聚天门冬氨酸酯脲防水涂料在桥梁桥面防水工程中的应用

                 广州市金铂尔化工有限公司   张余英

摘要：成渝高速改造工程项目作为成都市市政重点工程，施工内容涉及面广，如桥梁、BRT高架桥、下穿隧道、管廊、暗渠、给排水、人行天桥等。为保证施工质量，确保结构耐久性，以及尝试新工艺，决定选用高强度、高耐磨性、高延伸率、高粘结力、耐紫外线能力强、抗腐蚀性强、施工便捷的无溶剂可手工刷涂的聚天门冬氨酸酯脲弹性体防水涂料。

关键词：   聚天门冬氨酸酯脲   防水涂料  手工刷涂  桥梁工程   钢筋锈蚀   成渝高速入城段改造工程

1、工程概况

成渝高速入城段改造工程位于成都市东部，呈东西走向，横跨成华区、龙泉驿区，西起三环路成渝立交，东至成渝高速收费站，总长约4.18Km。

主要工程内容包括成渝辅道工程、快速公交、三环成渝立交、东洪路下穿隧道、洪河大道立交、玉石一路隧道以及道路桥梁工程相关的交安、照明、绿化、管线、智能交通、快速公交、既有管线迁改及旧桥拆除工程等。其中大小桥梁共计30座，其中快速公交通道全长2698.2m，成渝高速主线桥361m、洪河大道主线桥991m、洪河大道立交处设置成渝高速辅道桥，左右幅全长606m。三环成渝立交和河大道立交匝道桥各7座匝道桥，成渝高速上跨人行天桥6座及BRT终点处人行天桥。

2、桥梁钢筋锈蚀危害方面

2.1 钢筋锈蚀影响结构耐久性。在桥梁混凝土结构中，钢筋在水泥水化时生成强碱性介质(PH值在13-14之间），容易形成钝化膜，可以抑制钢筋锈蚀，因此在一般情况下钢筋受到周围混凝土保护并不产生锈蚀。但混凝土由水泥砂浆和级配骨料组成的多孔体，在自身应力和荷载作用下，桥面混凝土易产生裂纹，若水顺裂纹流入，则钢筋会发生锈蚀。

2.2 钢筋锈蚀后的经济损失。美国学者Sitter曾今提出过“五倍定律”，即：结构设计时，对新建钢筋项目在钢筋保护方面每节省1美元，就意味着发现钢筋锈蚀时采取措施将追加5美元。据美国公路战略研究研究项目（SHRP）报告统计，1986年，美国修复因钢筋锈蚀引起的桥梁损坏所产生费用共计200亿美元，而这种费用还以每年5亿美元的速度递增。

3、桥面防水选择依据

    桥面防水材料选择需要对桥面形成有效保护，同时也需要在实际施工过程或使用过程中保持保护性能。终选择双组份手工刷涂聚脲防水涂料，该涂料采用聚天门冬氨酸酯为主体树脂。聚天门冬氨酸酯脲防水涂料是近年来发展的一种新型脂肪族、慢反应、高性能、环保无溶剂的防水涂层材料，被称为第三代聚脲。

3.1确保良好的不透水性。保护桥面不被腐蚀是保证桥梁功能的首要问题。该涂料分子结构高度交联，涂层致密。无孔的表面和优异的水解稳定性使系统成为一种防腐蚀的有效屏障。同时有高度的水汽屏蔽功能和耐水性，以及优异的防腐蚀性能。水汽渗透率低，有效的防止潮气与混凝土桥面相接触。吸水率低，连续浸泡7天后的吸水率小于1%。可以对桥面结构进行有效保护

3.2确保有足够的耐久性。 该材料耐候性能优异，可通过4000h的QUV人工加速老化试验；防水性好：伸长率300-500%，强度在6-25MPa可调；涂膜耐紫外线好，弹性涂膜耐QUV1000-3000h，刚性涂膜耐QUV4000h，仅次于氟碳涂料；耐腐蚀性好：耐10%H2SO4，10%NaOH长期浸泡240小时防水涂层不损坏。

3.3确保与桥面混凝土及沥青铺装层有足够粘接力。在桥面铺装设计中，防水层与桥面板混凝土基面及与沥青砂浆面层之间的粘接性能至关重要。经试验，聚天门冬氨酸酯脲防水涂层对混凝土基面附着力通常能达到3.0-4.5MPa，远大于混凝土自身的自聚强度，远远高于规范《喷涂聚脲防水工程技术规程》（JGJ/T 200-2010）中要求的≥2.5MPa。同时与表面的沥青材料有良好的配套性能。

3.4确保有良好的耐高温、低温性能。桥面由于处于四季气候环境，桥面防水体系性能必须能够在大的温度范围内保持稳定。聚天门冬氨酸酯脲防水材料在温度为-40℃时，通过了直径为3.2mm的轴360度的弯曲实验；抗高温性：该防水涂层承受180℃高温无损坏。

3.5确保抵抗桥面变形能力。这种材料的高断裂伸长率，使其具有超强的柔韧性和抗冲击性。在温度为-40℃到180℃之间，可以拉住0.6mm宽的混凝土裂缝而不会发生断裂。

