沪杭高速铁路桥梁喷涂聚脲防水层施工技术研究

程 飞，王 虎

(沪杭铁路客运专线股份有限公司，上海 200237)

1 工程概况

沪杭高速铁路设计时速350 km，设计使用寿命:线下桥梁、墩台100年，线上轨道结构60年。桥上采用CRTSⅡ型板式无砟轨道结构。由于CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板与桥面间设置了滑动层，其下的防水层不能再铺设保护层，由于卷材类防水层铺设后均需设置保护层，因此卷材类防水层在CRTSⅡ型板式无砟轨道中已不适用，须选择喷涂材料作为桥面防水层。当时铁道部对350 km/h铁路桥面防水材料还未颁布技术条件，聚脲作为一种绿色保护涂层，具有性能优异、快速固化、安全环保、施工周期短、耐腐蚀、耐磨、耐久性性能优异等显著特点，满足沪杭高速铁路标准高、任务重、工期紧、绿色环保等对桥上防水材料各方面的要求，借鉴京津城际铁路桥面防水层运用经验［1］和京沪高速铁路桥面防水层暂行技术条件［2］，公司调查研究后在喷涂聚脲和Mma这两种防水涂料中选取了聚脲防水涂料。

2 喷涂聚脲防水涂料材料特点、性能、技术条件

(1)材料组成:喷涂(纯)聚脲是由异氰酸组分(简称A组分)与氨基化合物组分(简称B组分)及反应生成一种弹性体物质;喷涂聚氨酯(脲)是由异氰酸脂组分与树脂组分及反应生成的一种弹性物质;纯聚脲对环境适应性较强，适合于复杂气候环境施工;半聚脲适合于干燥、温暖环境中施工。

(2)材料特点及性能:喷涂聚脲防水膜具有良好的裂缝追随性能、耐磨性能、耐冲击性、抗紫外线老化、耐老化、基材粘贴性能、疲劳性能、适应环境施工性、二次施工性能及易修补性能。

(3)技术条件:沪杭高速铁路桥上防水层所采用的喷涂聚脲防水层材料及施工验收满足铁道部科技司科技基［2009］117号文《客运专线铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件》的各项要求。

3 喷涂聚脲防水层施工工艺

3.1 防水层构造

根据设计，桥面防护墙内侧采用喷涂聚脲防水层，其中，底座板铺设区域为喷涂聚脲2 mm厚;底座板之外为喷涂聚脲1.8 mm厚，其上再喷涂0.2 mm脂肪族聚氨酯面层。其结构如图1所示。

图1 防护墙内侧桥面防水层构造示意

3.2 施工工艺

主要施工工艺如下:基层处理施工、底涂施工、喷涂聚脲防水涂料施工、脂肪族聚氨酯面层施工、验收、修补。

3.2.1 基层处理

采用轻度抛丸处理，丸料规格S330或S390。抛丸处理范围为底座板宽度两边各加20 cm，即3.35 m。抛丸处理不到的区域使用角磨机处理。

3.2.2 底涂施工

(1)底涂范围:底座板两边向外加15 cm，即3.25 m宽。

(2)腻子底涂:腻子底涂用作粘结混凝土基层与后续满刮腻子层、环氧树酯基料，有良好的渗透力，能够封闭混凝土基层的表面及修正表面的微小缺陷;同时能够与混凝土基层和上层修补腻子层有很好的粘结作用。环氧底涂采用人工刮涂。

(3)满刮修补腻子:腻子底涂刮涂完成后，由于混凝土中的水分、气孔作用，表面会显现密度很大的微小孔洞，采用满刮修补腻子的方法对孔洞、裂纹以及泄水孔周围混凝土等缺陷修补平整。

3.2.3 喷涂聚脲施工

(1)喷涂范围和底涂相同。

(2)喷涂施工

①喷涂聚脲机械采用自动喷涂机，型号ReactorH－xp3，配上往复机配套的自动喷枪。根据工艺性试验结果，设定往复机走行速度为15～20 cm/min，往复10次喷涂厚度为2 mm。

