CN114163901A - 一种高铁桥梁用环氧聚氨酯复合防水材料及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高铁桥梁用环氧聚氨酯复合防水材料及其施工方法，涉及防水技术领域，包括。本发明公开了一种高铁桥梁用环氧聚氨酯复合防水材料及其施工方法。本发明的环氧聚氨酯复合防水材料包括：高强度环氧防水胶泥、特种环氧底漆、快修聚氨酯防水漆。本发明所用的环氧聚氨酯复合防水材料附着力好，在基面潮湿等苛刻环境下也能正常施工；材料耐候性优越，涂层使用年限长，防水层运行使用寿命达20年以上；减少了涂层体系，缩短施工周期，不仅满足高铁桥梁维修窗口短的要求，而且能够在现有维修造价基础上降低30％以上。

Description

一种高铁桥梁用环氧聚氨酯复合防水材料及其施工方法
技术领域
本发明涉及高铁桥梁防水层修补技术领域，具体涉及一种高铁桥梁用环氧聚氨酯复合防水材料及其施工方法。
背景技术
京沪、沪杭、宁杭等高铁桥梁均存在聚脲防水层破损和脱落，脱落的防水层一方面会对高速运行的动车产生安全隐患，另一方面裸露的高铁桥梁由于失去了防水层，雨水容易渗透到高铁桥梁腐蚀钢筋，降低高铁桥梁的使用寿命。工务部门前期已对部分脱落严重的聚脲防水层进行铲除，目前急需对铲除防水层后的桥面重新进行防水层涂装。目前 Q/CR568-2017《高速铁路混凝土桥面薄涂型改性聚氨酯防水层技术条件》的薄涂型改性聚氨酯防水层技术方案存在施工工序复杂、材料质量性能一般、维修造价较高等问题，不适合天窗点大面积进行防水层涂装维修整治。针对目前聚脲防水层维修现状，研发高附着力和耐久性非常好的高铁桥梁防水新型材料，同时简化作业工序，提高施工效率，降低维修成本具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高铁桥梁用环氧聚氨酯复合防水材料及其施工方法，解决现有高铁桥梁防水层修补过程中存在的上述问题。
为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：
一种高铁桥梁用环氧聚氨酯复合防水组合物，由以下3种材料组成：高强度环氧防水胶泥、特种环氧底漆、快修聚氨酯防水漆；
所述高强度环氧防水胶泥由改性环氧树脂3-5重量份、骨料2-5重量份和改性固化剂 0.5-1重量份组成；所述特种环氧底漆由改性环氧树脂3-5重量份、活性稀释剂1-2重量份、固化剂0.5-1重量份组成；所述快修聚氨酯防水漆由脂肪族聚氨酯1-2重量份、改性环氧树脂1-2重量份、颜料0.5-2重量份组成。
优选地，所述的改性环氧树脂为15％的聚氨酯树脂改性E51环氧树脂和30％的聚氨酯树脂改性E51环氧树脂中的一种；所述固化剂为聚氨酯改性胺类；所述活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚。
一种上述高铁桥梁用环氧聚氨酯复合防水组合物的施工方法，具体步骤如下：
(a)混凝土基面清理，去除大颗粒杂物；
(b)采用高强度环氧防水胶泥作为填补材料，利用胶泥修补装置将有凹坑缺陷的混凝土基面修补平整；
(c)带胶泥干固后，于平整的混凝土基面上刷涂或喷涂或滚涂特种环氧底漆一道；
(d)待特种环氧底漆干固后刷涂或喷涂或滚涂快修聚氨酯防水漆一道即可完成施工。
所述步骤(c)和(d)材料的总干膜厚度为600～800μm。
