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MMA防水涂料在橋梁中的應(yīng)用及存在問(wèn)題
余鐵林

安慶曙光化工有限公司

 

    摘要：隨著我國(guó)高標(biāo)準(zhǔn)大規(guī)模基礎(chǔ)建設(shè)的深入推進(jìn)，橋梁易受雨水侵蝕問(wèn)題越來(lái)越受專(zhuān)業(yè)人士關(guān)注。MMA防水涂料作為一種高端高分子防水保護(hù)材料目前正在國(guó)內(nèi)橋梁建設(shè)中鋪開(kāi)使用。介紹了MMA防水涂料在國(guó)內(nèi)橋梁防水中的應(yīng)用，并對(duì)應(yīng)用中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出了解決問(wèn)題的方法和措施。

 

    關(guān)鍵詞：MMA；涂料；應(yīng)用；分析

 

 

    1·MMA防水涂料概況

 

    MMA全稱(chēng)甲基丙烯酸甲酯，通過(guò)生產(chǎn)丙烯腈的副產(chǎn)物氫氰酸與丙酮作用生成丙酮氰醇，丙酮氰醇用濃硫酸處理生產(chǎn)甲基丙酰胺硫酸鹽，再與甲醇直接酯化生成。MMA防水涂料是以MMA為主要成分的反應(yīng)性液體樹(shù)脂，通過(guò)與引發(fā)劑（固化劑）過(guò)氧化苯甲酰（BPO）反應(yīng)，發(fā)生自由基聚合，而形成具有強(qiáng)韌性甲基丙烯酸甲酯高分子固化物的防水涂料。在國(guó)外，MMA廣泛應(yīng)用于市政道路、混凝土橋面板、鋼結(jié)構(gòu)橋面板、橋墩、管道、工業(yè)地坪、玻璃鋼制品等，如美國(guó)曼哈頓大橋、土耳其博斯普魯斯海峽吊橋等；國(guó)內(nèi)MMA最主要的用途是生產(chǎn)高聚物PMMA，主要消費(fèi)領(lǐng)域?yàn)閺V告燈箱、標(biāo)牌、生活用品、家具等行業(yè)，基本屬于中低端市場(chǎng)，近年來(lái)在高鐵橋梁、公路鋼梁等工程中逐漸大面積使用。隨著MMA原材料和生產(chǎn)成本的降低，MMA防水涂料將在高端工程領(lǐng)域市場(chǎng)進(jìn)一步發(fā)展。

 

    2·MMA防水涂料在橋梁防水中的應(yīng)用

 

    2.1 MMA防水涂料的生產(chǎn)原理

 

    將MMA原料的硬單體（甲基丙烯酸甲酯等）、軟單體（丙烯酸預(yù)聚物等）與過(guò)氧化苯甲酰按照一定比例投入帶控溫和攪拌裝置的反應(yīng)器中，升溫反應(yīng)一定時(shí)間后加入鏈終止劑，停止聚合反應(yīng)并降溫，得到預(yù)聚物。將預(yù)聚樹(shù)脂用軟單體、硬單體及交聯(lián)單體（聚乙二醇二甲基丙烯酸酯等）稀釋后，再按比例加入促進(jìn)劑、密封蠟、流平劑、消泡劑等助劑生產(chǎn)MMA防水涂料。MMA防水涂料是采用氧化還原引發(fā)體系進(jìn)行室溫固化，硬單體為涂膜提供剛性，軟單體為漆膜提供柔韌性，交聯(lián)單體因含有大量的醚鍵，有效提高了漆膜的彈性、強(qiáng)度和撕裂性能。通過(guò)試驗(yàn)選擇MMA防水涂料配方，實(shí)現(xiàn)了包括拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、沖擊韌性、硬度、耐低溫性以及斷裂伸長(zhǎng)率在內(nèi)的各種物理特性的平衡組合。

 

    2.2 MMA防水涂料的施工工藝

 

    MMA防水層自下至上依次為底漆（基層處理劑,含修補(bǔ)）、第一層防水膜、第二層防水膜，其施工工藝如下：

 

    2.2.1 混凝土基面處理

 

    用無(wú)塵自動(dòng)噴砂機(jī)處理混凝土表面，使混凝土表面粗糙度在CSP3-CSP5之間，噴砂機(jī)不能處理的地方用手動(dòng)打磨機(jī)處理，最后用修補(bǔ)膩?zhàn)訉?duì)基面上的局部大孔、深孔等缺陷進(jìn)行修補(bǔ)。

