铁路混凝土桥面防水结构体系及新型防水材料讲义

铁路混凝土桥面防水体系及新型防水材料

2014年4月

目录

o-铁路混凝土桥面防水体系简介

。二、混凝土桥面防水病害情;牙

。三、病害原因分析

O四、无昨轨道桥面新防水体系

。五、新防水体系应用情;牙

O六、新方案及下一步工作设想

一、铁路混凝土桥面防水体系简介

铁路混凝土桥梁桥面防水层是提高桥梁结构

耐久性的重要技术手段。既有桥梁由于桥面防水

失效造成桥面板渗水、钢筋锈蚀的事例很多，直

接影响到结构的使用寿命。

用于桥梁有昨、无昨混凝土桥面有保护层的防水体系:

TB/T2965-2011《铁路混凝土桥面防水层技术条件》。

一、铁路混凝土桥面防水体系简介

保护层

防水卷材（氯化聚乙烯）

两层间热熔焊接离聚物改性沥青防水卷材（热熔）

防水卷材（氯化聚乙烯）高聚物改性沥青防水卷材（热熔）

粘贴用聚氨酯涂料或水泥基胶粘剂基层处理剂涂层

桥面基层桥面基层

氯化聚乙烯卷材加粘贴涂料型防水层体系高聚物改性沥青卷材型防水层体系

一、铁路混凝土桥面防水体系简介

[7

74

%4

X7<1

[Z4%

7

4

_

V厂7

4

<1

直接用于作防水层的聚氨酯防水体系

二昆凝土桥面防水体系简介

用于高铁混凝土桥面无保护层的防水体系：

防水涂料

基层处理剂

桥面基层

<ia

甲基丙烯酸甲酯（MMA）树脂防水涂料

广珠城际快速轨道交通桥面

一、铁路混凝土桥面防水体系简介’翻照

■用于高铁混凝土桥面无保护层的防水体系

0.2%.3gm厚脂肪族面层（备选项）

喷涂聚服弹性防水

涂料厚，1.8~1.7mm

防水层的底胶层

桥面混凝土结构层

客运专线桥梁混凝土桥面喷涂聚服防水

二、混凝土桥面防水病害情;牙

防水层的病害情;牙-龟裂

二、混凝土桥面防水病害情;牙

防水层的病害情;牙-龟裂

lr二、混凝土桥面防水病害情;牙

二、混凝土桥面防水病害情;牙

防水层的病害情;牙-龟裂

二、混凝土桥面防水病害情;牙

防水层的病害情;牙-破损

二、混凝土桥面防水病害情;牙

防水层的病害情;牙-破损

二、混凝土桥面防水病害情;牙

防水层的病害情;牙-破损

二、混凝土桥面防水病害情;牙

防水层的病害情;牙-破损

二、混凝土桥面防水病害情;牙

防水层的病害情;牙-剥离及附着力开良

二、混凝土桥面防水病害情;牙

防水层的病害情;牙-剥离及附着力开良

,二、混凝土桥面防水病害情;牙

防水层的病害情;牙-剥离及附着力JT良

二、混凝土桥面防水病害情;牙

防水层的病害情;牙■剥离及附着力开良

二、混凝土桥面防水病害情;牙

防水层的病害情;牙-剥离及附着力JT良

二、混凝土桥面防水病害情;牙

防水层的病害情;牙-剥离及附着力JT良

二、混凝土桥面防水病害情;牙

防水层的病害情）牙-性能劣化

编号厚度mm断裂伸长率%拉伸强度MPa

10.64208.315.84

20.65220.505.74

30.85303.186.01

平均值244.005.86

10.76335.607.12

21.00381.167.18

31.14343.397.27

平均值353.387.19

二、混凝土桥面防水病害情;牙

防水层的病害情;牙-保护层隆起

二、混凝土桥面防水病害情;牙

防水层的病害情;牙-保护层粉化

三、病害原因分析

・3.1聚眼弹性体简介

喷涂聚眼弹性体是继高固体分涂料、水性涂料、光固化涂料、粉

末涂料等低(无)污染涂料之后，为适应环保需求而开”又的一种新型无溶

剂、无污染涂料。

聚版弹性体(SPUA)是由多异氨酸酯(MDI),聚醒多元醇(R-OH),

端氨基聚醛和扩链剂组成的嵌段聚合物。由双组分构成，其IA组伴

是是由端羟基化合物不异氨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含有少量颜料及分散助剂的混合物，

