水上乐园涂装用聚天冬氨酸酯聚脲防护材料的研制及应用

赵希娟，武景韬，于大第，于钦萍，王炜，张剑

（中冶建筑研究总院有限公司，中国京冶工程技术有限公司，北京市工业建筑特种材料工程技术研究中心，北京 100088）

0 前言

水上乐园是指拥有水滑梯、造浪池、漂流河以及其它水上休闲设施的以水为主要特征的游乐场所，是主题公园的一种形式，我国水上乐园正处于快速发展阶段。

早期的水上乐园基础面没有进行表面防护，直接为混凝土基面，极易出现返碱、开裂、生藻等问题。在混凝土基面上铺贴瓷砖可利用瓷砖强度高、易清洁的优点，但是瓷砖易脱落或开裂，存在较大的安全隐患；缝隙之间容易滋生细菌，影响水质；还需另外做防水层[1]。此外，还可以在混凝土基面上涂刷涂料，如环氧涂料、丙烯酸涂料、聚氨酯涂料、喷涂聚脲等。环氧涂料耐腐蚀性优异，但耐候性差，容易出现材料老化、色差、涂层脱落；冲浪区水压较大，刚性的环氧涂层容易开裂、破损。丙烯酸和聚氨酯涂料耐候，但不能长期浸泡于水下。喷涂聚脲具有柔韧性好、不开裂、耐化学性能好、耐磨等优点，但是喷涂聚脲反应速度极快，对基层的浸润性差，容易出现脱层；芳香族结构易黄变，会发生粉化和失色，耐候性相对较差；需要专业的施工人员，依赖大型的高温高压喷涂设备[2-4]。

水上乐园中各种游乐池、休闲池、漂流河等的涂装要求同时满足防水、防腐、防湿滑、美观、耐久的几大要求，本文针对上述要求，研制了一种综合性能优良的水上乐园防护材料，设计了适用于不同功能区的涂装体系，并在实际工程中成功应用。

1 防护材料性能研制

MCC高强柔韧耐腐蚀防水涂料是由聚天冬氨酸酯树脂、固化剂、颜填料和助剂等组成的双组份聚天冬氨酸酯聚脲涂料，经反应固化后可形成极具耐候性的高强柔韧防水涂层，对混凝土、金属、彩色涂层钢板等多种基材具有极强的粘结附着力，兼具防腐功能，有效延长使用寿命。

聚天冬氨酸酯聚脲由脂肪族异氰酸酯与聚天门冬氨酸酯反应生成，是近年来聚脲工业领域出现的一种新型脂肪族、慢反应、高性能涂层材料，被称为第三代聚脲[5-7]。聚天门冬氨酸酯的位阻效应使其与异氰酸酯的反应活性降低，涂层固化过程中能够充分浸润基层，具有较好的粘附性能；固化后具有一定交联密度，形成微相分离，提高涂层力学性能，同时具有优异的耐腐蚀性和耐候性。图1为聚天冬氨酸酯聚脲的化学反应原理：

图1 聚天冬氨酸酯聚脲的化学反应原理

MCC高强柔韧耐腐蚀防水涂料的物理性能测试结果见表1所示。

表1 MCC高强柔韧耐腐蚀防水涂料的物理性能

分别进行耐盐性（3%NaCl，240 h）、耐碱性（5%NaOH，240 h）、耐酸性（5%H2SO4，240 h）、耐盐雾（1000 h）测试，结果涂层均无起泡、起皱、变色、脱落现象。

表1物理性能及耐化学介质性能测试结果显示，研制的水上乐园防护材料综合性能优良，该材料是一种双组份反应型材料，涂层致密、柔韧、整体无缝，能有效杜绝外界腐蚀介质的入侵，防腐性能突出。同时，由于其优异的柔韧性，能够抵御昼夜、四季环境温度变化带来的热胀冷缩，不会产生开裂和脱落现象，具有优异的耐化学介质性能。

MCC渗透型底涂是由小分子环氧树脂和改性胺固化剂组成，可以渗入混凝土基层，增强基层强度，并且提高涂层与混凝土底材的粘结强度（见表2），提高防护效果。

表2 渗透型底涂材料粘结性能测试结果

由表2可见，在干燥基面上使用渗透型底涂后的界面粘结强度达到2.68 MPa，在潮湿的基面上使用仍然可以保持一定的粘结强度。在实际使用中，可以相对减轻环境所带来的不良影响。

2 工程案例

2.1 工程概况

淮安龙宫大白鲸嬉水世界是我国第一个第5代水上乐园，综合了海洋生态文化、水上游乐设备、文化秀场和虚拟情景等多种新型娱乐项目。水上乐园含有2大项目40多种形式的游乐设备，包括造浪池、大型水寨、互动池、多组合滑道以及国内第一个具有海洋主题故事特色的漂流河，见图2。

