[分享]MMA防水材料在桥梁中的应用及存在的问题及前景

发表于2018-05-19    612人浏览    1人跟帖    总热度:138  

  摘要:随着我国高标准大规模基础建设的深入推进,桥梁易受雨水侵蚀问题越来越受专业人士关注。MMA防水材料作为一种高端高分子防水保护材料目前正在国内桥梁建设中铺开使用。本文介绍了MMA防水材料在国内桥梁防水中的应用,并对应用中存在的问题进行分析,提出了解决问题的方法和措施。

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  1 MMA防水材料概况

  MMA全称甲基丙烯酸甲酯,通过生产丙烯腈的副产物氢氰酸与丙酮作用生成丙酮氰醇,丙酮氰醇用浓硫酸处理生产甲基丙酰胺硫酸盐,再与甲醇直接酯化生成。MMA防水材料是以MMA为主要成分的反应性液体树脂,通过与引发剂(固化剂)过氧化苯甲酰(BPO)反应,发生自由基聚合,而形成具有强韧性甲基丙烯酸甲酯高分子固化物的防水材料。在国外,MMA广泛应用于市政道路、混凝土桥面板、钢结构桥面板、桥墩、管道、工业地坪、玻璃钢制品等,如美国曼哈顿大桥、土耳其博斯普鲁斯海峡吊桥等;国内MMA最主要的用途是生产高聚物PMMA,主要消费领域为广告灯箱、标牌、生活用品、家具等行业,基本属于中低端市场,近年来在高铁桥梁、公路钢梁等工程中逐渐大面积使用。随着MMA原材料和生产成本的降低,MMA防水材料将在高端工程领域市场进一步发展。

MMA防水材料在桥梁中的应用及存在的问题及前景_1

  2 MMA防水材料在桥梁防水中的应用

  2.1 MMA防水材料的生产原理

  将MMA原料的硬单体(甲基丙烯酸甲酯等)、软单体(丙烯酸预聚物等)与过氧化苯甲酰按照一定比例投入带控温和搅拌装置的反应器中,升温反应一定时间后加入链终止剂,停止聚合反应并降温,得到预聚物。将预聚树脂用软单体、硬单体及交联单体(聚乙二醇二甲基丙烯酸酯等)稀释后,再按比例加入促进剂、密封蜡、流平剂、消泡剂等助剂生产MMA防水涂料。MMA防水材料是采用氧化还原引发体系进行室温固化,硬单体为涂膜提供刚性,软单体为漆膜提供柔韧性,交联单体因含有大量的醚键,有效提高了漆膜的弹性、强度和撕裂性能。通过试验选择MMA防水涂料配方,实现了包括拉伸强度、撕裂强度、冲击韧性、硬度、耐低温性以及断裂伸长率在内的各种物理特性的平衡组合。

  2.2 MMA防水材料的施工工艺

  以应用在水泥混凝土桥梁上为例,MMA防水层自下至上依次为底漆(基层处理剂,含修补)、第一层防水膜、第二层防水膜,其施工工艺如下:

  2.2.1 混凝土基面处理

  用无尘自动喷砂机处理混凝土表面,使混凝土表面粗糙度在CSP3-CSP5之间,喷砂机不能处理的地方用手动打磨机处理,最后用修补腻子对基面上的局部大孔、深孔等缺陷进行修补。

  2.2.2 混凝土基面处理剂施工

  用滚涂方式涂装一层MMA防水膜配套混凝土基面处理剂到混凝土表面,涂层均匀,无漏涂,无明显缺陷。当基面处理剂实干并检验合格后,才可进行MMA防水层施工。

  2.2.3 第一层防水膜施工

  防水膜施工应采用特种双组份高压无气喷涂设备,按照施工产品使用说明书的要求准备相应质量的A组分、B组分和固化剂,先将固化剂加入到B组分中,搅拌均匀后再与A组分混合,在喷涂器中度量、混合后喷出。

  2.2.4 第二层防水膜施工

  首层防水膜完成施工后,检查防水膜表观情况,对局部地区进行手工修补。待修补区域固化后,直接在底层防水膜上喷涂面层防水膜,颜色与底层防水膜区分开。待面层防水膜固化后,检查防水膜表观情况,对局部地区进行手工修补,并检测防水膜总厚度和防水层与混凝土的粘结强度。每层干膜厚度不小于0.75 mm,总厚度不小于1.5 mm,MMA防水材料总用量不少于2.25 kg/m2。