但开得含有依何羟基成分和催化剂。

其反应原理如下：

R-NCO+R*-NH———►RNHCONHR,

2乙聚服反应

三、病害原因分析

3.2聚眼弹性体简介

典型硬质SPUA材料配方

A组分R组分

多异氟酸酯改性MDI60端氨基聚醛(Jeffamine)I61.1

聚酸多元醇PPG—200040Ethacure扩链剂28.2

颜填料|

NCO%16「10.2

由于端氨基聚醛、异氟酸酯化学活性极高，混合后快速反应

致使粘度迅速增大，如果没有适当的输送、计量、混合、雾化和

清洗设备，这一反应将是无法控制，所以喷涂聚版弹性体需要有

与业的喷涂设备，这一点完全开同于其它的涂料施工。喷涂设备

主要由主机、喷枪、空压机等组成。

三、病害原因分析

3.3防水层病害原因分析■黄变

由于采用的异氨酸酯（基本都是MDI）和扩链剂|都含有苯环，

属于芳香族，而该类产品在室外使用都会“又生黄变，所以这也是这丧

体系要求使用脂肪族聚氨酯面漆进行封闭的原因。

在客与上出现的黄变状态可以分析出现的原因有2种可能：1）

材料的选择：没有采用脂肪族聚氨酯面漆进行封闭，造成防水

层大面积黄变，因为为了节约成本采用了芳香族聚氨酯面漆，前者价

格远远大于后者；

2）施工|存在的问题：出现漏涂，使聚眠防水层直接暴露在大气

I,造成大面积黄变；喷涂开均匀，产生过多针孔，这是出现针状黄

变的原因。

三、病害原因分析

3.4聚跟防水层病害原因分析■龟裂

聚服弹性体在这么短的时间内出现龟裂现象，初步分析有3种可

能：

1）施工质量：由于聚服的施工工艺要求很严格，施工人员对此理

解开够，造成聚眠分子在接触到混凝土基面前就已在空I固化，落到

基面后只是简单的物理堆积，通过自身的高温粘接在一起；2）

产品质量：聚服生产厂家为降低成本，采用部分端羟基聚醛代

替端氨基聚酸，制成所谓的半聚服产品。随端羟基聚醛占的比例增加，龟

裂的程度会增大，铁科院在实验室研究时已“又现这一现象。

3）太阳紫外线老化：聚服弹性体开耐紫外线老化，开适宜用于户

外。

三、病害原因分析

3.5聚服防水层病害原因分析-破损及剥离

聚服弹性体固化极快，一般在十几秒就完成固化，

十几分钟即可达到步行强度，这严重影响涂层不底层材料

相互渗透、扩散等效果，同时由于其高固体伴（98%以

上）、温度高（喷涂时要求原料加温到6（rc~7（rc）、成

膜厚（一次喷涂0.5mm~l.0mm）等，使涂层易内部产

生很大的内聚力，这些都有可能导致出现上下结合力开好、

形成〃两张皮〃现象。

三、病害原因分析

3.6防水层病害原因分析■性能劣化

技术指标

序号项目试髓方法

聚腺弹性防水膜

1拉伸强度（MPa）>16

2加热处理（%）80~150

3拉伸碱处理（%）80~150

强度

4保持率酸处理（%）80-150

7紫外线老化（%）80~150GB/T19250

8无处理（%）>400

9加热处理（%）>360

断裂

10伸长率碱处理（%）N360

11酸处理（%）>360

12紫外线老化（%）>360

而测试结果显示拉伸强度只有5.86MPa和7.19MPa,相当于要

求初始值16MPa的40%左右，说明该材料要么出厂质量存在问题,

要么耐久性差开适合户外使用，具体原因有待进一步研究分析。

三、病害原因分析

高聚物改性卷材的优点是防水层厚度均匀，耐

高低温性能较好。但缺点是与基层粘接难保证，特

别是在各类转角及形状复杂的基面上很难与基层密

贴，与水泥混凝土结合面的抗剪强度不足，接头较

多，焊接、粘接质量难于保证，在卷材出现损伤后

,很容易在结合面形成串水，产生渗漏。从各路局

反映的情况来看，采用卷材防水体系的桥面防水效

果很不理想。同时，卷材防水体系必须使用混凝土

保护层，从目前东北地区已开通运营的一些线路的

调查可发现，混凝土保护层出现病害的情况较为严

重。

1四、无昨轨道桥面新防水体系

—高铁桥面防水体系I最重要的性能是不透水性能，桥面防水体系的病害主

要表现在防水性能的失。防水膜的开透水性能由2丧因素所决定，即，粘结力

和耐老化性能。防水膜不桥面之间粘结力的开足戒耐老化性能开良会最终导致