 

    2.2.2 混凝土基面處理劑施工

 

    用滾涂方式涂裝一層MMA防水膜配套混凝土基面處理劑到混凝土表面，涂層均勻，無(wú)漏涂，無(wú)明顯缺陷。當(dāng)基面處理劑實(shí)干并檢驗(yàn)合格后,才可進(jìn)行MMA防水層施工。

 

    2.2.3 第一層防水膜施工

 

    防水膜施工應(yīng)采用特種雙組份高壓無(wú)氣噴涂設(shè)備，按照施工產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)的要求準(zhǔn)備相應(yīng)質(zhì)量的A組分、B組分和固化劑，先將固化劑加入到B組分中，攪拌均勻后再與A組分混合，在噴涂器中度量、混合后噴出。

 

    2.2.4 第二層防水膜施工

 

    首層防水膜完成施工后，檢查防水膜表觀(guān)情況，對(duì)局部地區(qū)進(jìn)行手工修補(bǔ)。待修補(bǔ)區(qū)域固化后，直接在底層防水膜上噴涂面層防水膜，顏色與底層防水膜區(qū)分開(kāi)。待面層防水膜固化后，檢查防水膜表觀(guān)情況，對(duì)局部地區(qū)進(jìn)行手工修補(bǔ)，并檢測(cè)防水膜總厚度和防水層與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度。每層干膜厚度不小于0.75mm，總厚度不小于1.5mm，MMA防水材料總用量不少于2.25kg/m2。

 

    3·MMA防水涂料在橋梁防水應(yīng)用中的問(wèn)題分析

 

    3.1 在橋梁防水應(yīng)用中的主要問(wèn)題及解決措施

 

    影響質(zhì)量的主要問(wèn)題是MMA防水體系連同橋梁甲板和底層水泥砂漿一起脫落，因高空中橋梁上有交通運(yùn)輸工具，脫落會(huì)對(duì)人身設(shè)備造成安全風(fēng)險(xiǎn)。問(wèn)題分析：一是水泥砂漿下面的基層在施工期間清理不干凈，致使水泥砂漿層與基層聯(lián)結(jié)不牢，并在雨水的侵蝕下逐漸分離，同時(shí)受交通運(yùn)輸工具的風(fēng)力作用而脫落；二是施工時(shí)可能氣溫較低，且雨雪較多，基面潮濕；三是工程工期緊張，施工管理人員和監(jiān)理人員在沒(méi)有達(dá)到防水膜條件下野蠻施工。解決措施：一是嚴(yán)格控制橋梁甲板和底層水泥砂漿質(zhì)量，嚴(yán)格拋丸處理流程，確保橋梁主體結(jié)構(gòu)及橋面工程混凝土強(qiáng)度；二是嚴(yán)格施工工藝，確保基面含水率小于10%方可進(jìn)行漆膜施工；三是嚴(yán)格依法建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管理要求，當(dāng)工程質(zhì)量和進(jìn)度發(fā)生沖突時(shí)質(zhì)量管理放于首位。

 

    3.2 MMA防水涂料與其他防水材料的性能比較

 

    目前橋面防水涂料使用范圍較廣的是聚脲SPUA、聚氨酯、防水卷材等，MMA防水涂料同它們相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)為極好的層間粘接力（無(wú)需界面粘結(jié)劑）；與混凝土基面粘接強(qiáng)度高；優(yōu)異的耐老化性能和抗黃變性，使用壽命長(zhǎng)（20年以上）；濕度和低溫環(huán)境下施工均能快速固化（下雨天除外）；采用雙組分無(wú)氣噴涂設(shè)備冷噴施工，無(wú)需對(duì)物料進(jìn)行預(yù)熱，施工速度快，日均施工超過(guò)2000平方米，且施工1小時(shí)后就可通行（無(wú)需養(yǎng)護(hù)處理）。MMA防水涂料和聚脲SPUA比較如下：

 

    （1）層間結(jié)合力。MMA體系相容性較好，不存在層間附著問(wèn)題；SPUA存在層間附著力不佳，一般剝離強(qiáng)度不高。

 

    （2）立面施工。MMA在坡度較大的基面上施工較為困難；SPUA幾秒鐘即可固化，不存在立面施工問(wèn)題。

 

