一种使用渗透类防水防腐喷涂材料修复桥梁的施工工艺

摘要

一种使用渗透类防水防腐喷涂材料修复桥梁的施工工艺，其目的在于解决桥梁工程中防水施工不到位造成的桥梁腐蚀损坏的问题；其解决技术问题的技术方案是：一种使用渗透类防水防腐喷涂材料修复桥梁的施工工艺，包括步骤：第一步，高压喷水清洗；第二步，混凝土缺陷清理修补；第三步，打磨；第四步，渗透类硅烷防水防腐涂覆体系涂装；本发明采用渗透型硅烷类桥梁防水防腐剂和涂膜材料相结合的复合体系的防护方式，既可以即时防水防腐止漏，又有防水防腐止漏时间长的优点，是一种较为理想的防水防腐止漏方法，该工法在工程实践中，取得了明显效果。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，特别是涉及一种使用渗透类防水防腐喷涂材料修复桥梁的施工工艺。

背景技术

竣工后的桥梁工程，在负载工况和外环境条件下工作，根据现行相关规范的规定以及桥梁维保养护的实践经验，桥梁结构在投入运营20年左右，其承载能力有一定程度的降低，构件耐久性变差，安全性问题存在一定的隐患。

一般影响桥梁结构运营寿命的因素包括：组成桥梁结构构件材料的强度、桥梁结构工作环境、结构本身自重作用、通行动荷载的作用及频率、设计受力的合理性与施工工艺的科学性等等。外环境条件下有害化学成分的渗透水腐蚀，桥梁结构构件在担负动荷载条件下被风化损坏，直接影响到桥梁结构运营安全和使用寿命。钢筋混凝土桥梁结构构件在上述不利工况条件下工作，会逐渐发育裂缝，为有害渗漏水填充提供了空间条件。北方寒冷地区桥梁结构工作的温差变化大，冬季大量使用的融雪剂，在温度升高时会以离子形式溶解在地表水中，酸雨也会在地表水富集。混合汇总的地表水，在桥梁结构的表面缝隙之中输入。渗透水通过化学作用损伤构件，腐蚀混凝土构件中的钢筋，加速构件的破坏。桥梁结构在温差作用、交通动荷载大幅高频作用和风化作用下，直接在软弱处或应力集中处破坏。多重的复杂作用和环境影响，影响到结构的耐久性和安全性，缩短了工程的使用年限。

含有害化学成分的雨雪水、地表水渗透诱发桥梁结构病害的问题，已经成为桥梁维修保养行业所认定的重大安全隐患。如何及时有效治理处于萌芽病害状态的桥梁结构，排除水渗透病害，保证桥梁结构的正常工作，延长使用寿命；如何采用新材料、采取新技术、采用新工艺，低成本高效率治理病害，就变得非常紧迫。工程实践中，虽然治理方法众多，但桥梁结构混凝土防水防腐比较成功的工法首推涂膜施工工艺，采用如聚氨酯类、丙烯酸类防水涂料，在尚未形成裂缝的钢筋混凝土构件的外表面，按一定厚提前预防性涂刷，将钢筋混凝土构件的外表面以及外表面上的微小裂纹密封，以切断腐蚀侵害路径，达到保护混凝土结构少被侵蚀的目的。此工艺的缺点是，外表面涂膜本身在经受风化和其他外力因素作用下，一旦漆膜局部破坏，渗漏水仍旧重新贯通路径进行侵蚀构件。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种使用渗透类防水防腐喷涂材料修复桥梁的施工工艺，其目的在于解决桥梁工程中防水施工不到位造成的桥梁腐蚀损坏的问题。

其解决技术问题的技术方案是：一种使用渗透类防水防腐喷涂材料修复桥梁的施工工艺，包括步骤：

第一步，高压喷水清洗

使用高压喷水清理混凝土的表面，将表面的盐渍结晶、基质构件表层疏松的混凝土浮浆、张贴的不干胶小广告以及浮尘松散物去除；

第二步，混凝土缺陷清理修补

根据目测对带裂缝混凝土进行判断，找对空鼓或缺陷部位，做好标记，将空鼓破损严重部位用切割机进行切割，切割至完整无疏松的界面，将切割范围内损坏的部位剔除，裸露的钢筋锈蚀除掉，表面浮浆皮、没有清洗完全盐渍腐蚀部位采用人工凿除，剥露至坚实的基层；