优选地，所述胶泥修补装置包括车架，所述车架的前后端各转动连接有一个压辊，所述车架的中部设有储料筒，所述储料筒的底部设有出料套筒，所述出料套筒下部设有缺口一，所述出料套筒内滑动连接有升降管，所述升降管的上部设有缺口二，升降管的下端设有滚轮，升降管的底部连通有出料管，升降管的下部外固设有升降板，所述升降板与储料筒之间设有若干弹簧一，所述升降板的外侧垂直设有齿条一，所述车架和储料筒的外侧设有安装盒，所述安装盒的中部内转动连接有齿轮，所述齿条一的内侧与安装盒内壁滑动连接，所述齿条一的外侧与齿轮啮合，所述齿轮的外侧还啮合有齿条二，所述齿条二的外侧与安装盒滑动连接，所述齿条二的顶部设有加压机构，所述加压机构的下部与储料筒的内壁滑动连接，所述加压机构用于出料时对储料筒内的物料加压。
优选地，所述加压机构包括设于储料筒顶部的支架，所述支架上转动连接有杠杆，所述杠杆的两端各设有一个滑槽，所述齿条二的顶部设有滑柱二，所述滑柱二滑动连接于其中一个滑槽内，另一个滑槽内滑动连接有滑柱一，所述滑柱一的两端下设有压柱，所述压柱外滑动连接有滑套，所述滑套的下端设有压板，所述压板与压柱之间设有弹簧二，所述压板的外侧壁与储料筒的内壁滑动连接，所述压板设于出料套筒的上方。
本发明的优点在于：
(1)本发明的高铁桥梁用环氧聚氨酯复合防水材料附着力好，在基面潮湿等苛刻环境下也能施工，确保涂层不会脱落。特种环氧底漆是一种低粘度、高渗透力、粘结力强的底漆，封闭性能优异，可潮湿固化，渗透混凝土深度可达2～3mm，与C50混凝土粘接力大于5.0Mpa，远大于薄涂型改性聚氨酯防水层3.0Mpa的标准要求。
(2)本发明的高铁桥梁用环氧聚氨酯复合防水材料耐候性优越，确保涂层使用年限长。快修聚氨酯防水漆作为防水层面漆，耐紫外线老化性能优异(4000h)，耐水性、耐腐蚀性、耐寒变性、不透水性强，可确保防水层运行使用寿命达20年以上。
(3)本发明的高铁桥梁用环氧聚氨酯复合防水材料能够降低维修造价，一方面防水层涂层厚度和材料用量更低，可适当降低维修材料成本，另一方面是提高了施工工效，大大降低了天窗施工人工成本。在现有维修造价基础上至少降低30％以上。
(4)本发明的施工方法施工周期短，减少了涂层体系，满足维修窗口短的要求。特种环氧底漆既是底涂、也是主体防水层，防水体系从薄涂型改性聚氨酯防水层的三层变为两层，大大降低了施工劳动强度，缩短了施工周期，非常适合天窗维修施工。
(5)胶泥修补装置可快速修补凹坑缺陷获得平整的基面，为后续的两道刷漆工序提供便利，节省施工时间。
附图说明
图1和图2为不同视角的胶泥修补装置整体结构示意图。
图3为胶泥修补装置的俯视图。
图4为图3中A-A向剖视图。
图5为图3中B-B向剖视图。
其中，1-车架，11-压辊，2-储料筒，21-出料套筒，211-缺口一，22-支架，23-安装盒， 3-升降板，31-弹簧一，4-升降管，41-滚轮，42-缺口二，43-出料管，5-压板，51-滑套，52- 弹簧二，53-压柱，531-滑柱一，6-杠杆，61-滑槽，7-齿条一，71-齿轮，72-齿条二，721-滑柱二，9-混凝土基体。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1：一种高铁桥梁用环氧聚氨酯复合防水组合物，由以下3种材料组组成：高强度环氧防水胶泥、特种环氧底漆、快修聚氨酯防水漆；
所述高强度环氧防水胶泥由15％的聚氨酯树脂改性E51环氧树脂3重量份、40-80目石英砂骨料5重量份和593固化剂1重量份组成；所述593固化剂为聚氨酯改性胺类。
所述特种环氧底漆由15％的聚氨酯树脂改性E51环氧树脂5重量份、环氧丙烷丁基醚活性稀释剂2重量份、200#聚酰胺固化剂1重量份组成；
所述快修聚氨酯防水漆由IPDI和聚醚二元醇的聚氨酯树脂1重量份、30％的聚氨酯树脂改性E51环氧树脂2重量份、800目重钙2重量份组成。
将上述高铁桥梁用环氧聚氨酯复合防水组合物用于防水修补施工，具体步骤如下：
(a)混凝土基面清理，去除大颗粒杂物；
