改性聚氨酯防护涂层在整治严寒地区高速铁路防水保护层粉化中的应用

杨春枝(哈大铁路客运专线有限责任公司,辽宁 沈阳 110002)

改性聚氨酯防护涂层在整治严寒地区高速铁路防水保护层粉化中的应用

杨春枝(哈大铁路客运专线有限责任公司,辽宁 沈阳 110002)

本文对哈大客专开通运营以来出现的防水保护层混凝土粉化掉块，影响高速铁路行车安全的病害进行分析。通过试验研究，确定采用改性聚氨酯防护涂层对粉化处所进行整治。2013年至2014年间共整治施工了7处1698．1米，经过2年的冻融周期观察，效果较好，阻止了防水保护层混凝土粉化的进一步发展，为今后整治同类病害提供借鉴。

整治；高速铁路；防水保护层；粉化

1 概 况

哈大铁路客运专线是国家重点建设项目，是国务院批准的《中长期铁路网规划》“四纵四横”客运专线网的重要组成部分,是国内外首次在严寒地区修建运营的高速铁路，正线线路903.939km，设计速度目标值为350km/h。于2007年8月开工建设，2012年12月1日开通运营，运营速度300km/h。自开通运营后，陆续发生了防水保护层混凝土粉化掉块现象。脱落的保护层混凝土对铁路运营乃至行车安全带来了潜在危害。因此，急需对防水保护层混凝土粉化采取整治防护措施。

2 粉化原因分析

经调查测试，哈大客专防水保护层粉化深度一般在0.3厘米～2.0厘米左右，部分已露钢筋。见图1。

图1 防水保护层混凝土粉化

由于哈大客专地处东北严寒地区的特殊地理位置，昼夜温差大，历史最低温度-39.9℃、最高温度39.8℃。冬季降雪多，由于水份的侵入，在反复冻融作用下，极易导致防水保护层混凝土产生粉化掉块病害。

随着时间的增加，防水保护层混凝土逐层进行冻融粉化，直至达到露筋掉块。同时，防水保护层混凝土级别低，加之现场施工的部分缺陷，产生孔隙存水，进而又进一步加剧了冻融的发展，使之粉化掉块进一步加大，从而对高铁行车安全构成较大隐患。

3 整治方案

针对哈大客专防水保护层混凝土产生粉化、掉块现象，经哈大客专公司、沈阳局、哈尔滨局共同研究试验，确定了采用防护涂层的方式对粉化的防水保护层混凝土进行整治。

经过对多种材料的筛选，并经专家讨论和论证确定采用双组份改性聚氨酯涂层，通过喷涂工艺进行混凝土修复。

3.1 防护层结构形式

根据哈大客专的现场工况，结合改性聚氨酯防水材料的性能特点和工艺要求，主要有以下几种结构形式：

1）第一种防护形式：混凝土+改性聚氨酯混凝土封口剂+改性聚氨酯弹性体+改性聚氨酯防护膜。主要防护区域有：防撞墙与保护层混凝土转角各50mm宽，共2条；底座板与保护层混凝土转角各50mm宽，共4条；保护层混凝土施工缝50mm宽，每10m一条；底座板伸缩缝之凸型挡台与轨道板各30mm宽，每10m两处，见图2。

图2 混凝土+封口剂+改性聚氨酯弹性体+防护膜

2）第二种防护形式：混凝土+改性聚氨酯混凝土封口剂+改性聚氨酯防护膜。主要防护区域有：从防撞墙20cm高经保护层混凝土至轨道板下缘之底座板共2条；底座板间之保护层混凝土共1条，见图3。

图3 混凝土+改性聚氨酯混凝土封口剂+改性聚氨酯防护膜

3）第三种防护形式：闭孔发泡填缝材料+改性聚氨酯混凝土封口剂+改性聚氨酯弹性体+改性聚氨酯防护膜。主要防护区域有：底座板伸缩缝与轨道板板缝重叠处，每10m两处，见图4。

图4 闭孔发泡填缝材料+封口剂+改性聚氨酯弹性体+防护膜

3.2 防护层材料性能

改性聚氨酯是一种双组份脂肪聚族氨酯类材料，其具有抗紫外线、抗低温及耐老化等性能，改性聚氨酯防护材料喷涂系统是具有高机械强度的双组份无溶剂液态体系，为百分之百固含量，不含可塑剂或有机溶剂。喷涂后形成连续无缝的弹性防护膜，具有柔韧性和弹性，可喷涂于各种不规则的结构表面，不会形成应力点，具有良好的填补裂缝功能。

