聚脲防水涂料在大型沉管管段上的应用

罗华平

(中铁十八局集团第五工程有限公司，天津 300459)

1 工程概况

天津海河隧道沉管段长为255 m，由3节预制管段组成，在南岸干坞内预制、舾装，管段长85 m(E1、E2管段)，80 m+5 m(E3-1、E3-2管段)。管段为两孔三管廊断面，断面宽 36.6 m，高9.65 m，底板厚1.4 m，外侧墙厚1.0 m，中隔墙厚 0.6 m，顶板厚 1.35 m。管段混凝土强度等级为C40，抗渗等级为S10。

管段外包防水做法:底板外包8 mm厚防水钢板，并沿侧墙上返2.4 m，管段顶板、侧墙喷聚脲防水涂料厚1.5 mm，并与底板所设防水钢板在侧墙搭接，搭接长度为200 mm。如图1所示。

2 施工工艺流程

施工准备→基层处理→底土(环氧底涂料)→喷涂聚脲(防水层)→质量检测。

图1 管段外包防水横断面示意(单位:mm)

3 施工方法

3.1 施工准备

为保证喷涂聚脲施工顺利进行，在施工前必须充分做好准备工作，包括聚脲原材料、喷涂设备和组织施工人员等。

3.1.1 聚脲原材料

聚脲原材料是一种A、B双组分、无溶剂、快速固化的绿色环保弹性防水材料，A组分是由端羟基化合物与异氰酸酯反应制得的半预聚物;B组分是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成的混合物，A、B组分在专用喷涂设备的喷枪内混合喷出，快速反应固化生成弹性体防水膜。

3.1.2 喷涂设备

采用美国卡士玛公司喷涂机H20/35Pro型GX-7喷枪，压力2 500/3 200 psi，系统温度50～65℃。

3.1.3 组织施工人员

施工员1人，安全员1人，技术员1人，电工1人，操作工10人，喷涂机2台。

3.2 基层处理

3.2.1 基面清理

管段喷涂基层为混凝土，基面需坚实、完整、清洁、无尘土、无疏松结构、平整、表面干燥，混凝土表面的水泥浮浆、油脂等用钢刷、凿锤、喷砂等方法除去。

3.2.2 基层修补

经打磨处理后的基层缺陷得以充分暴露，在混凝土基面形成无数的孔洞。孔洞中的潮气或空气在喷涂施工后受热膨胀会引起涂层表面形成针孔，影响涂层表观质量。为保证施工质量，裂缝、孔洞需事先采用腻子修补好，一般采用环氧砂浆修补腻子刮涂。

3.2.3 底涂(环氧底涂料)

(1)聚脲涂层需要一个清洁、干燥的表面以便提高附着力，双组分反应型环氧树脂现场按比例(1∶4)配制在基层表面满涂，应均匀、不漏涂、不堆积，切勿太厚，干燥时间宜在24 h左右。

(2)底涂涂料现配现用，严格按照说明书要求准确称量。一般0.3 kg/m2左右。

(3)底涂施工时，大面采用辊涂工艺，边角沟槽采用刷涂施工。底涂施工从一端向另一端顺序进行。辊刷必须清洁、干燥，涂层涂刷均匀，避免漏涂以及涂刷过厚起泡。

(4)底涂施工完毕进行目测检测，检查均匀程度、有无漏涂和缺陷。涂膜实干后，检查是否漏涂，是否有起泡，针眼等缺陷，如有缺陷，基层表面的针眼用环氧树脂修补腻子人工补平，待修补腻子固化且实干后，才能进行下一道工序施工。

(5)底涂施工后一般干燥4～24 h内喷涂聚脲涂料，不宜间隔时间过长。

3.3 喷涂聚脲施工

3.3.1 喷涂准备

(1)施工前对喷涂区域以外部位进行遮挡，螺栓用塑料布胶带封好，防护墙要用塑料布、铁皮等材料进行防护。作业人员需穿工作服，佩戴目镜、手套、防毒面具等劳保用品，并保证施工环境通风良好。

(2)施工前需将B料搅拌15 min以上，使之均匀;并应在施工过程中保持连续搅拌。

(3)正式喷涂前，喷涂设备主加热器需要加热到60～70℃，压力设定在2500 psi左右，可根据现场试喷情况和试膜取样的情况及时调整工艺参数，保证压力平衡，出料雾化良好，以达到最佳喷涂效果。

3.3.2 喷涂施工

(1)喷涂聚脲防水涂料的施工，由专业枪手进行喷涂操作，将主机配置的2支抽料泵分别插入装有A、B原料桶内，借助主机产生的高压(24 MPa)将原料推入喷枪混合室，进行混合、雾化后喷出。在到达基层的同时，涂料几乎已近凝胶，5～10 s后，涂层完全固化。