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  3 MMA防水材料在桥梁防水应用中的问题分析

  3.1 在桥梁防水应用中的主要问题及解决措施

  影响质量的主要问题是MMA防水体系连同桥梁甲板和底层水泥砂浆一起脱落,因高空中桥梁上有交通运输工具,脱落会对人身设备造成安全风险。问题分析:一是水泥砂浆下面的基层在施工期间清理不干净,致使水泥砂浆层与基层联结不牢,并在雨水的侵蚀下逐渐分离,同时受交通运输工具的风力作用而脱落;二是施工时可能气温较低,且雨雪较多,基面潮湿;三是工程工期紧张,施工管理人员和监理人员在没有达到防水膜条件下野蛮施工。解决措施:一是严格控制桥梁甲板和底层水泥砂浆质量,严格抛丸处理流程,确保桥梁主体结构及桥面工程混凝土强度;二是严格施工工艺,确保基面含水率小于10%方可进行漆膜施工;三是严格依法建设风险管理要求,当工程质量和进度发生冲突时质量管理放于首位。

  3.2 MMA防水材料与其他防水材料的性能比较

  目前桥面防水材料使用范围较广的是聚脲SPUA、聚氨酯、防水卷材等,MMA防水材料同它们相比具有明显的优势,主要表现为极好的层间粘接力(无需界面粘结剂);与混凝土基面粘接强度高;优异的耐老化性能和抗黄变性,使用寿命长(20 a以上);湿度和低温环境下施工均能快速固化(下雨天除外);采用双组分无气喷涂设备冷喷施工,无需对物料进行预热,施工速度快,日均施工超过2000 m2,且施工1 h后就可通行(无需养护处理)。MMA防水材料和聚脲SPUA比较如下:

  (1)层间结合力。MMA体系相容性较好,不存在层间附着问题;SPUA存在层间附着力不佳,一般剥离强度不高。

  (2)立面施工。MMA在坡度较大的基面上施工较为困难;SPUA几秒钟即可固化,不存在立面施工问题。

  (3)搭接缝。MMA体系相容性好,不存在重涂性问题,可间歇施工,无搭接缝;SPUA不能重复间隔施工,旧聚脲上继续施工需要涂刷专用层间粘结剂,否则搭接缝处易剥离。实际施工时,为确保质量,MMA防水层喷涂中断时,防水系统在每一道预留搭接位约50 mm宽。

  (4)耐候性。MMA丙烯酸防水材料具有优异的耐候性能,无需其他材料防护可直接施工于铁路面层;SPUA聚脲防水材料一般为芳香族聚脲,耐候性能有限,容易黄变,不能用于铁路面层,需施工耐候性材料加以保护。

  (5)低温施工。MMA防水材料可在-20 ℃条件下进行固化;SPUA一般在5 ℃以上进行施工,温度较低,相关配套材料很难正常固化,影响施工质量。

  (6)重涂及修补。MMA材料具有很好的层间结合力,可以重涂施工,方便修补维护;SPUA层间粘结力很差,不能重涂施工,在搭接缝处需要施工专用层间粘结剂,不易修补维护。

  (7)施工设备。MMA防水材料反应相对较慢,采用预先混合方式、专业的无气喷涂设备均施工作业,物料不需要在枪嘴处混合,可以采用单管的形式,相对简便;SPUA聚脲防水材料需要专有的高温高压喷涂设备,材料反应较快,在喷枪处瞬间混合固化,操作人员需要进行专业培训,庞大的设备也给施工带来不便。

  3.3 MMA防水材料与其他防水材料的鉴别方法

  因MMA原材料价格较高,常有不法供应商为赢得暴利以假乱真,用聚氨酯、聚氨酯脲(半聚脲)、纯聚脲等防水涂料代替MMA原材料,导致桥面防水效果不好。MMA防水材料与其他防水材料的鉴别方法主要有三种:

  3.3.1 直观鉴别

  MMA树脂防水材料是以A组分、B组分以及固化剂(过氧化苯甲酰BPO)三组分来包装的,其中A组分、B组分均为液体,固化剂为粉末,且由于MMA中含有相当量的甲基丙烯酸甲酯单体,因此MMA树脂防水材料的气味主要为甲基丙烯酸甲酯的特有辛辣气味;聚氨酯、聚氨酯脲(半聚脲)、纯聚脲等防水涂料均是双组分包装,不含粉末固化剂。用户只需认清产品的包装和气味就可简单鉴别出MMA树脂防水材料。

