施工方式时,应采取措施,保护运架梁时底座板范围的防水层不受破坏,同时要进行合理的施工组织和确保原材料供应,保证搭接部位施工质量。
(2)架梁后喷涂施工
架梁后喷涂施工可分为一次整体喷涂和二次喷涂施工。架梁后一次整体喷涂是指桥梁架梁后,无砟轨道施工前按照设计的喷涂宽度,在梁面施工范围内进行一次连续性全范围整体施工,包括底涂、喷涂聚脲弹性防水涂料、脂肪族聚氨酯面层。二次喷涂施工是指架梁后,无砟轨道施工前先进行底座板下滑动层范围以及底座板与防护墙之间的防水层施工,待无砟轨道施工完成后再进行底座板中间部位的防水层施工。
架梁后一次整体喷涂方式施工快捷、经济,可避免运架梁施工中的运梁车、龙门吊、运轨车等施工机械的碾压造成防水层出现剥离、脱落等现象。但喷涂施工周期时间短,其后的轨道系统施工过程中,杂物的堆放混乱、尖锐物易造成防水层破坏,且焊接施工产生的高热和火花会灼伤防水层。采用此种施工方式时,应采取措施,防止后续工程施工对防水层的破坏。
架梁后二次喷涂施工方式即可避免运架梁施工中的运梁车、龙门吊、运轨车等施工机械的碾压及防水层出现剥离、脱落等现象,又可避免轨道系统施工对防水层造成的破坏,也可避免焊接施工产生的高热和火花灼伤防水层。但喷涂施工周期短,原材料供应相对集中,采用此种施工方式时,要进行合理的施工组织和确保原材料供应,保证搭接部位施工质量。
防水层铺设24小时后可承受轮胎接地比压应小于0.6MPa的施工车辆等施工荷载,同时需注意保护防水层,避免剧烈转向、碾压等动作损坏防水层。
防水层施工完毕后,应注意梁面的清洁及运输车辆轮胎的清洗,避免尖锐物品损坏防水层。
后续工程施工应采取保护措施,模板、钢筋施工及电焊等工序的损坏。
7.基层处理及采用抛丸设备的建议
不同的基层表面粗糙程度对喷涂聚脲防水的效果影响很大,如果表面粗糙程度太小则聚脲防水层与基层粘结力减弱,反之如果基层表面粗糙程度太大则聚脲防水层表面平整度不好,厚度不均,影响整体抗剪切性能。因此应使用功率在20kw以上、处理能力在100m2/h以上(或功效超过聚脲喷涂设备的抛丸设备)、带有驱动行走系统的自循环回收式抛丸处理设备、同步进行吸尘处理、质量稳定、性能可靠的抛丸设备来进行桥面混凝土基层处理。
与抛丸相比,研磨、刨铣、钢刷处理均存在不同程度的缺陷,因此不建议使用(抛丸工艺、施工验收标准及推荐设备见附录1);此外,聚脲施工要求基层无尘来保证施工质量,因此,抛丸的设备应同时具备工业级的吸尘能力。
当单一进行桥面混凝土找平处理,也可考虑使用金刚石研磨设备,但不建议使用水磨石机等加水施工设备。其原因,如下:
(1)水磨石研磨机的效率太低;
(2)研磨时会照成二次污染,不利于底涂的施工;
(3)增加表面浮尘、污渍等清理工序。
(4)使用高压水清洗时,即费时费工,又可能二次污染施工环境。
混凝土基层的处理一般包括:混凝土表面的浮浆、粉尘、油污、杂物等等的清洁,裂纹缺陷等部位的修补。基层处理不当易出现的问题主要有:混凝土底材质量和表面处理的程度会直接影响到涂层的寿命,当基层表面的浮浆、粉尘、油污、杂物等没有清清理干净时,会造成涂层与基材的粘结不牢,严重时甚至会出现大面积的脱落。基材表面出现的缝隙、空洞等缺陷也会对涂膜造成致命的伤害,当基材表面出现裂纹、空洞时,一般采用灌注砂浆或修补腻子等进行修补,如果在缺陷存在的情况下施工,裂纹、空洞会在应力集中的情况下扩大,会造成涂膜的扩张,严重时将涂膜拉断,直接失去防水作用。
表面粗糙度对喷涂型材料的影响经过国内外实践证明:合适的表面粗糙度不但能有效增加涂装材料同基材的黏结强度,而且可以充分发挥和有效提高整个材料本身和基材整体的性能指标。
8. 基层含水率的判定