    （3）搭接縫。MMA體系相容性好，不存在重涂性問(wèn)題，可間歇施工，無(wú)搭接縫；SPUA不能重復(fù)間隔施工，舊聚脲上繼續(xù)施工需要涂刷專(zhuān)用層間粘結(jié)劑，否則搭接縫處易剝離。實(shí)際施工時(shí)，為確保質(zhì)量，MMA防水層噴涂中斷時(shí)，防水系統(tǒng)在每一道預(yù)留搭接位約50mm寬。

 

    （4）耐候性。MMA丙烯酸防水材料具有優(yōu)異的耐候性能，無(wú)需其他材料防護(hù)可直接施工于鐵路面層；SPUA聚脲防水材料一般為芳香族聚脲，耐候性能有限，容易黃變，不能用于鐵路面層，需施工耐候性材料加以保護(hù)。

 

    （5）低溫施工。MMA防水涂料可在-20℃條件下進(jìn)行固化；SPUA一般在5℃以上進(jìn)行施工，溫度較低，相關(guān)配套材料很難正常固化，影響施工質(zhì)量。

 

    （6）重涂及修補(bǔ)。MMA材料具有很好的層間結(jié)合力，可以重涂施工，方便修補(bǔ)維護(hù)；SPUA層間粘結(jié)力很差，不能重涂施工，在搭接縫處需要施工專(zhuān)用層間粘結(jié)劑，不易修補(bǔ)維護(hù)。

 

    （7）施工設(shè)備。MMA防水材料反應(yīng)相對(duì)較慢，采用預(yù)先混合方式、專(zhuān)業(yè)的無(wú)氣噴涂設(shè)備均施工作業(yè)，物料不需要在槍嘴處混合,可以采用單管的形式,相對(duì)簡(jiǎn)便；SPUA聚脲防水材料需要專(zhuān)有的高溫高壓噴涂設(shè)備，材料反應(yīng)較快，在噴槍處瞬間混合固化，操作人員需要進(jìn)行專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，龐大的設(shè)備也給施工帶來(lái)不便。

 

    3.3 MMA防水涂料與其他防水材料的鑒別方法

 

    因MMA原材料價(jià)格較高，常有不法供應(yīng)商為贏得暴利以假亂真，用聚氨酯、聚氨酯脲（半聚脲）、純聚脲等防水涂料代替MMA原材料，導(dǎo)致橋面防水效果不好。MMA防水涂料與其他防水材料的鑒別方法主要有三種：

 

    3.3.1 直觀(guān)鑒別

 

    MMA樹(shù)脂防水涂料是以A組分、B組分以及固化劑（過(guò)氧化苯甲酰BPO）三組分來(lái)包裝的，其中A組分、B組分均為液體，固化劑為粉末，且由于MMA中含有相當(dāng)量的甲基丙烯酸甲酯單體，因此MMA樹(shù)脂防水涂料的氣味主要為甲基丙烯酸甲酯的特有辛辣氣味;聚氨酯、聚氨酯脲（半聚脲）、純聚脲等防水涂料均是雙組分包裝，不含粉末固化劑。用戶(hù)只需認(rèn)清產(chǎn)品的包裝和氣味就可簡(jiǎn)單鑒別出MMA樹(shù)脂防水涂料。

 

    3.3.2 試驗(yàn)測(cè)試

 

    按照防水膜施工工藝，若A、B組分不加固化劑混在一起則無(wú)任何反應(yīng)，不成膜，不固化，不放熱，添加固化劑效果相反，則可判定該材料為MMA防水涂料；聚氨酯、聚氨酯脲（半聚脲）、純聚脲等防水涂料均由A、B組分直接混合后就可成膜固化，無(wú)需添加任何固化劑。

 

    3.3.3 專(zhuān)項(xiàng)檢驗(yàn)

 

    按照MMA防水涂料物理力學(xué)性能指標(biāo)及試驗(yàn)方法：一測(cè)表干時(shí)間，MMA樹(shù)脂防水涂料成膜的表干時(shí)間一般為10～30分鐘；聚氨酯防水涂料的表干時(shí)間為2～4小時(shí)，聚氨酯脲（半聚脲）、純聚脲防水涂料的表干時(shí)間為2分鐘以?xún)?nèi)。二測(cè)拉伸強(qiáng)度，MMA樹(shù)脂防水膜的拉伸強(qiáng)度≥12MPa，或用刀裁下一塊100mm×10mm的試片，用手很難拉斷；聚氨酯、聚氨酯脲（半聚脲）、純聚脲防水膜的拉伸強(qiáng)度均≤6MPa，用手很容易就拉斷了，因而聚氨酯、聚氨酯脲、純聚脲防水膜均需7天養(yǎng)護(hù)才能達(dá)到最終強(qiáng)度。三測(cè)干膜硬度，用硬度儀測(cè)得MMA樹(shù)脂防水膜的硬度（邵氏D）一般≥50；聚氨酯、聚氨酯脲（半聚脲）、純聚脲防水膜的硬度（邵氏D）一般≤45。

