用于桥面防水的喷涂型液态防水层

点击数：850发布：2016-11-02　来源: 聚脲防腐_聚脲喷涂_聚脲防水_江苏申正建设工程有限公司

用于桥面防水的喷涂型液态防水层

1 概述

   有效的防水膜是桥梁建设或翻修工程的必要部分。由于水的作用而导致的桥梁结构的破坏将带来严重的维护问题和大量的资金消耗。而在用盐进行路面除冰时带来的氯离子又会使这些问题更加恶化，同时二氧化碳也会降低混凝土的碱性而使得腐蚀加剧。由于钢铁锈蚀后膨胀产生很高强度的拉伸应力，导致后期的混凝土破坏。通常随后会有进一步的裂缝产生，而随着水进人到裂缝中在冻融作用下又会导致剥落。

   为了阻止这种破坏，有几种方法已经在工程上进行运用，包括涂覆钢筋、钢板镀锌、整体防水以及使用表面防水膜。在英国，涂覆钢筋和钢板镀锌并不常见，虽然随着现在人们对于混凝土破坏的原因与影响的认识进一步加深，这两种方式可能作为防水膜体系的额外保证，得到更普遍的接纳。
整体防水可以封闭混凝土的孔隙，但是却不能阻止水会渗透到收缩裂缝。硅烷作为防水剂使用也会产生类似的问题。
表面防水膜是应用得最广泛的，大部分表面防水膜都是从最初的以沥青作为密封介质的基础上发展而来的。技术的改良带来了各种各样的预制的改性沥青卷材的出现。它们通过与桥面粘合并且以热浇或是以自粘性卷材的形式与沥青胶接合，组成了防水膜。这种技术产生的结果是多变的，非常依赖于施工的技术，并且会导致很多的问题。卷材之间的大多数接缝是问题的潜在来源，在不平整的表面上要达到很好的与桥面板的粘合也是一个问题。平面的形状变化也会导致其他的潜在问题，而在寒冷的天气状况下沥青卷材的硬度增加又使得施工变得更加困难。
   在 20世纪 70年代初 ，英国铁路土木工程师协会认定有缺陷的防水是导致铁路建筑物产生破坏的一个主要原因。该协会主张新的防水体系必须要满足严格的要求。整体目标是要创造出一种能够适应任何桥面板的几何形变的连续的无缝涂层。主要标准如下：

(1)长久的有效寿命；

(2)简单快速的施工；

(3)可以全年施工；

(4)在施工后 1h可以开放交通；

(5)粘结牢固可以抵抗任意的现场破坏；

(6)混凝土桥面中的桥梁收缩裂缝能够适应很宽的温度范围；

(7)与桥面很高的粘合强度；

(8)容易修复。

2 发展

英国铁路研究协会按照土木工程师协会的要求来开发一种新的体系。研究团队在实验室中检验了大量的可供选择的聚合物，研究结果很快得出只有应用液态聚合物的体系能够满足工程师协会的要求。这是一种完全无缝的防水膜，也有着极强的粘合力。在这种实验项目中，下列特性被认为是尤其具有重要意义的：

(1)防水膜的物理性质；

(2)防水膜与基质的粘合力；

(3)混凝土桥面上的裂纹铰接能力；

(4)施工性。

  主要关注了两种液态体系：一种是以甲基丙烯酸甲酯 (MMA)树脂为基础的，另一种是以聚氨酯为基础的。其他的液态的或卷材的聚合物也经过了实验，但是最终被否决了。
随后进行的试验段在许多年后得出甲基丙烯酸甲酯体系满足了标准要求并且在现在的条件下更具有亲和性。这种体系自 1974年以来广泛地应用于英国铁路。
  紧接着又与英国交通部协同进行了进一步的开发与实验。项目的主要目的是调试防水膜使之适应公路桥防护的特殊要求。这包括了化学改性，确保防水膜能够抵御表面的升高温度。该实验取得了成功，这种液态体系(Eliminator)成为了英国交通部批准的第一种喷涂的防水膜。
改进后的 MMA体 系是一种双组分的不溶解的液体材料，可以喷涂到桥面板上，产生一种牢固的、柔韧的无缝防水膜，能够迅速固化，在 20℃的条件下能够在施工 1h后开放交通 。虽然 MMA 防水膜是这种防水体系最关键的元素，其他的一些组成成分也是必需的。因此研发了许多种底漆来确保在桥面板与防水膜之间达到很好的粘合。同样地，也开发了能够与之兼容的粘结剂来提高防水膜与面层之间的粘合。

