聚天門冬氨酸酯脲防水涂料在橋梁橋面防水工程中的應用

                 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目作為成都市市政重點工程，施工內容涉及面廣，如橋梁、BRT高架橋、下穿隧道、管廊、暗渠、給排水、人行天橋等。為保證施工質量，確保結構耐久性，以及嘗試新工藝，決定選用高強度、高耐磨性、高延伸率、高粘結力、耐紫外線能力強、抗腐蝕性強、施工便捷的無溶劑可手工刷涂的聚天門冬氨酸酯脲彈性體防水涂料。

關鍵詞：   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、龍泉驛區，西起三環路成渝立交，東至成渝高速收費站，總長約4.18Km。

主要工程內容包括成渝輔道工程、快速公交、三環成渝立交、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30座，其中快速公交通道全長2698.2m，成渝高速主線橋361m、洪河大道主線橋991m、洪河大道立交處設置成渝高速輔道橋，左右幅全長606m。三環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 鋼筋銹蝕影響結構耐久性。在橋梁混凝土結構中，鋼筋在水泥水化時生成強堿性介質(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并不產生銹蝕。但混凝土由水泥砂漿和級配骨料組成的多孔體，在自身應力和荷載作用下，橋面混凝土易產生裂紋，若水順裂紋流入，則鋼筋會發生銹蝕。

2.2 鋼筋銹蝕后的經濟損失。美國學者Sitter曾今提出過“五倍定律”，即：結構設計時，對新建鋼筋項目在鋼筋保護方面每節省1美元，就意味著發現鋼筋銹蝕時采取措施將追加5美元。據美國公路戰略研究研究項目（SHRP）報告統計，1986年，美國修復因鋼筋銹蝕引起的橋梁損壞所產生費用共計200億美元，而這種費用還以每年5億美元的速度遞增。

3、橋面防水選擇依據

    橋面防水材料選擇需要對橋面形成有效保護，同時也需要在實際施工過程或使用過程中保持保護性能。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脂。聚天門冬氨酸酯脲防水涂料是近年來發展的一種新型脂肪族、慢反應、高性能、環保無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。保護橋面不被腐蝕是保證橋梁功能的首要問題。該涂料分子結構高度交聯，涂層致密。無孔的表面和優異的水解穩定性使系統成為一種防腐蝕的有效屏障。同時有高度的水汽屏蔽功能和耐水性，以及優異的防腐蝕性能。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，連續浸泡7天后的吸水率小于1%?？梢詫蛎娼Y構進行有效保護

3.2確保有足夠的耐久性。 該材料耐候性能優異，可通過4000h的QUV人工加速老化試驗；防水性好：伸長率300-500%，強度在6-25MPa可調；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長期浸泡240小時防水涂層不損壞。

3.3確保與橋面混凝土及瀝青鋪裝層有足夠粘接力。在橋面鋪裝設計中，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重要。經試驗，聚天門冬氨酸酯脲防水涂層對混凝土基面附著力通常能達到3.0-4.5MPa，遠大于混凝土自身的自聚強度，遠遠高于規范《噴涂聚脲防水工程技術規程》（JGJ/T 200-2010）中要求的≥2.5MPa。同時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境，橋面防水體系性能必須能夠在大的溫度范圍內保持穩定。聚天門冬氨酸酯脲防水材料在溫度為-40℃時，通過了直徑為3.2mm的軸360度的彎曲實驗；抗高溫性：該防水涂層承受180℃高溫無損壞。

3.5確保抵抗橋面變形能力。這種材料的高斷裂伸長率，使其具有超強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發生斷裂。

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，有重車對防水涂層進行不均勻碾壓，這些就要求橋面防水層有足夠的耐沖擊和耐磨耗的力學性能。聚天門冬氨酸酯脲涂層系統具有優異的耐磨性，涂膜磨耗損失≤40mg（1000g/500r)，抗沖擊強度≥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脂中的氨基是仲氨基，處于冠狀空間位阻環境，在與異氰酸酯-NCO基團反應時，活性大大降低，因而大大延長了施工時間（見下圖），可以手工刷涂施工。該刷涂聚脲克服了傳統噴涂聚脲由于反應速度過快，需要的高溫、高壓設備施工的弊端，可以按常規涂裝方法施工，能夠一勞永逸地解決防水施工中的疑難問題，其特點是：雙組分，環保高固含，現場即配即用，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、橋面防水層設計方案：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，下設聚天門冬氨酸酯脲柔性防水層1.0mm+10cm厚0混凝土調平現澆層(混凝土抗滲等級為P6)。調平現澆層內摻入水泥混凝土用短切玄武巖纖維，以提高結構自防水性能。

                          表1.

橋面防水等級為I級，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。，防水涂料應滿足《城市橋梁橋面防水工程技術規程》（CJJ 139-2010）、《道橋用防水涂料》(JC/T 975-2005)中涂料各項性能指標要求。

涂料還需同時滿足涂料應用性能指標：熱碾壓后抗滲性0.1MPa，30min不透水，接縫變形能力為10000次循環無破壞。

防水涂料施工應在基層混凝土強度達到設計強度80%以上時，方可進行，基層混凝土的含水率應小于4%?；鶎踊炷帘砻娲植诙忍幚硪瞬捎脪佂璐蚰?，表面浮灰應清理干凈，并不應有雜物、油類物質?；鶎悠秸葢淮笥?.67mm/m。

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

防水層材料除應符合設計文件的技術要求外，還應由具有檢測資質的機構檢測合格后方可使用。

4、橋面防水層的施工

   4.1基礎處理：基層表面采用拋丸打磨，清理干凈表面浮灰，不應有雜物、油類物質?；鶎悠秸葢淮笥?/span>1.67mm/m。

 4.2 涂覆底漆：刷涂高滲透環氧底漆：準確稱取A、B組份，按A組份（油漆）：B組份（固化劑）=5:1（質量比）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內用完。刷涂完畢后6h后檢查涂膜是否有缺陷，及時補刷。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的T107雙組份刷涂聚脲。使用時配制T107刷涂型聚脲，準確稱取A、B組份，按A組份（油漆）：B組份（固化劑）=1:1（質量比）混合，攪拌均勻。消泡和熟化5min，刷涂或滾涂于底漆涂層上，30min內用完。刷涂完畢后6-8h后檢查涂膜是否有缺陷，及時補刷。第二天可涂刷第二道聚脲防水層，達到規定的厚度。后一道聚脲施工的同時，還要進行拋沙處理，以增加防水層表面的粗糙度，利于和后續工序的瀝青砂漿層的結合。施工2天后可檢測附著力，一般能達到3.5MPa的拉拔強度。之后進行下一道工序。

       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指標：

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良性能，并且形成的涂膜不竄水、與基材粘結力強、耐候性好，是當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的標準和技術規范，相關標準均參照噴涂聚脲等相關規范。目前成渝高速入城段改造工程項目在該產品使用方面已經初見成效，目前已成功涂裝了200000m²，我們將繼續對使用效果進行長期觀察，為該類防水材料使用積累經驗。

《城市橋梁橋面防水工程技術規程》（CJJ l39-2010）

《道橋用防水涂料》（JC/T975—2005）