滬杭高速鐵路橋梁噴涂聚脲防水層施工技術研究

程 飛，王 虎

(滬杭鐵路客運專線股份有限公司，上海 200237)

1 工程概況

滬杭高速鐵路設計時速350 km，設計使用壽命:線下橋梁、墩臺100年，線上軌道結構60年。橋上采用CRTSⅡ型板式無砟軌道結構。由于CRTSⅡ型板式無砟軌道底座板與橋面間設置了滑動層，其下的防水層不能再鋪設保護層，由于卷材類防水層鋪設后均需設置保護層，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。當時鐵道部對350 km/h鐵路橋面防水材料還未頒布技術條件，聚脲作為一種綠色保護涂層，具有性能優異、快速固化、安全環保、施工周期短、耐腐蝕、耐磨、耐久性性能優異等顯著特點，滿足滬杭高速鐵路標準高、任務重、工期緊、綠色環保等對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用經驗［1］和京滬高速鐵路橋面防水層暫行技術條件［2］，公司調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、性能、技術條件

(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)及反應生成一種彈性體物質;噴涂聚氨酯(脲)是由異氰酸脂組分與樹脂組分及反應生成的一種彈性物質;純聚脲對環境適應性較強，適合于復雜氣候環境施工;半聚脲適合于干燥、溫暖環境中施工。

(2)材料特點及性能: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、適應環境施工性、二次施工性能及易修補性能。

(3)技術條件: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收滿足鐵道部科技司科技基［2009］117號文《客運專線鐵路橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防水層暫行技術條件》的各項要求。

3 噴涂聚脲防水層施工工藝

3.1 防水層構造

根據設計，橋面防護墻內側采用噴涂聚脲防水層，其中，底座板鋪設區域為噴涂聚脲2 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。其結構如圖1所示。

圖1 防護墻內側橋面防水層構造示意

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、驗收、修補。

3.2.1 基層處理

采用輕度拋丸處理，丸料規格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。拋丸處理不到的區域使用角磨機處理。

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)膩子底涂:膩子底涂用作粘結混凝土基層與后續滿刮膩子層、環氧樹酯基料，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;同時能夠與混凝土基層和上層修補膩子層有很好的粘結作用。環氧底涂采用人工刮涂。

(3)滿刮修補膩子:膩子底涂刮涂完成后，由于混凝土中的水分、氣孔作用，表面會顯現密度很大的微小孔洞，采用滿刮修補膩子的方法對孔洞、裂紋以及泄水孔周圍混凝土等缺陷修補平整。

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噴涂聚脲機械采用自動噴涂機，型號ReactorH－xp3，配上往復機配套的自動噴槍。根據工藝性試驗結果，設定往復機走行速度為15～20 cm/min，往復10次噴涂厚度為2 mm。

②橋面平整部分采用機械噴涂，機械噴涂不能達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，使之攪拌均勻，噴涂過程中保持連續攪拌。

(3)特殊部位處理

①防護墻，側向擋塊的封邊處理:應先用角磨機打磨混凝土表面，清除浮漿和毛邊，噴涂聚脲時保證根部封邊厚度，必要時輔以手工涂刷，封邊厚度不小于8 cm。

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

3.2.4 聚氨酯面層施工

(1)施工前，對施工區域的聚脲表面進行清潔處理，達到表面干燥、無灰塵、油污和其他污染物。

(2)第一道聚氨酯面層應在聚脲施工完成后6 h內完成，以保證面層和聚脲之間良好的粘結。超過6 h時，采用搭接專用粘結劑(溶劑型聚氨酯類粘合劑)作預處理，并做現場粘接拉拔試驗。

(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，第一次施工應預留出15～20 cm的操作面同后續防水層進行可靠的搭接。

(2)后續防水層施工前，應對已施工的防水層邊緣20 cm寬度內的涂層表面進行清潔處理，保證原有防水層表面清潔、干燥、無油污及其他污染物。

(3)對原有防水層表面15 cm范圍內做打磨處理，采用搭接專用粘結劑(溶劑型聚氨酯類粘合劑)涂刷后，在4～24 h之內噴涂后續防水層，后續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 噴涂聚脲防水層質量控制關鍵點

噴涂聚脲具有現場成膜的特性，其中人員、設備、材料、現場環境是一個有機的整體，共同影響成膜質量，同時上一道工序決定著下一道工序的質量，因此有“三分材料，七分施工”的說法。

