甲基丙烯酸甲脂(MMA)道面彩色铺装系统是专门针对户外道面彩色薄层铺装而开发的基于甲基丙烯酸甲脂体系的新型彩色薄层铺装技术。
此彩色铺装系统可广泛应用于机动车道、非机动车道及人行步道等需要彩色化铺装的场所,并且和常见的基面类型(包括水泥混凝土基面、沥青混凝土基面及钢板基面)均有优异的附着力及追随性。
此道面彩色铺装系统相对于其他体系的彩色铺装具有独有的技术优势,包括低温快速固化、耐紫外线、耐一般化学品、海水侵蚀,低温性能好、施工简便等。
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 1MMA防水材料概况
MMA全称甲基丙烯酸甲酯,是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。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,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。
2MMA彩色涂料在桥梁中的应用
2.1MMA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。
3MMA彩色涂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。
3.2MMA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(20a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m2,且施工1h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50mm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可施工作业;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。
3.3MMA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,固化剂为粉末或膏状,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10~30min;聚氨酯防水涂料的表干时间为2~4h,聚氨酯脲(半聚脲)、纯聚脲防水涂料的表干时间为2min以内。二测拉伸强度,MMA树脂防水膜的拉伸强度≥12MPa,或用刀裁下一块mm×10mm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≤6MPa,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。
4MMA彩色涂料的应用前景
MMA彩色材料具有强度高、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。
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