3 液态防水膜概述

  客观地来看，在市场上有许多液态应用的防水膜，每一种都有其不同的特征和性能。这些产品中的大多数在桥面上的应用取得了不同的成功，最重要的是每一种体系都有其特有的属性和局限性。
   例如，液态应用的沥青体系能够提供一种低成本的无缝解决方案，并且通常具有很好的裂纹铰接能力，尤其是当使用胶粉和聚合物改性时。但是，这种体系普遍都是热塑性的，就其本身而言，它们会随着使用时间的增长失去其柔韧性，而且它们的物理特性也很容易受到温度变化的影响。另一方面，环氧树脂虽然很牢固而且粘合力很好，但是很坚硬，柔韧性很低，这影响到它们在桥梁结构上的长期性能。聚氨酯防水膜具有柔韧性、有良好的裂纹铰接性能和很好的粘合力，但是对于空气中和基质上的湿度非常敏感。湿度对于这种防水膜的质量和完整性都有很严重的影响。这种聚合物通常具有 3～4h的相 当短的临界外敷时间，在这个时间之后，它们就变成惰性的，很难在上面再次涂覆。这种特性会影响到重叠部分的粘合的质量，尤其是在需要有许多天时间来接缝的大型桥梁结构上。
  最近在市场上出现了聚脲防水膜。它们与聚氨酯非常相似，实际上绝大多数的这种专利产品是聚氨酯与聚脲的混合产物。聚脲的湿度敏感性表面上要比聚氨酯好，这仅仅是因为它们的固化要迅速得多，这样湿气与异氰酸盐反应的机会就小很多。但是，外敷时间的限制仍然是影响接缝质量的一个主要劣势，并且限制了翻修。至于 MMA，它们 已经被证明是通用型的，容易施工，具有很好的粘合力、裂纹铰接能力和涂层间附着力。它们的施工很安全，实质上几乎不受温度和湿度的影响。但是，MMA防水膜的化学过程是很复杂的，在最近的几年，市场上出现了一些声称具有独创的性能的以MMA为基础 的产品，但是在使用中这些特性并没有表现出来。

4 关键性能要求

虽然现在并没有统一的协调标准，但欧共体正在向这一目标前进。欧洲的各种标准在细节上有不同，但是也有一些要求已经被认定为非常关键的。通常它们都是与混凝土桥相关的，因为这是最普遍的一种结构形式。

4．1与基质的粘合力

很高的粘结强度是一个有效的防水体系的基础。粘结强度可以在现场按照 ASTM D4541标准

通过拉拔试验技术来测定。液态施工的防水膜的

典型试验值通常被设定为大于 1MPa，要 比沥青卷材能达到的值高得多。液态材料的失效总是混凝土基质的内聚破坏。在钢桥面上，如果基质的准备适当，超过 2MPa的值是容易达到的。

4．2 裂纹桥接

防水膜必须要能够抵御混凝土桥面的毛细裂纹。因此，裂纹桥接能力，尤其是在低温下，是一个基本要求。每个国家的评估方法都不一样。例如，在英国，裂纹桥接能力是通过弯曲试验来测试的，而在法国和德国则是通过拉力试验来测试。

5 喷涂防水膜的优势如下：

(1)没有接缝或重叠部分；

(2)与基质底板有完美的粘合力；

(3)与面层有很强的附着力；

(4)能够抵御面层高温状况；

(5)出色的抗老化特性；

(6)粘结牢固，能够抵御所有常规的现场损害；

(7)适应各种基质底板形状和表面纹理；

(8)快速固化。

除了液态体系常规的优势外，以 MMA为基础的防水膜还具有许多以下的突出优势：
其一，MMA防水膜是冷施工的，可以迅速喷涂，甚至是在不规则形状的基底上应用，而在这种情况下定制的卷材需要花费大量时间。完整的液态体系包括底漆，两种颜色的防水膜和粘结剂，4—5名施工人员使用 1个泵的话，每天可以喷涂 2000m (8h)。施工快速，便利减少了资源的重复利用，将阻断交通降到最低，因此节约了项目的资金与时间成本。
其二，MMA防水膜在 20min内固化 ，并且可以在 1h内达到其最佳的物理性质。这就意味着能够在防水膜施工后迅速地开放交通，缓解了交通管理问题，可以提高合同的签订效率。
其三，MMA防水膜可以在一10℃ ～50 c的温度和高湿度的条件下全年施工。只有降雨或者降雪才能阻止喷涂施工。MMA防水膜可以在比任何其他体系都广的气候条件下施工，因此也就减少了项目的延滞时间。
其四，与绝大多数其他聚合物不同的是，MMA防水膜并没有临界的再次涂覆时间，因此可以在它使用期间的任何阶段重新涂覆。这一点尤其重要，因为意外损害的修复和接缝可以轻松和有效地进行，完全没有危及无缝防水膜整体性的风险。

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