②桥面平整部分采用机械喷涂，机械喷涂不能达到的部位采用人工喷涂。

③喷涂前必须将B料搅拌15 min以上，使之搅拌均匀，喷涂过程中保持连续搅拌。

(3)特殊部位处理

①防护墙，侧向挡块的封边处理:应先用角磨机打磨混凝土表面，清除浮浆和毛边，喷涂聚脲时保证根部封边厚度，必要时辅以手工涂刷，封边厚度不小于8 cm。

②泄水孔的处理:先用钢刷将孔内混凝土表面清理干净，孔内刷涂底涂材料10 cm深，然后手工向孔内壁喷涂聚脲。

3.2.4 聚氨酯面层施工

(1)施工前，对施工区域的聚脲表面进行清洁处理，达到表面干燥、无灰尘、油污和其他污染物。

(2)第一道聚氨酯面层应在聚脲施工完成后6 h内完成，以保证面层和聚脲之间良好的粘结。超过6 h时，采用搭接专用粘结剂(溶剂型聚氨酯类粘合剂)作预处理，并做现场粘接拉拔试验。

(3)面层施工可采用辊涂或喷涂工艺，边角和沟槽辅以涂刷工艺。

3.2.5 搭接施工

(1)适用于桥面喷涂聚脲防水层两次施工间隔在6 h以上，需要搭接连接成一体的部位，第一次施工应预留出15～20 cm的操作面同后续防水层进行可靠的搭接。

(2)后续防水层施工前，应对已施工的防水层边缘20 cm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。

(3)对原有防水层表面15 cm范围内做打磨处理，采用搭接专用粘结剂(溶剂型聚氨酯类粘合剂)涂刷后，在4～24 h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为10 cm。图2为搭接未处理好图片。

图2 搭接未处理好

4 喷涂聚脲防水层质量控制关键点

喷涂聚脲具有现场成膜的特性，其中人员、设备、材料、现场环境是一个有机的整体，共同影响成膜质量，同时上一道工序决定着下一道工序的质量，因此有“三分材料，七分施工”的说法。

4.1 梁面质量控制

防水层施工前，梁面应进行验收，具体要求如下。

4.1.1 桥面高程

梁端1.45 m以外部分的桥面高程允许误差±7 mm，梁端1.45 m范围内不允许出现正误差。使用精测网进行复核检查。对不能满足要求的应进行打磨和采用聚合物砂浆填充处理。

4.1.2 桥面平整度

桥面平整度要求3 mm/4 m。使用4 m靠尺测量(每次重叠1 m)，每桥面分4条线(每底座板中心左右各0.5 m处)测量检查。对不能满足3 mm/4 m要求，但在8 mm/4 m范围内的，可以放宽用1 m尺复测检查但应满足2 mm/1 m要求。对仍不能满足要求的必须对梁面进行整修处理。

4.1.3 相邻梁端高差

相邻梁端高差不大于10 mm。采用0.5 m水平尺进行检查(在底座板范围内对观感较差处进行量测)。对大于10 mm处应进行专门处理，或一侧梁端采取落梁措施或较低一端用聚氨酯或环氧树脂砂浆修补。

4.1.4 梁端梁面平整度

梁端1.45 m范围的平整度要求为2 mm/1 m。不能满足要求时，打磨处理，直至符合要求。

4.2 基层处理质量控制

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，应对梁面质量进行验收，检验标准见表1。

图3为基底未处理好造成空鼓图片。

图3 基底未处理好造成空鼓

表1 梁面质量验收标准

4.3 施工温度、湿度的控制

(1)底涂施工前，桥面基层应干燥，其干燥程度判定如下。

①当桥面基层颜色正常并无明显水渍，经检测:桥面基层含水率低于7%时，视为干燥基面;桥面基层含水率高于7%时，视为潮湿基面。

②桥面基层含水率按以下方法检测:底涂施工前，采用1 m2的塑料薄膜铺在待测基面上，四周用胶带密封，3～4 h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，其含水率高于7%，反之，则含水率低于7%。