(b)采用高强度环氧防水胶泥作为填补材料，利用胶泥修补装置将有凹坑缺陷的混凝土基面修补平整；具体方法和过程为：将整个装置置于平整的混凝土基体9上，此时弹簧一31处于压缩状态，滚轮41被抵接在基面上，升降管4上行至最大行程，缺口一211和缺口二42呈上下完全错位状态，不连通，拆分齿条二72和杠杆6后上抬压板5，将高强度环氧防水胶泥装填进入储料筒2内，物料高度高于出料套筒21的顶部，将压板5下压装入的高强度环氧防水胶泥直至压实(压板5上可设置排气孔，用于压实时排出空气，压实后密封排气孔)，连接齿条二72和杠杆6。驱动压辊11和车架1前行，当遇到凹坑缺陷时，滚轮41抵接凹坑表面进入凹坑，升降管4及其上的缺口二42随滚轮41下行，缺口二42 在下行过程中与缺口一211逐渐重合连通，此时胶泥可以通过缺口的重合部分进入升降管4 内，并下行由出料管43排出至凹坑内，凹坑的落差越大，升降管4的下降距离越大，缺口二42和缺口一211的重合部分越多，开口越大，胶泥的可出料量越大，增大出料量填补更深的凹坑，随后后部的压辊11压实凹坑中的防水胶泥，完成填补。但是胶泥的密度较大，胶泥经由缺口一211和缺口二42流出的速度较慢，无法快速的从出料管43流出，因此需要对防水胶泥物料进行适当挤压，促进防水胶泥更快的在凹坑内排出。为了这一目的，在升降板3外侧设置齿条一7，升降板3随升降管4下行的同时带动齿条一7下行，齿条一7 下行带动齿轮71转动，齿轮71转动带动齿条二72上行，齿条二72上顶杠杆6外端，杠杆6的内端下压压柱53，压柱53压缩弹簧二52，弹簧二52呈压缩状态时下压压板5，压板5下压储料筒2内的防水胶泥，促进防水胶泥从缺口一211和缺口二42中挤出。当滚轮 41滚出凹坑至基面时，升降管4和升降板3上行复位，齿条二72下行，通过杠杆6带动压柱53上行，解除弹簧二52的压缩，减小或消除压板5的压力，同时缺口二42上行直至完全与缺口一211错位，封闭升降管4，阻止防水胶泥的流出，因此整个装置在平整基面上前行时不会有防水胶泥流出。整个修补过程只需要推着车架1前行经过待修补的基面即可自动完成凹坑缺陷的胶泥修补施工。
(c)带胶泥干固后，于平整的混凝土基面上刷涂或喷涂或滚涂特种环氧底漆一道；总干膜厚度为400μm；
(d)待特种环氧底漆干固后刷涂或喷涂或滚涂快修聚氨酯防水漆一道，总干膜厚度为 400μm即可完成施工。
在本实施例中，上述胶泥修补装置如图1～5所示，包括车架1，所述车架1的前后端各转动连接有一个压辊11，所述车架1的中部设有储料筒2，所述储料筒2的底部设有出料套筒21，所述出料套筒21下部设有缺口一211，所述出料套筒21内滑动连接有升降管4，所述升降管4的上部设有缺口二42，升降管4的下端设有滚轮41，升降管4的底部连通有出料管43，升降管4的下部外固设有升降板3，所述升降板3与储料筒2之间设有若干弹簧一31，所述升降板3的外侧垂直设有齿条一7，所述车架1和储料筒2的外侧设有安装盒23，所述安装盒23的中部内转动连接有齿轮71，所述齿条一7的内侧与安装盒23内壁滑动连接，所述齿条一7的外侧与齿轮71啮合，所述齿轮71的外侧还啮合有齿条二72，所述齿条二72的外侧与安装盒23滑动连接，所述齿条二72的顶部设有加压机构，所述加压机构包括设于储料筒2顶部的支架22，所述支架22上转动连接有杠杆6，所述杠杆6的两端各设有一个滑槽61，所述齿条二72的顶部设有滑柱二721，所述滑柱二721滑动连接于其中一个滑槽61内，另一个滑槽61内滑动连接有滑柱一531，所述滑柱一531的两端下设有压柱53，所述压柱53外滑动连接有滑套51，所述滑套51的下端设有压板5，所述压板5与压柱53之间设有弹簧二52，所述压板5的外侧壁与储料筒2的内壁滑动连接，所述压板5设于出料套筒21的上方。所述加压机构用于出料时对储料筒2内的物料加压。所述出料套筒21和升降管4的顶端均封闭，所述缺口一211和缺口二42分别开设于出料套筒 21和升降管4的侧壁上，且缺口一211和缺口二42同轴设置。所述安装盒23的内侧设有与齿条一7滑动配合的开口，安装盒23的外侧设有齿条二72滑动配合的开口。所述升降管4在出料套筒21内滑动时被限位，防止缺口一211和缺口二42转动错位而无法连通。