改性聚氨酯防水体系由改性聚氨酯混凝土封口剂、改性聚氨酯弹性体、改性聚氨酯防护膜构成。改性聚氨酯混凝土封口剂的主要性能见表1。

表1 改性聚氨酯混凝土封口剂性能表

改性聚氨酯弹性体为液体材料现场喷涂成型，主要性能见表2。

表2 改性聚氨酯弹性体主要性能表

改性聚氨酯防护膜具有优异的抗紫外线老化性能，主要性能见表3。

表3 改性聚氨酯防护膜主要性能表

3.3 防护层施工工艺

3.3.1 基面处理

基面处理时，先使用研磨机、角磨机将混凝土粉化表面打磨平整，再使用空压机将混凝土表面清理干净。底座板棱角部位使用角磨机打磨平缓成弧形，弧形半径为3mm。清理后的混凝土基面拉拔强度不小于1N/mm2(检测标准ASTMC1583)，达不到要求的应进行重新修复。

3.3.2 改性聚氨酯混凝土封口剂施工

根据材料性能及工艺要求，改性聚氨酯封口剂施工前需满足以下条件：一是环境温度3℃以上且基面处理完成；二是混凝土表面的含水量≤6%；三是表面温度应≥结露点+3℃。改性聚氨酯混凝土封口剂施工采取涂刷的方式（在施工第三防护系统时，先采用木制工具安装封闭孔发泡材料，再进行改性聚氨酯封口剂施工），待表面干燥后24h内必须完成喷涂改性聚氨酯弹性体施工。

3.3.3 改性聚氨酯弹性体喷涂施工根据材料性能及工艺要求，喷涂改性聚氨酯弹性体施工需满足以下施工条件：一是施工完成的混凝土封口剂充分硬化；二是施工环境为3℃以上；三是混凝土表面温度≥结露点+3℃。施工时采用喷涂的施工方式，见图5。喷涂设备使用具有全程流量监控及自动调正材料混合比例的专用喷涂设备。喷涂厚度满足平面及立面改性聚氨酯弹性体喷涂厚度≥2mm，在阴角改性聚氨酯喷涂厚度≥3mm。

图5 改性聚氨酯弹性体喷涂施工

图6 防护膜施工

3.3.4 改性聚氨酯防护膜施工

根据材料性能及工艺要求，改性聚氨酯防护膜施工前应满足以下要求：一是施工完成的混凝土封口剂、弹性体充分硬化；二是施工环境为3℃以上；三是混凝土表面温度≥结露点+3℃。施工采取涂刷的方式，见图6。

4 实际工程整治情况介绍

2013年-2014年间采用改性聚氨酯防护材料整治防水保护层严重粉化共计7处1698.1米。哈大客专防水保护层混凝土粉化采用改性聚氨酯防护涂层整治后,经过1-2年的冻融循环，整治效果良好。施工后的现场照片见图9。

图9 采用改性聚氨酯防护涂层整治后照片

5 结 语

采用改性聚氨酯防护涂层整治严寒地区高速铁路防水保护层粉化的措施，按照上述工艺施工，可有效解决混凝土粉化的病害。但因哈大客专已开通运营，施工受行车限制较大，每日施工天窗时间不足4小时，加之均为夜间施工，费用略高。因此，仍需进一步探讨简化施工工艺、高效施工机具及高性能的施工材料，以降低施工成本。

Application of Modified polyurethane protective coating in the renovation of waterproof layer of powder of high speed railway in cold area

The article analyzes the block of the waterproof protective layer of the concrete and the diseases which affects the highway driving safety．Through the experimental study,it was determined that the modified polyurethane protective coating was used for the treatment of the concrete．Between 2013 and 2014,it renovated total 1698．17 meters in 7 places in total．There is a better effect after 2 years’freezing and thawing cycle，thus it will prevent the further development of the waterproof protection layer of the concrete,which provides reference for the future treatment of similar diseases．

high speed railway；waterproof protective layer；powder；renovation

U449．7

B

1003-8965(2017)01-0070-02