根据工艺要求对裸露钢筋和钢绞线进行除锈、加筋和刷阻锈剂，保证钢筋断截面积不少于原设计方案，然后对缺陷和大于0.2mm的裂缝开缝进行修补，修补时采用符合设计要求的DQCT混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆进行修补，保证修补后的混凝土表面无空鼓、疏松现象，混凝土的截面厚度不应低于2cm；

第三步，打磨

待DQCT混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆达到强度后，进行整体打磨，使界面光滑平顺；

第四步，渗透类硅烷防水防腐涂覆体系涂装

在大规模施工前进行刷涂试验，试验面积为1-2m2，试验结果满足要求后，再进行大量施工；

GBS渗透型硅烷防水防腐剂施工：使用专用喷涂设备采用低压喷涂方式，喷涂压力保持在1.0MPa-1.5MPa；在立面防撞墙部位施工时自上而下喷涂，垂流长度在10-20cm，使被涂表面保持6s以上的湿润时间；桥梁平面喷涂，按照由远到近的顺序进行往复喷涂，喷涂两层以上，使用量每平方米大于600g，施工后24h内不湿水自然风干，7天后钻芯取样，取样合格后，进行DQCT渗透型硅烷涂料底漆施工；

DQCT渗透型硅烷涂料底漆施工：将A和B两组分在使用前分别混合均匀，将B组分倒入A组分中搅拌，两组分按产品标识准确称取所需的重量，倒入配料桶内，机械搅拌5-10分钟，至充分搅拌均匀后施工，涂刷可使用喷涂或手工刷涂，涂刷时应用力在被涂表面反复拉动，或转圈揉涂，手握油刷要轻松自然，手指轻轻用力，以移动时不松动、不掉刷为准；涂刷时要按照蘸次要多、每次少蘸油、操作时勤，顺刷的要求，依照先上后下、先难后易、先左后右、先里后外的顺序和横刷竖顺的操作方法施工；底涂的使用量大于150g/㎡；处理后的底漆表面在4小时以上，手摸检验干燥后喷涂或刷涂涂料；

涂刷DQCT渗透型硅烷混凝土防腐防水涂料：将A和B组分在使用前分别混合均匀，将B组分在倒入搅拌中A组分，两组分按产品标识准确称取所需的重量，倒入配料桶中，手动或机械搅拌5～10分钟使得搅拌均匀，采用200目的过滤布进行过滤，滤后的涂料要静止5分钟消除搅拌过程中产生的气泡；关键部位涂刷完毕后再大面漆涂刷第一遍涂料，涂刷时将产品均匀涂刷在需要处理的基材表面，纵横交错饱满涂刷，不可遗漏，第二次涂刷应于前次涂刷间隔4小时左右，涂刷两遍或者两遍以上；自然晾干，经防护处理后的基材 24小时内不得接触雨水和其他污染物；使用量：大于300g/㎡，涂膜厚度大于80mm。

本发明采用渗透型硅烷类桥梁防水防腐剂和涂膜材料相结合的复合体系的防护方式，既可以即时防水防腐止漏，又有防水防腐止漏时间长的优点，是一种较为理想的防水防腐止漏方法，该工法在工程实践中，取得了明显效果。

具体实施方式

以下结合实际案例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

位于北京市的某桥梁，于1992年建成，已经正常使用27年。该桥共设计有十一跨预制预应力混凝土“T”形简支梁，桥梁起点桩号为0+272.65，终点桩号为0+527.35，全长254.70m，跨径由西往东依次为（21.6m+22.0m×4+27.0m+22.0m×4+21.6m）。

结构形式：全桥上部结构均为预应力混凝土“T”形简支梁，单梁跨径分别为27m、22m两种规格。梁预制部分均采用50#混凝土，现浇部分采用30#混凝土，“T”形简支梁跨中设置中横隔板，两端支承处设置端部横隔板，两根主梁之间设有0.6m宽湿接头，边梁外悬臂设置0.90m 宽现浇段，梁高为1.40m，主梁间距1.80m。

该桥梁在投入使用27年以后，结构体本身出现多种病害，其中受有害渗漏水侵蚀作用的病害更为明显，主要病害如下：

（1）全桥部分T梁发现梁端发现斜向裂缝，最长甚至延伸接近T梁跨中位置，部分T梁翼板发现纵向裂缝。此现象外侧边板与内侧外边板最严重，将半幅T梁编号为1-7号，1号和7号最严重，2号和6号T梁次之，由外向内逐渐减少。