4.1 梁面質量控制

防水層施工前，梁面應進行驗收，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范圍內不允許出現正誤差。使用精測網進行復核檢查。對不能滿足要求的應進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)測量檢查。對不能滿足3 mm/4 m要求，但在8 mm/4 m范圍內的，可以放寬用1 m尺復測檢查但應滿足2 mm/1 m要求。對仍不能滿足要求的必須對梁面進行整修處理。

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水平尺進行檢查(在底座板范圍內對觀感較差處進行量測)。對大于10 mm處應進行專門處理，或一側梁端采取落梁措施或較低一端用聚氨酯或環氧樹脂砂漿修補。

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，打磨處理，直至符合要求。

4.2 基層處理質量控制

因為基層表面處理質量直接影響后續施工質量，且為隱蔽工程，無法進行無損檢測，故在進行后續施工前，應對梁面質量進行驗收，檢驗標準見表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 梁面質量驗收標準

4.3 施工溫度、濕度的控制

(1)底涂施工前，橋面基層應干燥，其干燥程度判定如下。

①當橋面基層顏色正常并無明顯水漬，經檢測:橋面基層含水率低于7%時，視為干燥基面;橋面基層含水率高于7%時，視為潮濕基面。

②橋面基層含水率按以下方法檢測:底涂施工前，采用1 m2的塑料薄膜鋪在待測基面上，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施工環境的要求較高，僅適合于干燥、溫暖環境中的施工，施工時環境溫度宜在10～35℃、相對濕度宜在75%以下，且要求橋面基層溫度高于露點溫度3℃。

4.4 原材料質量控制

(1)底涂、噴涂聚脲防水涂料、脂肪族聚氨酯面層等構成噴涂聚脲防水層的原材料應具有相容性，實際選用的原材料均應與檢驗時采用的原材料一致。

(2)噴涂聚脲防水涂料、底涂、脂肪族聚氨酯面層、搭接專用粘結劑的檢驗項目和檢驗頻次按《客運專線鐵路橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防水層暫行技術條件》(科技基［2009］117號)表6.1要求執行。

(3)施工過程中要加強底涂質量控制，以及外觀、厚度檢查，并按照規范要求進行粘結強度檢測和不透水性檢測，以確保施工質量滿足規范要求。

5 人員培訓

由于噴涂聚脲防水材料在我國是新材料、歷史短、技術新、經驗少，且滬杭高速鐵路項目幾乎同時施工、規模大、工期緊、氣候條件復雜、施工組織難度大，而膜層的質量不但與原料、配方、設備和施工人員技能緊密相關，更重要的是基層處理質量的好壞、施工環境把握是否準確、施工過程監管是否到位是決定因素。因此，所有施工人員、項目經理、項目總監、監理人員、管理者在上崗之前應經過嚴格的專業培訓，學習聚脲基礎知識、材料標準及檢測技術;噴涂設備工作原理、操作規程、維修保養、故障及排除;施工規程、基層處理技術、細部節點處理技術、修補技術、界面處理技術、安全防護知識;實操噴槍噴涂、實操拋丸機等等，掌握施工技巧。滬杭鐵路客運專線股份有限公司分不同層次舉辦了3次聚脲防水技術培訓班，培訓人員達950人次，培訓至施工作業層、監理員，以使工程質量“零缺陷”。

6 結論和建議

(1)注重機械化施工。機械化施工速度快、效率高、噴涂均勻、厚度一致，噴涂質量不再取決于作業人員的技能、經驗、體力、責任心，可以大幅度減少人為因素導致的質量缺陷，且節省成本、提高質量。

(2)注重駐廠監造工作。確保防水材料生產廠家提供的防水材料為合格純聚脲產品，生產所用的原料、生產工藝和各項技術指標滿足招標文件、設計文件的要求。

經過一段時間以來的橋面防水施工，總體施工進度和質量滿足滬杭高速鐵路的建設需求。由于聚脲防水層施工對環境條件的要求較為嚴格，尤其是濕度的要求，造成在冬雨季施工時，需要在橋上搭設防雨棚、增設加熱設備等，給施工速度帶來較大影響，且增加了施工成本。因此，對聚脲防水涂料的施工性能有待進一步研究，使其適應性更加廣泛，以滿足各種環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用［J］.鐵道標準設計，2007(12):60-62.

［2］中華人民共和國鐵道部.鐵科技基［2009］117號 客運專線鐵路橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防水層暫行技術條件［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的應用［J］.鐵道建筑技術，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［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).