(2)喷涂厚度控制:按设计厚度分2遍喷涂，第1遍喷涂厚度约0.6 mm，第2遍喷涂厚度0.9 mm，两遍间隔5 s以上。最后还应对感观厚度小的区域补充喷涂(俗称压枪)，确保涂层厚度。全过程应连续完成。如果喷涂出现针眼，每遍喷涂完成后需要人工修补表面针孔，对细部节点、拐角、异质材连接处进行聚脲加厚处理。

(3)喷涂施工分区分块连续施工，以E1管段为例。先喷涂管段顶部，把顶部分成平均宽约5 m，长28.6 m的小块，共17块，施工顺序按照S形顺序施工;管段东西侧墙同样分成17块，施工顺序从上往下喷涂。如图2所示。

4 质量检测

4.1 外观检测

(1)喷涂聚脲涂料颜色应均匀，涂层应连续，无漏涂和流坠。

(2)涂层表面应无气泡、无针孔、无剥落、无划伤、无折皱、无龟裂、无异物。

图2 喷涂施工顺序展开图(单位:mm)

4.2 仪器检测

检测项目、质量要求、频率及器具见表1。

4.3 特殊部位处理

(1)外侧墙喷涂层和防水钢板搭接部位及纵向施工缝的处理

①将搭接处混凝土进行人工打磨，将灰尘、污物、浮浆和松散的表层打磨干净。

②用砂浆型环氧修补材料把钢板和混凝土之间缝隙填注密实。

③侧墙混凝土与防水钢板存在错台的用打磨机磨平，保证钢板与混凝土面顺接。

④喷涂聚脲防水层应在防水钢板喷锌完成后进行。

⑤外侧墙水平施工缝处、防水钢板顶部与混凝土接缝处喷涂聚脲防水涂料防水层时，应进行加强处理，加强层两边均应超出接缝不少于200 mm，如图3所示。

表1 质量检测标准

图3 外侧墙施工缝及防水钢板搭接处的防水做法(单位:mm)

(2)后浇带环向施工缝处防水

外侧墙、顶板后浇带接缝处的喷涂聚脲防水层施工时，应设置加强层，加强层两边均应超出接缝不少于200 mm，如图4所示。

图4 顶板、外侧墙后浇带处防水做法(单位:mm)

(3)顶板预埋钢板处防水

预埋件处聚脲防水涂层施工时，应进行加强处理，加强层的宽度不应小于200 mm，并喷涂均匀，喷涂时注意不损坏埋件的预留螺栓。

(4)顶板人孔处防水

人孔封孔前防水施工时仅涂刷混凝土表面钢板即可。人孔封口后，做防水之前，需先采用聚合物防水砂浆抹角，再喷涂聚脲防水层，详见图5所示。

图5 人孔处防水做法(单位:mm)

(5)沉管钢端封墙预埋角铁防水

沉管钢端封墙预埋角铁外露部分喷涂聚脲防水层，顺角铁方向向外延伸200 mm，顺保护环底焊缝向外延伸200 mm，如图6所示。

图6 沉管钢端封墙预埋角铁处防水做法(单位:mm)

4.4 缺陷修补措施

在喷涂施工时空气、水蒸气以及喷涂聚脲材料在固化过程中产生CO2可能会引起鼓包。对于面积≤250 cm2的鼓包，剔除鼓包后直接用涂层修补材料修补至设计厚度。对于面积＞250 cm2的鼓包及防水破损处，应剔除到混凝土原始基层，重新刮涂基层修补腻子、涂环氧底涂、按设计要求厚度喷涂聚脲涂层，喷涂聚脲涂层之前应采用搭接专用粘结剂对原有防水层表面进行处理。重新喷涂的时间间隔如超过厂家规定的复涂时间，应将原涂层表进行打磨或涂刷搭接专用粘合剂等方法，防止重新喷涂的涂层与原聚脲涂层界面粘结不牢而产生分层。

5 结语

喷涂聚脲防水涂料防水层在大型沉管隧道管段外包防水中的应用是该防水材料应用领域的一个创新。海河沉管隧道管段的浮运、沉放、安装施工已圆满结束，管段外防水采用喷涂聚脲防水涂料达到了理想的防水效果，无一处渗水点。实践证明，喷涂聚脲防水涂料完全可满足沉管隧道管段外防水的设计、施工和使用要求，施工中也充分体现了喷涂聚脲涂料强度高、粘结力好、施工速度快的特点。

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