高铁桥梁用暴露型防水耐磨弹性涂膜

余建平 路易·杜朗

（北京森聚柯高分子材料有限公司100042）

   

     摘要：介绍了高铁桥梁及用于高铁桥梁接缝处理的新方法——暴露型防水耐磨涂膜。该涂膜抵)抗紫外线不变色，并耐行人、车辆辗压，具有防水、耐磨、抗紫外线等性能。

    关键词：高铁桥梁；暴露防水；抗紫外线；弹性涂膜

   

     0引言

    高铁建设进入了一个快速发展时期。高速铁路桥梁是百年大计，其设计年限要求达到100年，防水很重要。防水设计耐久性要长，应该按20年规划设计。要求至少也应在10年以上。对于至少有10年以上保证要求的防水工程，应使用高性能防水材料。钢筋混凝土工程无论是现场浇筑，还是工厂预制，其强度应达到规定强度。混凝土通常抗压而不抗拉。对于混凝土表面应达到规定强度和含水率，并且要求结实、平整、无浮灰，应按100年设计。

   

     1接缝密封

 

       对于桥梁，通常按设计要求应对接缝进行防水处理。通常的处理方法是用沥青、非硫化橡胶、硅酮、聚硫、聚氨酯密封胶来密封处理，见图1。

图1传统接缝防水节点示意图

    图1传统接缝防水节点示意图

   

     采用传统的接缝密封方式防水，耐久性往往达不到预期的年限。因为密封胶（或膏）中含有增塑剂、油)品、高沸点溶剂等，这些物质在实际使用过程中，不断地向界面迁移，并逐步散发到空气中，造成密封胶延伸率不断降低，弹性模量逐年增大；另外，一些反应型密封胶，如硅酮、聚硫等不断地交联反应，造成弹性模量进一步增大，即使采用延伸率很高、模量很低，抗位移能力很高的密封胶，几年后照样开裂，往往发生界面粘结破坏或本体破坏，最终使防水密封失效。尤其是混凝土表面含有石灰质，是一个非常弱的界面，容易发生界面粘结破坏。为了使接缝防水密封有效期在10年以上，应将涂膜技术与密封胶技术结合起来，如图2所示，从根本上达到预期保证。

图2新的接缝防水密封节点示意图

    1—阻隔棒，为PE泡沫棒或PS泡沫棒；2—SJK580暴露型聚脲防水涂料，中间有聚酯无纺布做加强胎体（聚酯无纺布弹性在100%以上，多向同性）；3—单组分聚氨酯密封胶（符合JC48225级）低模量；4—PE泡沫棒

    

    图2新的接缝防水密封节点示意图

    漏水往往从接缝处开始，因此接缝处理应做到万无一失。采用图2所示方法，能从根本上保证10年以上不漏水。它将低模量单组分聚氨酯密封胶技术与暴露弹性涂膜技术相结合，其节点结构包括：

    （1）上层密封胶中心嵌入PE泡沫棒，大大降低密封胶的拉伸模量，使其不易在界面拉断、拉坏。

    （2）在缝隙内两边以及缝隙上平面采用暴露型聚脲防水涂料并用聚酯无纺布做加强。即使上部密封)胶开裂，以及接缝形变很大，因防水涂膜不会开裂，从根本上阻止雨水渗入缝隙中。

（3）上边缘混凝土上有一布两涂搭接，不会造成边缘混凝土崩裂。

    （4）对混凝土接缝两边界面粘接加强。聚酯无纺布本身有弹性，延伸率大于100%，与涂料结合固化后)达到150%以上，其具有多向同性。

    单组分低模量聚氨酯密封胶SJK1907及SJK580暴露型单组分聚脲防水材料的性能分别见表1和表2。

    表1单组分低模量聚氨酯密封胶SJK1907的性能指标

表1单组分低模量聚氨酯密封胶SJK1907的性能指标

    表2SJK580暴露型单组分聚脲防水材料的性能指标

表2SJK580暴露型单组分聚脲防水材料的性能指标

    2桥面钢筋混凝土防水

    2.1抗拉强度

    混凝土的抗拉强度在4MPa以上，暴露型防水涂膜的抗拉强度在8MPa以上。

    2.2粘结强度

    各层的粘结强度如下：

    底涂剂对混凝土>3.0MPa；

    暴露型防水涂膜对底涂剂>3.0MPa；

    暴露型防水涂膜和底涂剂对混凝土剪切强度＞2.0MPa。

    2.3防水涂膜的种类

    2.3.1聚脲类

    聚脲类防水涂膜分为暴露型和非暴露型。非暴露型通常为芳香族类，这类材料在紫外线照射下，通常会变色、表面轻微粉化，而暴露型聚脲则能抵抗紫外线，并且不发生颜色改变。如果使用非暴露型聚脲，则需覆盖一层暴露型聚脲，防水涂膜节点示意图见图3。

图3防水涂膜节点示意图

    图3防水涂膜节点示意图

    聚脲防水涂膜的性能指标见表3。

    表3暴露型和非暴露型聚脲的性能指标

表3暴露型和非暴露型聚脲的性能指标

    注：SJK909——芳香族喷涂聚脲（非暴露型），双组分；SJK590——暴露型聚脲，单组分。

    2.3.2弹性PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）暴露型防水涂料

  MMA（甲基丙烯酸甲酯）因具有极其优异的耐紫外线、抗氧化性等性能，它经长达20年以上户外曝晒)仍不发生变化，因而在欧美国家广泛用于室外地坪和室外暴露防水工程中，其性能见表4。

    表4SJK2899MMA防水耐磨涂料的性能指标

表4SJK2899MMA防水耐磨涂料的性能指标

    3耐久性规定

    西方国家的建筑物耐久性实行建筑物质量保证期制度。即在保险公司参与下，开发商、总包商、设计方、监理方、分包商、材料商必须对质量作出质量保证年限。在保证年限内出现任何质量问题，则要求赔偿给业主。美国大部分州实行15年以上的质量保证期制度。欧洲通常实行10年以上的质量保证期制度。日本、澳大利亚也实行质量保证期制度。我国实行保修期制度，即在保修期内出现质量问题，则维修即可，不用赔付。但高铁防水工程应至少实行10年以上免费保修期。

    4讨论

    铁路工程是一个百年大计的耐久性工程，防水很重要，如果防水失效，则钢筋混凝土的使用年限将大打折扣。因此，防水工程必须确保万无一失。接缝是所有防水工程中最为薄弱的一个环节，本文介绍了密封与防水涂膜相结合的办法，能大大延长防水年限。以本文中低模量单组分聚氨酯密封胶密封技术和暴露型防水涂膜技术相结合，能确保桥面接缝防水年限在10年以上。桥面防水长期置于阳光下曝晒，应采用高耐候性防水涂膜。尤其是具有长期抵抗紫外线的能力，本文中所述暴露型聚脲和MMA涂膜在长达10年以上不变色、不粉化，其抗拉强度超过了混凝土的拉伸强度，并且粘结性良好，可暴露使用，无须保护层，是高铁桥梁理想的防水材料。