全桥部分T梁发现混凝土胀裂、剥落、露筋，局部发现锈蚀痕迹；跨中位置，11-1#T梁底面发现刮蹭痕迹，11-8#T梁加固钢板局部锈蚀。

全桥边梁外侧腹板及翼板局部发现渗水、泛碱，伴有涂层剥落现象；部分横隔梁发现横桥向、竖向及斜向裂缝，局部网裂；部分横隔梁及湿接头局部混凝土胀裂、剥落、破损、露筋现象；部分湿接头发现涂层剥落，伴有锈迹。

（2）下部结构桥台大面积漏水、析白，局部破损；盖梁均存在漏水、析白现象，个别位置涂层剥落，局部存在锈胀开裂现象。1#、12#桥台局部骨料外露，1#桥台发现2处竖向开裂、1处横向开裂现象，总长9.6m；1-7#T梁下方，1#桥台顶部1处剥落、露筋，S=0.3×0.2m2；距左1.5m，12#桥台顶部发现1处混凝土剥落、露筋，S=0.5×0.1m2。全桥桥墩盖梁均发现混凝土析白、混凝土胀裂、剥落等现象。

主要防水防腐修复治理材料的选材

（1）GBS渗透型硅烷混凝土道桥防水防腐剂

通过将GBS渗透型硅烷混凝土道桥防水防腐剂覆于混凝土表面，材料能迅速渗入混凝土内部，并与混凝土空隙的水化物产生化学反应生成网状交联结构的硅酮高分子羟基团。这种硅酮高分子羟基团可以有效阻止水和以水为载体的氯离子等介质对混凝土和钢筯的侵蚀。渗透在混凝土内部硅酮高分子羟基团还能够改变水泥石孔隙壁与水的润湿角，使水不能进入孔隙，可更大程度的提高混凝土憎水性。

GBS渗透型硅烷混凝土道桥防水防腐剂符合企业标准中有关GBS渗透型硅烷混凝土道桥防水防腐剂技术性能。

表1渗透型硅烷混凝土道桥防水防腐剂的性能指标

（2）DQCT 渗透型硅烷涂料底漆

DQCT 渗透型硅烷涂料底漆以硅烷聚合物对环氧树脂行进聚合改性，以小分子类活性稀释剂与纳米偶联剂反应后，生成具有三维立体网状结构的坚固涂层。涂料可以沿混凝土表面毛细孔、微孔隙和裂缝自外向內渗入混凝土内部，可固结松散的混凝土结构，尤其是对纵横交错的细小裂缝具可渗入混凝土内0.5mm以上，渗入部分形成犬牙交错的不规则固结层，使混凝土的强度提高。特别适合混凝土面层松散和细小裂纹部位的修复。

表2 DQCT 渗透型硅烷涂料底漆的主要性能指标

（3）DQCT渗透型硅烷混凝土道桥防腐涂料

DQCT渗透型硅烷混凝土防腐涂料是充分利用荷叶双疏机理，采用合成的一种含特定活性官能团的低分子量的改性硅烷材料，辅以纳米二氧化硅等材料均匀分布于涂膜表层及结构中，从而形成超强的斥水、斥油能力。地表水的径流与喷溅，被该结构层排斥，甚至达到滴水成珠，水流无痕的现象。该材料粘度低，主体活性成分在碱性条件下稳定性好，能快速渗入基材表面并与基材结合，形成一定厚度不规则的固结层。成品涂层具有优异的耐污染、耐磨性和抗冲击性，同时具备耐擦洗，类荷叶表面效应和自洁功能。它具备的表面张力低，接触角大，具有强劲的疏水、抗油污能力，可以使灰尘等污物与涂层表面接触面积，附着机率大大减少。如有污染用高压水枪清洗和雨水洗刷均可立即恢复原貌。防腐防水效果优良。DQCT渗透型硅烷混凝土防腐涂料各项性能指标可满足工程防水防腐要求

表3 DQCT渗透型硅烷混凝土道桥防腐涂料的主要性能指标

（4）DQCT混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆

DQCT混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆是由聚合物、水泥、细骨料、各类功能性添加剂混合而成的混凝土结构用材料。该材料既具有高分子材料的粘接性，又具有无机材料耐久性的新型混凝土修补砂浆，耐水性和耐腐蚀性优良。其性能满足JG/T336-2011《混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆》标准要求。