3.6确保良好的抗施工损伤性能。桥面防水在沥青层施工时，有重车对防水涂层进行不均匀碾压，这些就要求桥面防水层有足够的耐冲击和耐磨耗的力学性能。聚天门冬氨酸酯脲涂层系统具有优异的耐磨性，涂膜磨耗损失≤40mg（1000g/500r)，抗冲击强度≥100kg.cm,能够抵抗施工损伤。

3.7确保良好施工性能。聚天门冬氨酸酯脲主体树脂中的氨基是仲氨基，处于冠状空间位阻环境，在与异氰酸酯-NCO基团反应时，活性大大降低，因而大大延长了施工时间（见下图），可以手工刷涂施工。该刷涂聚脲克服了传统喷涂聚脲由于反应速度过快，需要的高温、高压设备施工的弊端，可以按常规涂装方法施工，能够一劳永逸地解决防水施工中的疑难问题，其特点是：双组分，环保高固含，现场即配即用，施工方便灵活，可采用手刷、辊涂、刮涂。

  A组份      +    B组份    =  聚天门冬氨酸酯脲高分子化合物

3、桥面防水层设计方案：桥面铺装面层为4cm高粘弹改性沥青混凝土SMA-13 +5cmSBS改性沥青混凝土AC-16C，下设聚天门冬氨酸酯脲柔性防水层1.0mm+10cm厚0混凝土调平现浇层(混凝土抗渗等级为P6)。调平现浇层内掺入水泥混凝土用短切玄武岩纤维，以提高结构自防水性能。

                          表1.

桥面防水等级为I级，防水层采用聚天门冬氨酸酯脲柔性防水涂料，涂料厚度不小于1.0mm。，防水涂料应满足《城市桥梁桥面防水工程技术规程》（CJJ 139-2010）、《道桥用防水涂料》(JC/T 975-2005)中涂料各项性能指标要求。

涂料还需同时满足涂料应用性能指标：热碾压后抗渗性0.1MPa，30min不透水，接缝变形能力为10000次循环无破坏。

防水涂料施工应在基层混凝土强度达到设计强度80%以上时，方可进行，基层混凝土的含水率应小于4%。基层混凝土表面粗糙度处理宜采用抛丸打磨，表面浮灰应清理干净，并不应有杂物、油类物质。基层平整度应不大于1.67mm/m。

防水涂层与沥青混凝土间设置过渡界面层，以便起到隔离效果和利于防水层与沥青面层有效粘接。过渡界面层材料可以选择细砂，细砂粒径以0.7mm-1.0mm为宜，且应采用过量铺撒后去除浮砂的方法施工。

防水层材料除应符合设计文件的技术要求外，还应由具有检测资质的机构检测合格后方可使用。

4、桥面防水层的施工

   4.1基础处理：基层表面采用抛丸打磨，清理干净表面浮灰，不应有杂物、油类物质。基层平整度应不大于1.67mm/m。

 4.2 涂覆底漆：刷涂高渗透环氧底漆：准确称取A、B组份，按A组份（油漆）：B组份（固化剂）=5:1（质量比）混合，搅拌均匀。消泡和熟化5min，滚涂于处理完的混凝土基面上，30min内用完。刷涂完毕后6h后检查涂膜是否有缺陷，及时补刷。底漆施工18-24h后可刷涂聚脲面漆

      高渗透底漆用量0.2-0.3kg/m2

   4.3.刷涂聚天门冬氨酸酯脲防水涂料：采用广州市金铂尔化工有限公司生产的T107双组份刷涂聚脲。使用时配制T107刷涂型聚脲，准确称取A、B组份，按A组份（油漆）：B组份（固化剂）=1:1（质量比）混合，搅拌均匀。消泡和熟化5min，刷涂或滚涂于底漆涂层上，30min内用完。刷涂完毕后6-8h后检查涂膜是否有缺陷，及时补刷。第二天可涂刷第二道聚脲防水层，达到规定的厚度。后一道聚脲施工的同时，还要进行抛沙处理，以增加防水层表面的粗糙度，利于和后续工序的沥青砂浆层的结合。施工2天后可检测附着力，一般能达到3.5MPa的拉拔强度。之后进行下一道工序。

       T107刷涂聚脲涂料用量0.8-1.5kg/m2，厚度0.6-1.2mm     

T107 聚天门冬氨酸酯脲防水涂料主要技术指标：

涂刷底漆层

涂刷聚脲防水层

涂刷聚脲防水层

抛沙层

铺装沥青砂浆层

6、结论

    聚天门冬氨酸酯脲作为第三代聚脲防水材料，具备防水卷材的所有优良性能，并且形成的涂膜不窜水、与基材粘结力强、耐候性好，是当前综合性能的防水材料。但该防水材料目前由于缺少建材行业的标准和技术规范，相关标准均参照喷涂聚脲等相关规范。目前成渝高速入城段改造工程项目在该产品使用方面已经初见成效，目前已成功涂装了200000m²，我们将继续对使用效果进行长期观察，为该类防水材料使用积累经验。

《城市桥梁桥面防水工程技术规程》（CJJ l39-2010）

《道桥用防水涂料》（JC/T975—2005）