图2 涂装完成后的水寨和漂流河

根据水上乐园的功能需要，防护材料的涂装存在以下技术难点：

（1）水上乐园的涂装要求涂层与基层之间的附着力高。渗透底涂的主要是作用是封闭基层增强基层强度，提高涂层和混凝土基层的附着力；聚天冬氨酸酯树脂中位阻型的仲胺结构降低了聚天冬氨酸酯聚脲的反应速度，使得浸润性好，附着力高，长期使用不起泡、不脱落、不空鼓。

（2）水上乐园的水中含有大量的消毒水对涂层防腐性能提出要求；接触游客，要求安全、美观。

（3）涂装效果的持久性要求高。

2.2 技术优势

研制的水上乐园防护材料具有以下特点：（1）反应速度可调，浸润性好，附着力高，长期使用不起泡、不脱落、不空鼓。（2）涂层抗拉强度高、断裂延伸率大，具有强的耐冲击性，基层形变适应性强。（3）脂肪族结构，耐候性佳，耐化学介质性好，物理性能保持率高。（4）涂层色彩鲜明，装饰性强，可实现多种图案设计方案，保色性好。（5）涂膜致密性防水性能优异。（6）提供防湿滑涂装方案，防滑颗粒非石英砂，防划伤安全性更高。（7）施工方便，可刮涂、辊涂、喷涂等多种施工方式，施工间隔短效率高，并且可冬季施工。（8）维护翻新简单方便，降低整体维护成本。

2.3 涂装方案

根据龙宫大白鲸嬉水世界项目特点，综合考虑防水性、安全性和经济性，提出了3种涂装方案。

2.3.1 防湿滑工艺

防湿滑涂层构造示意如图4所示，适用于造浪池池底、水寨池底，此区域游客活动频繁，主要考虑游客在上面行走的脚感舒适度以及防水、美观、不变色、不脱层、耐沾污，同时避免游客滑倒，因此建议选用防湿滑涂装工艺。

图4 防湿滑涂层构造示意

2.3.2 平涂工艺

结构示意如图5所示，适用于漂流河河底及池壁、造浪池池壁、水寨池壁，防滑要求不高的部位，建议使用平涂工艺，工艺简单，造价低。

图5 平涂涂层构造示意

2.3.3 隐蔽防水工艺

结构示意如图6所示，适用于泡池、互动池、儿童嬉水池、落水池等有马赛克贴面的隐蔽防水。

图6 隐蔽防水工艺结构示意

2.4 施工工艺

为了保证涂装方案的效果，施工工艺对基材处理、涂装方式、施工间隔、涂层养护以及质量控制措施等方面提出明确要求。

（1）基层要求

混凝土强度等级要求C25以上；平整度要求2 m靠尺最大高差小于2 mm；含水率小于7%。

（2）施工环境要求

施工现场环境温度应在5～30℃，基面温度不低于5℃。

（3）施工工序

基层处理：打磨地面，处理裂缝收缩缝，除油除浮浆，要求基层平整、洁净、干燥；

渗透底涂：滚涂施工，要求均匀无遗漏；

中涂层：滚涂或刮涂施工，要求平整；

面涂层：滚涂施工，可选用防滑面涂；

罩面层：滚涂施工，防滑或耐候保护层；

养护：5～7 d，养护期间不要自行使用，不得用水及其它化学品冲洗。

（4）质量控制措施

进场材料按类别、颜色号、规格整齐存放；施工工具、辅助材料按类别存放；对每天的工作计划及要求，通过内部会议的形式加以明确；施工前做好技术交底工作，施工过程中做好自检工作，各道工序须经甲方签字确认后方可进行下一道工序施工；每道工序专人检查（技术指导负责），不达标的及时返工；绘画图案部分，严格按照设计标注的颜色号、尺寸宽度、线条粗细绘制。

3 结语

优异的材料性能、科学的涂装方案设计以及严格的施工工艺控制保证了施工质量，研制的聚天冬氨酸酯聚脲涂料成功应用于淮安龙宫大白鲸嬉水世界，实现水上乐园防水、防腐、装饰一体化涂装，达到了防水、美观、安全、持久的使用效果。

[1] 苏新禄.游泳池防水及瓷砖石材安装系统[C]//中国硅酸盐学会水泥分会，中国建筑学会建筑材料分会，中国建筑业协会材料分会.第二届全国商品砂浆学术交流会论文集，郑州：2007.

[2] 殷苏宁，孟祥鹤.喷涂聚脲在宁杭客专南河特大桥桥面防水层施工的几点体会[J].新型建筑材料，2012，39（10）：64-65，68.

[3] 刘彦东，赵希娟，潘美，等.适用于混凝土基面聚脲封闭底涂的性能研究[J].新型建筑材料，2009，36（2）：70-72.

[4] 郁维铭.聚氨酯及聚脲防水涂料技术综述[J].新型建筑材料，2009，36（12）：64-67.

[5] 刘培礼，刘光晔，黄微波.聚天门冬氨酸酯聚脲的制备与研究[J].聚氨酯工业，2005（4）：16-19.

[6] 黄微波.喷涂聚脲弹性体技术[M].北京：化学工业出版社，2005.

[7] 郑华荣，景惧斌，范世平.慢反应聚脲弹性体材料的研究进展[J].新型建筑材料，2011，38（12）：36-38.