聚脲防水涂料在大型沉管管段上的應用

羅華平

(中鐵十八局集團第五工程有限公司，天津 300459)

1 工程概況

天津海河隧道沉管段長為255 m，由3節預制管段組成，在南岸干塢內預制、舾裝，管段長85 m(E1、E2管段)，80 m+5 m(E3-1、E3-2管段)。管段為兩孔三管廊斷面，斷面寬 36.6 m，高9.65 m，底板厚1.4 m，外側墻厚1.0 m，中隔墻厚 0.6 m，頂板厚 1.35 m。管段混凝土強度等級為C40，抗滲等級為S10。

管段外包防水做法:底板外包8 mm厚防水鋼板，并沿側墻上返2.4 m，管段頂板、側墻噴聚脲防水涂料厚1.5 mm，并與底板所設防水鋼板在側墻搭接，搭接長度為200 mm。如圖1所示。

2 施工工藝流程

施工準備→基層處理→底土(環氧底涂料)→噴涂聚脲(防水層)→質量檢測。

圖1 管段外包防水橫斷面示意(單位:mm)

3 施工方法

3.1 施工準備

為保證噴涂聚脲施工順利進行，在施工前必須充分做好準備工作，包括聚脲原材料、噴涂設備和組織施工人員等。

3.1.1 聚脲原材料

聚脲原材料是一種A、B雙組分、無溶劑、快速固化的綠色環保彈性防水材料，A組分是由端羥基化合物與異氰酸酯反應制得的半預聚物;B組分是由端氨基樹脂和端氨基擴鏈劑組成的混合物，A、B組分在專用噴涂設備的噴槍內混合噴出，快速反應固化生成彈性體防水膜。

3.1.2 噴涂設備

采用美國卡士瑪公司噴涂機H20/35Pro型GX-7噴槍，壓力2 500/3 200 psi，系統溫度50～65℃。

3.1.3 組織施工人員

施工員1人，安全員1人，技術員1人，電工1人，操作工10人，噴涂機2臺。

3.2 基層處理

3.2.1 基面清理

管段噴涂基層為混凝土，基面需堅實、完整、清潔、無塵土、無疏松結構、平整、表面干燥，混凝土表面的水泥浮漿、油脂等用鋼刷、鑿錘、噴砂等方法除去。

3.2.2 基層修補

經打磨處理后的基層缺陷得以充分暴露，在混凝土基面形成無數的孔洞。孔洞中的潮氣或空氣在噴涂施工后受熱膨脹會引起涂層表面形成針孔，影響涂層表觀質量。為保證施工質量，裂縫、孔洞需事先采用膩子修補好，一般采用環氧砂漿修補膩子刮涂。

3.2.3 底涂(環氧底涂料)

(1)聚脲涂層需要一個清潔、干燥的表面以便提高附著力，雙組分反應型環氧樹脂現場按比例(1∶4)配制在基層表面滿涂，應均勻、不漏涂、不堆積，切勿太厚，干燥時間宜在24 h左右。

(2)底涂涂料現配現用，嚴格按照說明書要求準確稱量。一般0.3 kg/m2左右。

(3)底涂施工時，大面采用輥涂工藝，邊角溝槽采用刷涂施工。底涂施工從一端向另一端順序進行。輥刷必須清潔、干燥，涂層涂刷均勻，避免漏涂以及涂刷過厚起泡。

(4)底涂施工完畢進行目測檢測，檢查均勻程度、有無漏涂和缺陷。涂膜實干后，檢查是否漏涂，是否有起泡，針眼等缺陷，如有缺陷，基層表面的針眼用環氧樹脂修補膩子人工補平，待修補膩子固化且實干后，才能進行下一道工序施工。

(5)底涂施工后一般干燥4～24 h內噴涂聚脲涂料，不宜間隔時間過長。

3.3 噴涂聚脲施工

3.3.1 噴涂準備

(1)施工前對噴涂區域以外部位進行遮擋，螺栓用塑料布膠帶封好，防護墻要用塑料布、鐵皮等材料進行防護。作業人員需穿工作服，佩戴目鏡、手套、防毒面具等勞保用品，并保證施工環境通風良好。

(2)施工前需將B料攪拌15 min以上，使之均勻;并應在施工過程中保持連續攪拌。

(3)正式噴涂前，噴涂設備主加熱器需要加熱到60～70℃，壓力設定在2500 psi左右，可根據現場試噴情況和試膜取樣的情況及時調整工藝參數，保證壓力平衡，出料霧化良好，以達到最佳噴涂效果。

3.3.2 噴涂施工

(1)噴涂聚脲防水涂料的施工，由專業槍手進行噴涂操作，將主機配置的2支抽料泵分別插入裝有A、B原料桶內，借助主機產生的高壓(24 MPa)將原料推入噴槍混合室，進行混合、霧化后噴出。在到達基層的同時，涂料幾乎已近凝膠，5～10 s后，涂層完全固化。