实施例2：其余均与实施例1相同，同之处在于：
所述高强度环氧防水胶泥由15％的聚氨酯树脂改性E51环氧树脂5重量重量份、40-80 目石英砂骨料2重量份和593固化剂0.5重量份组成；
所述特种环氧底漆由15％的聚氨酯树脂改性E51环氧树脂3重量份、环氧丙烷丁基醚活性稀释剂1重量份、200#聚酰胺固化剂0.5重量份组成；
所述快修聚氨酯防水漆由IPDI和聚醚二元醇的聚氨酯树脂2重量份、30％的聚氨酯树脂改性E51环氧树脂1重量份、800目重钙1重量份组成。
步骤(c)和(d)材料的总干膜厚度均为600μm。
实施例3：其余均与实施例1相同，同之处在于：
所述高强度环氧防水胶泥由15％的聚氨酯树脂改性E51环氧树脂4重量重量份、40-80 目石英砂骨料3.5重量份和593固化剂0.7重量份组成；
所述特种环氧底漆由15％的聚氨酯树脂改性E51环氧树脂4重量份、环氧丙烷丁基醚活性稀释剂1.5重量份、200#聚酰胺固化剂0.8重量份组成；
所述快修聚氨酯防水漆由IPDI和聚醚二元醇的聚氨酯树脂1.5重量份、30％的聚氨酯树脂改性E51环氧树脂1.5重量份、800目重钙0.5重量份组成。
步骤(c)和(d)材料的总干膜厚度均为800μm。
采用实施例1中的材料和施工方法于2018年12月、2019年12月和2020年6月在在沪杭高铁K32+000-K32+400防水层试验段分别进行了三次现场检测，其中2020年6月为委托第三方机构(中国建材检验认证集团苏州有限公司)进行检测。
经三次现场跟踪检测，拉拔测试结果如下：
(1)2018年12月(防水层运行10天)，如下表：
测试点 拉拔值(Mpa) 拉拔断裂面描述
1 7.76 混凝土破坏
2 6.16 混凝土破坏
3 5.73 混凝土破坏
4 5.58 混凝土破坏
5 5.51 混凝土破坏
6 5.24 混凝土破坏
7 3.1 混凝土破坏
8 2.83 混凝土破坏
平均值 5.24 \
(2)2019年12月(防水层运行1年)，见下表：
测试点 拉拔值(Mpa) 拉拔断裂面描述
1 7.41 混凝土破坏
2 9.49 混凝土破坏
3 4.92 混凝土破坏
4 7.12 混凝土破坏
5 7.52 混凝土破坏
6 10.56 混凝土破坏
7 6.37 混凝土破坏
8 7.35 混凝土破坏
9 7.62 混凝土破坏
10 9.15 混凝土破坏
11 5.21 混凝土破坏
12 9.29 混凝土破坏
平均值 7.67 \
(3)2020年6月(防水层运行1.5年)，见下表：
Figure RE-GDA0003474079960000061
Figure RE-GDA0003474079960000071
通过现场试验和测试，得出：
(1)实施例2中的环氧聚氨酯复合防水材料施工工艺简单，施工工效高，防水层施工完成仅需两个天窗点。
(2)实施例2中的环氧聚氨酯复合防水材料施工效果良好，可在潮湿基面施工。拉拔破坏测试均为混凝土破坏，不能存在涂层脱落现象，说明材料与混凝土基层之间的附着力很好。
(3)从实施例2中的性能测试数据，测试结果拉拔值均高于目前维修标准2.5Mpa的标准要求。但为确保防水层达到20年以上的使用寿命，本项目的目标是附着力测试结果均大于 5.0Mpa。