 

    3.4 MMA防水涂料的質(zhì)量控制措施

 

    （1）對(duì)防水產(chǎn)品的生產(chǎn)和過(guò)程進(jìn)行標(biāo)識(shí)，防止生產(chǎn)過(guò)程中不同產(chǎn)品的混用，實(shí)現(xiàn)可追溯性。

 

    （2）嚴(yán)格控制生產(chǎn)投料，并對(duì)每種原料的投料量、時(shí)間控制、條件控制等進(jìn)行記錄，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控。

 

    （3）生產(chǎn)過(guò)程中禁止不合格半成品進(jìn)入下一道工序，避免造成損失。

 

    （4）混凝土橋面最少養(yǎng)護(hù)7天，表面強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定要求，基面必須堅(jiān)實(shí)、平整、干燥、潔凈，無(wú)明顯凹凸不平、洞眼、裂縫，無(wú)浮漿、脫模劑、油脂等污物。

 

    （5）底涂施工前應(yīng)對(duì)混凝土表面進(jìn)行處理，去除混凝土基層表面浮漿、松散顆粒、油污以及其他污染物，保持混凝土表面清潔、干燥，平整度及表面粗糙度應(yīng)達(dá)到規(guī)定要求。

 

    （6）噴涂MMA防水層防水涂料的施工以機(jī)械化噴涂施工為主，邊角部位以人工刷涂為輔。打開(kāi)包裝桶蓋后一次性用完，若開(kāi)蓋后沒(méi)用完的A料及時(shí)封閉，B料加入固化劑后報(bào)廢處理。

 

    （7）防水膜總厚度用超聲波測(cè)厚儀檢測(cè)，每間隔10米布設(shè)4個(gè)測(cè)點(diǎn)，軌道中間布設(shè)2個(gè)，左右防護(hù)墻各布設(shè)1個(gè)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試，用游標(biāo)卡尺測(cè)量試驗(yàn)拔出錠子表面的MMA樹(shù)脂防水層厚度。

 

    （8）防水層施工過(guò)程重點(diǎn)控制基面含水率、基層質(zhì)量、涂刷基層處理劑質(zhì)量、MMA防水層質(zhì)量等，監(jiān)理跟蹤檢驗(yàn)。防水層施工完畢，經(jīng)自檢合格后報(bào)請(qǐng)監(jiān)理部門(mén)核實(shí)，合格后方可驗(yàn)收。

 

    （9）基層處理劑涂刷完畢后24小時(shí)內(nèi)不允許上人踩踏或進(jìn)行其他作業(yè)，必要時(shí)應(yīng)整體遮蓋，以防被水沾污和灰塵影響MMA防水層涂膜與基層的粘結(jié)力。

 

    4·MMA防水涂料的應(yīng)用前景

 

    MMA防水涂料具有強(qiáng)度高、附著力強(qiáng)、超耐候、施工方便、斷裂伸長(zhǎng)率較大等優(yōu)點(diǎn)，且為無(wú)溶劑室溫快速固化，符合綠色環(huán)保及國(guó)家可持續(xù)發(fā)展要求。隨著日本立邦、英國(guó)ICI等跨國(guó)公司進(jìn)入，高檔涂料、新型配方涂料生產(chǎn)引入國(guó)內(nèi)，對(duì)MMA的需求量將大幅度增加。國(guó)內(nèi)使用聚脲SPUA等防水涂料因固化速度快，層間附著力不佳導(dǎo)致使用后大面積脫落，防水卷材因需要保護(hù)層加大了橋梁承載荷載，目前橋梁防水急需一種成熟的產(chǎn)品替代，MMA橋梁防水涂料完全符合要求。建議對(duì)彈性要求高且不外露的可繼續(xù)使用聚脲SPUA，除此之外，應(yīng)大力推廣MMA涂料。