  3.3.2 试验测试

  按照防水膜施工工艺,若A、B组分不加固化剂混在一起则无任何反应,不成膜,不固化,不放热,添加固化剂效果相反,则可判定该材料为MMA防水材料;聚氨酯、聚氨酯脲(半聚脲)、纯聚脲等防水涂料均由A、B组分直接混合后就可成膜固化,无需添加任何固化剂。

  3.3.3 专项检验

  按照MMA防水材料物理力学性能指标及试验方法:一测表干时间,MMA树脂防水材料成膜的表干时间一般为10~30 min;聚氨酯防水涂料的表干时间为2~4 h,聚氨酯脲(半聚脲)、纯聚脲防水涂料的表干时间为2 min以内。二测拉伸强度,MMA树脂防水膜的拉伸强度≥12 MPa,或用刀裁下一块100 mm×10 mm的试片,用手很难拉断;聚氨酯、聚氨酯脲(半聚脲)、纯聚脲防水膜的拉伸强度均≤6 MPa,用手很容易就拉断了,因而聚氨酯、聚氨酯脲、纯聚脲防水膜均需7天养护才能达到最终强度。三测干膜硬度,用硬度仪测得MMA树脂防水膜的硬度(邵氏D)一般≥50;聚氨酯、聚氨酯脲(半聚脲)、纯聚脲防水膜的硬度(邵氏D)一般≤45。

  3.4 MMA防水材料的质量控制措施

  (1)对防水产品的生产和过程进行标识,防止生产过程中不同产品的混用,实现可追溯性。

  (2)严格控制生产投料,并对每种原料的投料量、时间控制、条件控制等进行记录,对整个生产过程进行严密监控。

  (3)生产过程中禁止不合格半成品进入下一道工序,避免造成损失。

  (4)混凝土桥面最少养护7天,表面强度达到规定要求,基面必须坚实、平整、干燥、洁净,无明显凹凸不平、洞眼、裂缝,无浮浆、脱模剂、油脂等污物。

  (5)底涂施工前应对混凝土表面进行处理,去除混凝土基层表面浮浆、松散颗粒、油污以及其他污染物,保持混凝土表面清洁、干燥,平整度及表面粗糙度应达到规定要求。

  (6)喷涂MMA防水层防水材料的施工以机械化喷涂施工为主,边角部位以人工刷涂为辅。打开包装桶盖后一次性用完,若开盖后没用完的A料及时封闭,B料加入固化剂后报废处理。

  (7)防水膜总厚度用超声波测厚仪检测,每间隔10 m布设4个测点,轨道中间布设2个,左右防护墙各布设1个。结合现场粘结强度测试,用游标卡尺测量试验拔出锭子表面的MMA树脂防水层厚度。

  (8)防水层施工过程重点控制基面含水率、基层质量、涂刷基层处理剂质量、MMA防水层质量等,监理跟踪检验。防水层施工完毕,经自检合格后报请监理部门核实,合格后方可验收。

  (9)基层处理剂涂刷完毕后24 h内不允许上人踩踏或进行其他作业,必要时应整体遮盖,以防被水沾污和灰尘影响MMA防水层涂膜与基层的粘结力。

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  4 MMA防水涂料的应用前景

  MMA防水材料具有强度高、附着力强、超耐候、施工方便、断裂伸长率较大等优点,且为无溶剂室温快速固化,符合绿色环保及国家可持续发展要求。随着日本立邦、英国ICI等跨国公司进入,高档涂料、新型配方涂料生产引入国内,对MMA的需求量将大幅度增加。国内使用聚脲SPUA等防水涂料因固化速度快,层间附着力不佳导致使用后大面积脱落,防水卷材因需要保护层加大了桥梁承载荷载,目前桥梁防水急需一种成熟的产品替代,MMA桥梁防水涂料完全符合要求。建议对弹性要求高且不外露的可继续使用聚脲SPUA,除此之外,应大力推广MMA防水材料。

文章来源于《安徽化工》


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 发表于2018-05-20   |  只看该作者      

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