(4)经过一年半时间的运行考验，实施例2中的防水材料外观效果和与桥面混凝土附着力保持完好，防水层可正常投入运行使用。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (5)

1.一种高铁桥梁用环氧聚氨酯复合防水组合物，其特征在于，由以下3种材料组成：高强度环氧防水胶泥、特种环氧底漆、快修聚氨酯防水漆；
所述高强度环氧防水胶泥由改性环氧树脂3-5重量份、骨料2-5重量份和改性固化剂0.5-1重量份组成；所述特种环氧底漆由改性环氧树脂3-5重量份、活性稀释剂1-2重量份、固化剂0.5-1重量份组成；所述快修聚氨酯防水漆由脂肪族聚氨酯1-2重量份、改性环氧树脂1-2重量份、颜料0.5-2重量份组成。
2.根据权利要求1所述的一种高铁桥梁用环氧聚氨酯复合防水组合物，其特征在于，所述的改性环氧树脂为15％的聚氨酯树脂改性E51环氧树脂和30％的聚氨酯树脂改性E51环氧树脂中的一种；所述固化剂为聚氨酯改性胺类；所述活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚。
3.一种如权利要求1或2所述高铁桥梁用环氧聚氨酯复合防水组合物的施工方法，其特征在于，具体步骤如下：
(a)混凝土基面清理，去除大颗粒杂物；
(b)采用高强度环氧防水胶泥作为填补材料，利用胶泥修补装置将有凹坑缺陷的混凝土基面修补平整；
(c)带胶泥干固后，于平整的混凝土基面上刷涂或喷涂或滚涂特种环氧底漆一道；
(d)待特种环氧底漆干固后刷涂或喷涂或滚涂快修聚氨酯防水漆一道即可完成施工。
所述步骤(c)和(d)材料的总干膜厚度为600～800μm。
4.根据权利要求3所述的一种高铁桥梁用环氧聚氨酯复合防水组合物的施工方法，其特征在于，所述胶泥修补装置包括车架(1)，所述车架(1)的前后端各转动连接有一个压辊(11)，所述车架(1)的中部设有储料筒(2)，所述储料筒(2)的底部设有出料套筒(21)，所述出料套筒(21)下部设有缺口一(211)，所述出料套筒(21)内滑动连接有升降管(4)，所述升降管(4)的上部设有缺口二(42)，升降管(4)的下端设有滚轮(41)，升降管(4)的底部连通有出料管(43)，升降管(4)的下部外固设有升降板(3)，所述升降板(3)与储料筒(2)之间设有若干弹簧一(31)，所述升降板(3)的外侧垂直设有齿条一(7)，所述车架(1)和储料筒(2)的外侧设有安装盒(23)，所述安装盒(23)的中部内转动连接有齿轮(71)，所述齿条一(7)的内侧与安装盒(23)内壁滑动连接，所述齿条一(7)的外侧与齿轮(71)啮合，所述齿轮(71)的外侧还啮合有齿条二(72)，所述齿条二(72)的外侧与安装盒(23)滑动连接，所述齿条二(72)的顶部设有加压机构，所述加压机构的下部与储料筒(2)的内壁滑动连接，所述加压机构用于出料同时对储料筒(2)内的物料加压。
5.根据权利要求4所述的一种高铁桥梁用环氧聚氨酯复合防水组合物的施工方法，其特征在于，所述加压机构包括设于储料筒(2)顶部的支架(22)，所述支架(22)上转动连接有杠杆(6)，所述杠杆(6)的两端各设有一个滑槽(61)，所述齿条二(72)的顶部设有滑柱二(721)，所述滑柱二(721)滑动连接于其中一个滑槽(61)内，另一个滑槽(61)内滑动连接有滑柱一(531)，所述滑柱一(531)的两端下设有压柱(53)，所述压柱(53)外滑动连接有滑套(51)，所述滑套(51)的下端设有压板(5)，所述压板(5)与压柱(53)之间设有弹簧二(52)，所述压板(5)的外侧壁与储料筒(2)的内壁滑动连接，所述压板(5)设于出料套筒(21)的上方。
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