聚氨酯硬泡保温涂层在高铁桥墩冬季施工中的应用

姚永章

（中铁二局第二工程有限公司，四川 成都 610000）

1 产品特性及保温原理

硬质聚氨酯泡沫塑料（PURF）是以异氰酸酯和聚醚多元醇为原料，辅以催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、阻燃剂等添加剂，经过高压雾化发泡后形成的一种具有隔热防水功能的新型合成材料[1-2]。该材料发泡后有密度低、导热系数低、自熄性好、粘结性强等特性，具有良好的保温、隔热功能。喷涂于模板外壁后可以发泡形成连续封闭壳体，能有效减缓热传递，结合混凝土产生的水化热，对混凝土起到保温养护目的。

2 工程概况

鲁南高铁跨郓巨河特大桥工程位于山东省菏泽市境内，按照项目施工组织安排，必须进行墩身冬季施工。根据项目工程量大、工期紧张的特点，引入了一种新型的墩身混凝土保温养护技术，在墩身模板外壁喷涂一层聚氨酯硬泡（PURF）保温涂层进行混凝土养护，并与传统暖棚法养护作对比，证明其实用效果良好。

2.1 工程概况

工程线路设计为350km/h无砟轨道，陆上桥梁，墩身为3～10m的钢筋混凝土结构。工程地属温带季风型大陆性气候。冬季雨雪稀少，天气干冷，平均高温5℃，平均最低气温-3℃，极端低温-9℃，冬季施工持续时间达3个月，一般为当年12月份至次年2月份。

2.2 材料要求

本项目采用建筑外墙保温的阻燃型聚氨酯硬泡，材料由A、B双组分组成，A组分为异氰酸酯，B组分为多组分复合聚醚，两者按1∶1比例经过专用设备混合，再高压喷出发泡形成硬质聚氨酯。其主要技术指标如表1[3]：

表1 硬质聚氨酯主要技术指标

2.3 施工准备

每套喷涂设备应配备JNJX-Q2600型聚氨酯喷涂机1台、空压机1台、提料泵2支、输料管2根、专用喷枪1把，按照说明书连接管路，并开机空转，确保各组件正常工作。按模板面积计算喷涂量，准备足量聚氨酯硬泡各组分材料，并准备适量氯仿清洗喷涂设备。

2.4 施工过程

2.4.1 模板清理及组装

在首次使用聚氨酯硬泡前，应对模板进行打磨清理备用，去除模板表面的水泥块、泥土、油污等杂质，保持模板面整洁、干燥，以保证聚氨酯硬泡涂层能够与模板良好粘黏。对打磨清理后的模板进行安装加固，等待聚氨酯硬泡喷涂作业。

2.4.2 喷涂聚氨酯硬泡

聚氨酯硬泡施可以施环境温度选择室外喷涂或在室外喷涂。

现场喷涂尽可能选择日间气温最高时段进行，施工前应对作业条件进行确认，环境温度≥5℃；空气相对湿度≤90%，风力≯5级[4]。当昼间最高气温不满足要求，或者施工环境不满足要求时，可以选择室内作业。

聚氨酯硬泡宜在模板安装加固完成后原位进行喷涂作业，尽量避免逐块喷涂完成后再进行模板安装，以减少补喷材料消耗。

根据施工环境的风向选择喷涂方向，施工作业人员操作位置应位于顺风方向。空压机作业压力控制在0.25Mpa，混合料流量控制在2kg/min，匀速移动喷头进行喷涂，喷头与待喷模板面距离宜保持在50cm左右，角度宜垂直模板面。施工作业过程中喷头与模板的距离过近容易使泡沫堆积，导致表面凹凸不平，厚度不均匀，距离过大或者角度过小易产生飞溅物，导致材料浪费，且降低粘结效果，因此，施工作业人员应当对整个作业过程准确把控。

根据模板的背楞或单独设置厚度标杆作为喷涂厚度的参照物，涂层厚度较厚时可以分层进行喷涂。

2.4.3 泡沫固化

异氰酸酯与聚醚在催化剂的作用下发生化学反应，固化形成硬质壳体。聚氨酯发泡的胶粘固化时间约为15min，因此在喷涂聚氨酯15min以内不得上人，不得踩踏、撞击喷涂层。

2.4.4 混凝土浇筑与养护

混凝土浇筑前应检测模板内表面温度，并不得低于规范要求值。浇筑后，模板外喷涂的发泡对水化反应产生热量起到减缓流失作用，达到保温养护的目的，同时混凝土结构内按照规范要求埋设测温线，按规定频次对混凝土芯部温度及表面温度进行检测。

2.4.5 模板拆除与重复利用

达到模板条件后，剥除模板连接螺栓周边的发泡，留出拆除螺栓的操作空间，卸除连接螺栓并拆除模板，堆放模板时注意保护模板外侧的聚氨酯硬泡涂层，减少损坏。

聚氨酯硬泡涂层可以循环使用，再次安装模板后，以同样的工艺对拆模过程中剥除的部分以及破损部位进行补喷。

2.4.6 聚氨酯硬泡废料处理

施工结束后，可以将聚氨酯硬泡全部剔除收集，随喷涂过程中产生的飞溅物、施工过程中的掉落块一并回收，采用物理回收或化学回收方式处理后再进行废物利用，避免废料对环境造成污染。

3 可行性分析

本项目实施由专业队伍施工作业，配置3名作业工人，均速为每天每人160m2，一天能够完成3套模板喷涂作业，项目冬季施工涉及15个墩身的聚氨酯硬泡涂层保温，实际应用3套带聚氨酯硬泡保温层的模板，整个冬季施工结束后核算其成本为4.32万元。同期实施的另外15个墩身采用暖棚法养护，期间使用的棚布、支架、能源及人工等成本总共为7.51元。

最终检测墩身的实体质量均符合设计及规范要求，而采用聚氨酯硬泡保温涂层的方法较传统暖棚法节约42.5%成本。由此可知采用喷涂聚氨酯硬泡保温层对墩身混凝土进行养护的方法经济合理，可以应用于类似工程施工。

4 应用效果和优点

（1）通过墩身模板外侧喷涂的聚氨酯硬泡保温涂层对混凝土水化热的包裹，能够使混凝土养护温度更均匀，混凝土质量更有保障。

（2）聚氨酯硬泡发泡后对模板外表形成连续、无缝壳体，极低的导热系数有效降低外部低温环境与混凝土内部水化热的传递，对混凝土形成一种保温养护效果。

（3）相比搭篷布、暖风机加热的传统暖棚法养护方式，硬质聚氨酯泡沫喷涂后无需作其他处理，大大减少能源和材料消耗。

（4）聚氨酯硬泡以雾状喷涂到模板表面，能够适用于各种形状的模板，不受外形约束。

（5）聚氨酯硬泡一次喷涂，可重复使用，修补简单，施工效率高，灵活性强，减少人工消耗，节约时间及成本。

5 结语

通过实践证明，聚氨酯硬泡保温涂层在高铁桥墩冬季施工中使用，具有省时、省钱、省力的效果，成品质量有保障，该方法在类似桥墩施工中可以推广应用。该技术仅在鲁西南地区作了实践应用，后续将针对不同地区的工程开展实践，进一步总结和优化，将该技术作进一步推广。