带裂缝病害的桥梁结构防水防腐的施工工艺：

1）主要施工机械

混凝土切缝机、电动打磨机、无气喷涂机、高压喷水清洗机。

2）渗透类防水防腐涂覆体系施工工艺流程

高压喷水清洗→混凝土缺陷清理修补→打磨→渗透型硅烷防水防腐剂→渗透型硅烷涂料底漆→涂刷两遍或三遍渗透型硅烷混凝土道桥防腐涂料→检查验收。

3）渗透类防水防腐涂覆体系施工工序技术要点

（1）高压喷水清洗：由于保障通车需要、北方地区在冬季往往会在大雪天气喷洒大量融雪剂。由于渗漏原因大量融雪剂流淌在混凝土表面，形成大量盐渍结晶体难以去除，对混凝土造成巨大腐蚀损坏。需要将附着在桥梁混凝土表面盐渍去除为涂抹防腐材料创造基质条件。采用高压喷涂清洗是最佳选择。高压清洗喷涂机不仅可以将盐渍结晶去除，同时还可以将基质构件表层疏松的混凝土浮浆，张贴的不干胶小广告，以及各类浮尘松散物去除，以利于涂抹材料与基质体直接作用。

（2）基层混凝土缺陷清理修补

第一步根据目测症状对带裂缝混凝土进行判断，找准空鼓或缺陷部位，画好标记。将空鼓破损严重部位用切割机进行切割，切割至完整无酥松的界面，将切割范围内的部位用电锤、打磨机等工具，把损坏部位剔除，裸露的钢筋锈蚀除掉。表面浮浆皮、没有清洗完全盐渍腐蚀部位等采用人工凿除，剥露至坚实的基层。

第二步喷涂渗透型硅烷混凝土防腐涂料的混凝土龄期不应少于28d，如用高强度水泥修补后不应小于7天，混凝土含水率不应大于10％。保持干燥洁净的表面。

第三步为针对性严重病害处从严整治。按照施工工艺要求必须对缺陷和大于0.20mm的裂缝开缝进行修补。对裸露钢筋和钢绞线进行除锈、加筋和刷阻锈剂，保证钢筋断截面面积不少于原设计方案。为了缩短维修时间和减少封路造成的交通阻塞和不便，采用符合设计要求的DQCT混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆进行修补。修补好混凝土表面不得有空鼓、疏松等现象。修补涂层的界面厚度不应该低于2cm、修补层太薄、混凝土形不成足够的强度、容易脱层起鼓。

（3）打磨

待DQCT混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆达到强度后，进行整体打磨，使界面光滑平顺。一般7天后，混凝土含水率不应该大于10％，对于潮湿部位必须晾干或者烘干。烘干设备可采用酒精喷灯或汽油喷灯或鼓风机，根据现场环境以及施工方便性选择。

（4）渗透类防水防腐涂覆体系涂装方法

施工前基本准备工作包括：大规模施工前应进行刷涂试验。试验面积为1～2㎡，试验结果满足要求后，再进行大量施工；所有工作均应符合相关职业卫生和安全要求；喷涂时应等到基材表面干燥后再进行施工；施工环境要求：表干前（约10h）可能下雨、风力大于5级以上时，不得施工；施工可采用辊涂、喷涂等方式。施工工具可采用专用喷涂机、滚筒和刷子。应涂刷均匀、不得漏涂。

GBS渗透型硅烷防水防腐剂施工主要技术要点包括:当作业环境温度低于5℃、高于45℃（此时材料会加快蒸发造成浪费），或是表干前（约10h）可能下雨、风力大于5级以上时，不得施工；施工可采用辊涂、硅烷浸渍专用涂覆机等方式。施工工具可采用硅烷浸渍专用涂覆机、滚筒和刷子。如使用刷子或滚筒施工，应当重复涂抹，直到表面润湿。大面积施工建议使用低压喷涂方式；使用专用喷涂设备进行喷涂作业。压力一般保持在1.0MPa～1.5MPa。在立面防撞墙或其他裸露部位施工，应自上而下进行喷涂，垂流长度一般在10cm～20cm，应使被涂表面有6s以上保持润湿的时间。桥梁平面喷涂，按照由远到近的顺序往复喷涂。也可使用滚筒、刷子进行施工作业；喷涂层数应由预喷涂试验确定，一般喷涂两层以上。使用量：每平方米用量大于600g，最小喷涂量应由试验确定；养护期：施工后24h内不湿水自然风干，3天后即可产生最佳的防水防腐护效果，7天后可钻芯取样。待取样合格后、即可进行渗透型硅烷涂料底漆施工。