(2)噴涂厚度控制:按設計厚度分2遍噴涂，第1遍噴涂厚度約0.6 mm，第2遍噴涂厚度0.9 mm，兩遍間隔5 s以上。最后還應對感觀厚度小的區域補充噴涂(俗稱壓槍)，確保涂層厚度。全過程應連續完成。如果噴涂出現針眼，每遍噴涂完成后需要人工修補表面針孔，對細部節點、拐角、異質材連接處進行聚脲加厚處理。

(3)噴涂施工分區分塊連續施工，以E1管段為例。先噴涂管段頂部，把頂部分成平均寬約5 m，長28.6 m的小塊，共17塊，施工順序按照S形順序施工;管段東西側墻同樣分成17塊，施工順序從上往下噴涂。如圖2所示。

4 質量檢測

4.1 外觀檢測

(1)噴涂聚脲涂料顏色應均勻，涂層應連續，無漏涂和流墜。

(2)涂層表面應無氣泡、無針孔、無剝落、無劃傷、無折皺、無龜裂、無異物。

圖2 噴涂施工順序展開圖(單位:mm)

4.2 儀器檢測

檢測項目、質量要求、頻率及器具見表1。

4.3 特殊部位處理

(1)外側墻噴涂層和防水鋼板搭接部位及縱向施工縫的處理

①將搭接處混凝土進行人工打磨，將灰塵、污物、浮漿和松散的表層打磨干凈。

②用砂漿型環氧修補材料把鋼板和混凝土之間縫隙填注密實。

③側墻混凝土與防水鋼板存在錯臺的用打磨機磨平，保證鋼板與混凝土面順接。

④噴涂聚脲防水層應在防水鋼板噴鋅完成后進行。

⑤外側墻水平施工縫處、防水鋼板頂部與混凝土接縫處噴涂聚脲防水涂料防水層時，應進行加強處理，加強層兩邊均應超出接縫不少于200 mm，如圖3所示。

表1 質量檢測標準

圖3 外側墻施工縫及防水鋼板搭接處的防水做法(單位:mm)

(2)后澆帶環向施工縫處防水

外側墻、頂板后澆帶接縫處的噴涂聚脲防水層施工時，應設置加強層，加強層兩邊均應超出接縫不少于200 mm，如圖4所示。

圖4 頂板、外側墻后澆帶處防水做法(單位:mm)

(3)頂板預埋鋼板處防水

預埋件處聚脲防水涂層施工時，應進行加強處理，加強層的寬度不應小于200 mm，并噴涂均勻，噴涂時注意不損壞埋件的預留螺栓。

(4)頂板人孔處防水

人孔封孔前防水施工時僅涂刷混凝土表面鋼板即可。人孔封口后，做防水之前，需先采用聚合物防水砂漿抹角，再噴涂聚脲防水層，詳見圖5所示。

圖5 人孔處防水做法(單位:mm)

(5)沉管鋼端封墻預埋角鐵防水

沉管鋼端封墻預埋角鐵外露部分噴涂聚脲防水層，順角鐵方向向外延伸200 mm，順保護環底焊縫向外延伸200 mm，如圖6所示。

圖6 沉管鋼端封墻預埋角鐵處防水做法(單位:mm)

4.4 缺陷修補措施

在噴涂施工時空氣、水蒸氣以及噴涂聚脲材料在固化過程中產生CO2可能會引起鼓包。對于面積≤250 cm2的鼓包，剔除鼓包后直接用涂層修補材料修補至設計厚度。對于面積＞250 cm2的鼓包及防水破損處，應剔除到混凝土原始基層，重新刮涂基層修補膩子、涂環氧底涂、按設計要求厚度噴涂聚脲涂層，噴涂聚脲涂層之前應采用搭接專用粘結劑對原有防水層表面進行處理。重新噴涂的時間間隔如超過廠家規定的復涂時間，應將原涂層表進行打磨或涂刷搭接專用粘合劑等方法，防止重新噴涂的涂層與原聚脲涂層界面粘結不牢而產生分層。

5 結語

噴涂聚脲防水涂料防水層在大型沉管隧道管段外包防水中的應用是該防水材料應用領域的一個創新。海河沉管隧道管段的浮運、沉放、安裝施工已圓滿結束，管段外防水采用噴涂聚脲防水涂料達到了理想的防水效果，無一處滲水點。實踐證明，噴涂聚脲防水涂料完全可滿足沉管隧道管段外防水的設計、施工和使用要求，施工中也充分體現了噴涂聚脲涂料強度高、粘結力好、施工速度快的特點。

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