防水膜的失效。粘结力下降的原因很多，如桥面处理不合格、基面含水量大、

不良气候、防水层产生气泡或针眼等，但更不材料本身的固化速度、材料之间

的润湿性及相容性相关。耐老化性能则不材料本身的分子结构相关，受原材料

的种类及材料配方决定。

根据高铁桥面结构的特点，我们认为对理想的高铁桥面防水体系必须满足

以下要求：1）良好的开透水性能；2）不混凝土桥面有足够的粘结力，特别是

边角部分；3）步行交通和高铁正常运营条件开易破损；4）良好的耐高、低温

性能；5）对桥面状;牙（平整度、清洁度、温度、湿度等）有广泛的适应性；6）

能抵御桥面裂缝的影响；7）良好的耐紫外老化性能和耐化学腐蚀性能；8）施

工简单、快捷，开受桥面几何因素的制约等。

为此，我铁科院金化所最新研制出新型防水材料——薄涂型改性聚氨酯防水漆。

四、无昨轨道桥面新防水体系

四、无昨轨道桥面新防水体系

薄涂型改性聚氨酯防水漆

——一种新防水体系之特点：

1）防水层层间及不混凝土基面的粘结性能;

2）防水层面层的耐紫外老化性能；

3）现场基面和环境条件下的可施工性能。

4）防水层厚度<1mm（600-700pm）

J四、无昨轨道桥面新防水体系

底漆（封闭漆）材料：

组成：环氧类，封闭细裂缝和混凝土表面的毛细孔，防

止混凝土表面的碱性对涂装材料的性能影响，开增加

涂装材料不混凝土表面的附着力，所以底涂材料要求

有较好的渗透性、封闭性、柔韧性和抗冲击性，开不

面涂材料有较好的相容性不附着力。

四、无昨轨道桥面新防水体系

底漆（封闭漆）材料：

序号项目技术指标

1不挥发物含量（％）>20,<30

2细度（呻1）<20

表干（h）<2

3干燥时间

实干（h）<24

4附着力（MPa）》.5或混凝土基面破坏

四、无昨轨道桥面新防水体系

面涂材料：

分：底面漆（PPU-M1）和表面漆（PPU-M2）。

底面漆：属芳香族聚氨酯防水漆，由于含有苯环，

在室外使用开耐阳光曝晒，易出现黄变、粉化。芳香

族聚氨酯涂料价格较低，涂层具有较高的物理力学性

能（较高的拉伸强度、断裂伸长率等），所以在桥梁、

隧道防水等领域得到广泛应用。

四、无昨轨道桥面新防水体系

p底面漆技术要求:

序号项目PPU-M1PPU-M2

1不挥发物含量(%)>65>65

2细度(|im)<50<30

3适用期(min)>15>15

表干(h)<3<3

4干燥时间

实干(h)<24<24

5夕卜观均匀一致均匀一致

6拉伸强度(MPa)>10>7

7断裂延伸率(％)>200>70

8低温柔性(・30℃,mm)<2<2

四、无昨轨道桥面新防水体系谖跳

薄涂型改性聚氨酯防水层综合技术要求:

1夕卜观涂层均匀、无色差、无流挂、无斑点、

不起泡、不龟裂、不剥落

2附着力（MPa）22.5或基材破坏

3耐温变性（5个循环）防水层无破坏

4

耐碱性（饱和Ca（OH）2,10d）不起泡、不龟裂、不剥落

5耐盐雾试验（lOOOh）不起泡、不龟裂、不剥落

6耐紫外老化性（lOOOh）无明显变色

7耐紫外老化性（3000h）无龟裂、无剥落

不透水性（防水层厚度〜

8600pm不透水

700gm,0.3MPa,24h）

四、无昨轨道桥面新防水体系

'面涂材料:

分：底面漆（PPU-M1）和表面漆（PPU-M2）。

表面漆：属脂肪族聚氨酯防水漆，具有优良的耐紫

外老化性能，但普通漆固化后形成的涂层呈现脆性，

主要用于室外钢结构防腐领域，开适用于室外混凝土

结构的防护涂装。

而我们研制的PPU-M2是在脂肪族聚氨酯树脂|引

入柔性段开提高力学性能。

四、无昨轨道桥面新防水体系

施工工艺流程：

＞施工准备

＞基面清理

＞基面修补

＞潮湿基面处理

＞底涂涂装

＞面涂涂装

＞施工条件

＞注意事项

四、无昨轨道桥面新防水体系

施工过程：

□桥面防水层由底涂和防水面涂构成，在粗糙和潮湿表面可使用找平层；

□找平层由水性环氧和P.O.42.5水泥配合而成，厚度为1mm。找平层主要起封孔、找平及

对基面水份的封闭作用，与混凝土基面（含潮湿基面）及底涂具有良好的附着力

（＞3.0MPa）;

□底涂应具有良好的渗透性、耐碱性，与混凝土基面及面涂具有良