(2)喷涂聚脲防水涂料对施工环境的要求较高，仅适合于干燥、温暖环境中的施工，施工时环境温度宜在10～35℃、相对湿度宜在75%以下，且要求桥面基层温度高于露点温度3℃。

4.4 原材料质量控制

(1)底涂、喷涂聚脲防水涂料、脂肪族聚氨酯面层等构成喷涂聚脲防水层的原材料应具有相容性，实际选用的原材料均应与检验时采用的原材料一致。

(2)喷涂聚脲防水涂料、底涂、脂肪族聚氨酯面层、搭接专用粘结剂的检验项目和检验频次按《客运专线铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件》(科技基［2009］117号)表6.1要求执行。

(3)施工过程中要加强底涂质量控制，以及外观、厚度检查，并按照规范要求进行粘结强度检测和不透水性检测，以确保施工质量满足规范要求。

5 人员培训

由于喷涂聚脲防水材料在我国是新材料、历史短、技术新、经验少，且沪杭高速铁路项目几乎同时施工、规模大、工期紧、气候条件复杂、施工组织难度大，而膜层的质量不但与原料、配方、设备和施工人员技能紧密相关，更重要的是基层处理质量的好坏、施工环境把握是否准确、施工过程监管是否到位是决定因素。因此，所有施工人员、项目经理、项目总监、监理人员、管理者在上岗之前应经过严格的专业培训，学习聚脲基础知识、材料标准及检测技术;喷涂设备工作原理、操作规程、维修保养、故障及排除;施工规程、基层处理技术、细部节点处理技术、修补技术、界面处理技术、安全防护知识;实操喷枪喷涂、实操抛丸机等等，掌握施工技巧。沪杭铁路客运专线股份有限公司分不同层次举办了3次聚脲防水技术培训班，培训人员达950人次，培训至施工作业层、监理员，以使工程质量“零缺陷”。

6 结论和建议

(1)注重机械化施工。机械化施工速度快、效率高、喷涂均匀、厚度一致，喷涂质量不再取决于作业人员的技能、经验、体力、责任心，可以大幅度减少人为因素导致的质量缺陷，且节省成本、提高质量。

(2)注重驻厂监造工作。确保防水材料生产厂家提供的防水材料为合格纯聚脲产品，生产所用的原料、生产工艺和各项技术指标满足招标文件、设计文件的要求。

经过一段时间以来的桥面防水施工，总体施工进度和质量满足沪杭高速铁路的建设需求。由于聚脲防水层施工对环境条件的要求较为严格，尤其是湿度的要求，造成在冬雨季施工时，需要在桥上搭设防雨棚、增设加热设备等，给施工速度带来较大影响，且增加了施工成本。因此，对聚脲防水涂料的施工性能有待进一步研究，使其适应性更加广泛，以满足各种环境条件下的施工需要。

［1］望雪林，柯万春.聚脲防水涂料在京津城际轨道交通工程中的应用［J］.铁道标准设计，2007(12):60-62.

［2］中华人民共和国铁道部.铁科技基［2009］117号 客运专线铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件［S］.北京:中国铁道出版社，2009.

［3］徐黔峰.京沪高速铁路桥面喷涂聚脲防水层技术的应用［J］.铁道建筑技术，2010(11):28-31.

［4］赵年军.浅谈京沪高速铁路混凝土桥面喷涂聚脲防水层施工技术［J］.黑龙江科技信息，2010(12):223.

［5］王 勇，郑家玉.喷涂聚脲防水涂料在京沪高速铁路桥面的施工与应用［J］.中国建筑防水，2010(24).

［6］周立明.CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板聚脲防水层施工［J］.中小企业管理与科技(上旬刊)，2010(5).

［7］阮和章.京沪高速铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层施工［J］.中国建筑防水，2010(10).