对喷涂聚脲防水涂料而言,基层含水率越低、干燥程度越高,越有利于减少涂层缺陷、提高涂层与基层的粘结强度。因混凝土含水率现场快速定量检测的技术手段尚有待改进,可采用以下简易定性方法检测基层的干燥度。即将面积1m2的塑料薄膜铺在待测基面上,四周用胶带密封,3h~4h后掀开薄膜,观察薄膜及待测基层表面,如有水珠或基层颜色加深,则含水率较高,反之,含水率较低并视为合格。据称,该方法检测合格对应基层含水率一般小于9%。但即使按上述方法检测合格,是否符合材料的施工要求,现场应结合材料特性及环境状况确定。一般情况下,可结合便携式基层含水率检测仪的检测结果,综合进行判定。美国防腐工程师协会(NACE)发布的《混凝土表面处理规范》(NACE No.6)中规定,按ASTM E1907所示的电导率检测方法检测混凝土的含水率,结果小于5%为合格。上述数据可供相关人员使用时参考。
9. 客运专线铁路桥梁分布范围广,所处环境相差较大,必须根据环境条件合理选择底涂。
作为防水、防腐、抗磨等保护性涂层(或衬层),工程质量主要决定于两个方面:一是涂料自身是否正常反应成膜;二是涂层(或衬层)与基层的粘合力。大部分情况下,影响工程质量的主要原因是后者,即与基层的粘结不牢,局部鼓泡、发粘、分层或大面积脱落等,因此选择合适的配套底涂很重要;底涂就是连接混凝土基材与聚脲涂层的桥梁,它能够封闭混凝土基材的针眼、微裂纹和气泡等缺陷;同时能够渗透到混凝土基材中,起到很好地与聚脲层连接的作用;底涂选用不恰当可能导致气泡等缺陷(比如潮湿界面下,一般底涂容易鼓泡),甚至不固化。
针对混凝土基层,建议根据客运专线铁路桥梁所处气候条件使用以下三种配套底涂,从粘结强度的角度来考虑,环氧类底涂比较适合工程应用,不宜使用水性类的各种底涂,以防止出现误操作。底涂分为环氧及聚氨酯两种类型, 选型应根据桥梁防水施工所处地域环境的气候条件确定,一般可分为低温(0~15℃),常温(15℃~35℃)和高温(>35℃)型,并且能够适用于潮湿基层。
本技术条件中要求的底涂用量仅为参考用量,实际施工时应根据基层情况和底涂类型确定用量。
10. 喷涂聚脲防水涂料对喷涂设备、施工组织、施工工艺、施工经验、人工喷涂技术要求较高,控制不好时涂膜很难达到设计要求,为保证聚脲防水涂料的涂膜质量,必须采用专业聚脲设备喷涂的方法施工,喷涂后3分钟可达到表干,提高施工效率。
通用图设计中防护墙内侧根部设置30×30mm的倒角是为了方便后期铺设防水层,但多数现场在现浇防护墙时没有设置该倒角。鉴于喷涂防水层特点以及后部倒角质量的控制,铺设喷涂防水层时该倒角可不再后补,但应保证根部的平整度满足喷涂聚脲防水层铺设要求,平滑过渡,并不得出现明显凹凸,喷涂防水层后应采用手工涂刷的方法保证根部封边质量。
- 加强现场检验
现场所有聚脲原料,应接受并配合工程监理和抽样检测单位在任何时间、任何区域、任何气候条件下,对施工现场随机进行纯聚脲、半聚脲和聚氨酯的快速鉴别测试、原材料检验和制样检测。
制样检测的样品采用现场施工用喷涂设备喷涂后的片材,保证被检测样品的真实性和可靠性。
所有提交送检的样品必须注明:取样时间、地点、温度、湿度、风力、天气(雨、雪、霜、冻、晴等)、设备型号、操作温度和压力、原料厂家及生产日期。
制梁场宜配备聚脲原料存放和检验专用仓库,且所有进驻施工现场的原料必须接受入库检验。
经检验合格的产品,方可进驻施工现场;进驻现场的原料数量依据所喷涂的面积计算后配发。施工单位必须在规定的面积上将所配发的原料全部施工完毕。
如果发生喷涂异常,应及时查找原因。
12. 对于超过四级以上的强风天气和南方梅雨季节,施工单位如采取相应措施,在经过有关质量管理部门同意后方可以进行施工。(四级以上的强风会带走涂料的30%;梅雨季节会造成混凝土基材含水量严重超标,因此在强风和梅雨地区要求采取相应举措,设置防风遮雨设施。)
13. 对于北方冬季,施工单位应增设挡风、保温、加热设施,以保证喷涂原料的正常抽提、输送、防止物料飘散损失以及喷出聚脲材料粘结强度和力学强度的提升,以满足24小时之内重载车辆的碾压要求。
14. 使用寿命
聚脲防水层铺设于CRTSⅡ型轨道板下,因此要求防水层使用寿命不低于60年,在原材料选择、检验、施工工艺控制等方面应结合环境条件严格控制,保证防水材料的使用寿命。