涂刷DQCT渗透型硅烷涂料底漆技术关键点包括：将A和B两组分在使用前分别混合均匀，混合时的顺序为：将B组分在倒入搅拌中A组分。两组分按产品标识（重量比）准确称取所需的重量，倒入配料桶中，机械搅拌5～10分钟，至充分搅拌均匀后便可进行施工。搅拌好的底涂必须在1h内用完；可喷涂或手工刷涂。涂刷时应用力在被涂表面反复拉动，或转圈揉涂，手握油刷要轻松自然，手指轻轻用力，以移动时不松动、不掉刷为准。涂刷时要按照蘸次要多、每次少蘸油、操作时勤，顺刷的要求，依照先上后下、先难后易、先左后右、先里后外的顺序和横刷竖顺的操作方法施工。这将有助于处理剂对表面的充分润湿渗透，增强漆膜的附着力。同时，仔细检查，不得有漏涂处，如有漏涂需要补涂。混凝土疏松部位吸收量大，这些部位应该及时补涂、使其达到饱满饱和状态。处理后的底漆表面在4小时以上，手摸检验干燥后喷涂或刷涂涂料 。底涂的一般大于150g/㎡。最小喷涂量应由试验确定，混凝土密实用量会少、如疏松用量会加大。如粘度过大可加适量稀释剂。一般冬季底涂涂刷后、第二天即可涂刷面涂。

涂刷DQCT渗透型硅烷混凝土防腐防水涂料技术关键点包括：将A和B组分在使用前分别混合均匀。将B组分在倒入搅拌中A组分。两组分按产品标识（重量比）准确称取所需的重量，倒入配料桶中，手动或机械搅拌5～10分钟均匀后即可施工。使用者要严格的按涂料标签上提供的涂料与固化剂的比例来进行勾兑，不能随意的增加或减少一方的占比，不然勾兑出的涂料在涂完后易出现咬底或者开裂的情况。采用200目的过滤布进行过滤，滤后的涂料要静止5分钟左右消除搅拌过程中产生的气泡。搅拌好的涂料必须在1h内用完；关键部位涂刷完毕后再大面漆涂刷第一遍涂料。涂刷时将产品均匀涂刷在需要处理的基材表面，纵横交错饱满涂刷，不可遗漏。第二次涂刷应于前次涂刷间隔4小时左右。但不能间隔时间太长（触干即可、冬季一般不超过24小时）。因为涂膜有超强的斥水、斥油功能。如间隔时间过长，会导致下一道涂刷不上，无法附着和重涂。一般涂刷两遍或者两遍以上；自然晾干，经防护处理后的基材 24小时内不得接触雨水和其他污染物，自然防护一周后效果达到最佳；d使用量：大于300g/㎡，涂膜厚度大于80mm。最小喷涂量应由试验确定， 如粘度过大、可以加适量稀释剂。涂膜止漏质量验收控制指标：在进行防腐涂料施工中，应对混凝土基层、 底涂、防腐涂料厚度进行施工控制。

5、结论

渗透类防水防腐涂覆体系中使用了GBS渗透型硅烷混凝土道桥防水防腐剂，可以渗透至混凝土基层大于3mm的深度，渗透在混凝土内部硅酮高分子羟基团还能够改变水泥石孔隙壁与水的润湿角，使水不能进入孔隙，可更大程度的提高混凝土憎水性。 DQCT 渗透型硅烷涂料底漆，不仅可渗入混凝土内0.50mm以上，渗入部分形成犬牙交错的不规则固结层，使混凝土的强度提高。面层涂覆 DQCT渗透型硅烷混凝土防腐涂料形成一定厚度的固结层。表面荷叶效应和自洁功能，不仅具有优质的防水防腐性能，而且可以直接起到增强钢筋混凝土强度，美化构件外表，甚至起到美化亮化城市空间的作用。

采用有渗透能力GBS渗透型硅烷混凝土道桥防水防腐剂，与有涂膜厚度自洁功能DQCT渗透型硅烷混凝土防腐涂料复合防水防腐做法，对钢筋混凝土起到了双重保护。该种止漏防腐防水工艺和其所采用的材料，弥补了渗透无涂膜材料无装饰功能缺陷，同时也避免了涂膜材料破损后，含有害化学成分的地表水和地下水对桥梁混凝土的损坏。

渗透类防水防腐喷涂体系，在多处桥梁隧道止漏防腐的工程实践中得以应用和推广，均获得成功应用。止漏防腐竣工后经过多年目测观察和技术验证，渗透类防水防腐喷涂体系完好，防水防腐性能优良。通过渗透类防水防腐涂覆体系在桥梁修复中的不断应用，其材料配方、施工工艺也在不断改进优化，施工设备也逐步完善，渗透类防水防腐喷涂体系由于自身具备的诸如防腐防水止漏效果好、施工便捷、增强效果明显和使用寿命长等优点，必将在高速公路，桥梁隧道维修保养的行业内，进一步得到应用和推广。