喷涂聚脲在济南奥体中心工程中的应用

（1.中国建筑第八工程局,山东 济南 250022；2.济南市工程质量与安全生产监督站,山东 济南250013；3.济南奥体中心项目部，山东 济南 250015；4.北京市中通建筑新材料公司，北京 100073）

 

摘要：介绍喷涂聚脲弹性体涂料（SPUA）材料性能，技术特征，发展状况及在济南奥体中心工程中的应用情况，阐述了SPUA工艺流程、施工做法及控制要点等施工过程，并进行应用效果总结，为今后类似工程施工应用提供典范。

 

关键词：喷涂聚脲；SPUA；济南奥体中心；应用；施工   中图分类号：TU56文献标识码：A

文章编号：1003-1324(2009)-02-0013-04

 

 

0 工程概况

 

济南奥林匹克体育中心位于济南市东部新城，北起经十路，南至龙奥北路，，西至祥云路，占地面积81hm²，总建筑面积约3.6×10⁵m²。包括一个6.0×10⁴坐席的主体场，建筑面1.5×10⁵m²；一个1.0×10⁴坐席的体育馆，建筑面积5.3×10⁴m²；一个4.0×10³坐席的网球馆，建筑面积3.5×10⁴m²；一个4.0×10³坐席的游泳馆，

 

建筑面积4.2×10⁴m²—— 一场三馆以及连接一场三馆的中心区商业平台,建筑面积约6.3×10⁴m²；同时包括训练场、热身场、检录处、能源中心、地下车库等若干附属工程。

 

奥体中心东部三个馆相对集中布置,与西部主场形成空间平衡对称,两组场馆与龙奥大厦形成“品”字形三足鼎立

 

的总体格局;东西体育场馆场地内形成南北主轴和东西次轴两条轴线;充分利用柳树(市树)、荷花(市花)等地方特色元素,将西边体育场罩棚柳叶造型与东边体育馆穹顶荷花造型相呼应,形成“东荷西柳”的建筑景观。济南奥体中心是山东省承办第十一届全运会的主会场,也是济南东部新城的地标性建筑。工程整体效果图如图1所示。

 

1 喷涂聚脲弹性涂料介绍

 

1.1 喷涂聚脲弹性体（SPUA）

 

喷涂聚脲弹性体(Spray Polyurea Elastomer，以下简称SPUA)技术是国外近十年来，继高固体份涂料(如聚氨

 

酯）、水性涂料、辐射固化涂料、粉末涂料等低（无）污染涂装技术之后，为适应环保需求而研制、开发的一种新

 

型无溶剂、无污染的绿色施工技术，它是在反应注射成型(RIM)技术的基础上发展起来的。

 

喷涂聚脲防水涂料为无机溶剂快速固化双组分防水涂料，该涂料由异氰酸酯组分（A组分）与氨基化合物组

 

分（B组分）反应生成的弹性防水涂料。施工采用双组分高温、高压无气喷涂专用设备进行喷涂施工于基层，固化成膜，形成防水涂层。该工艺属快速反应喷涂体系，原料体系不含溶剂、固化速度快、工艺简单，可很方便的在立面、曲面上喷涂十几毫米厚的涂层而不流挂。聚脲弹性体防水涂料的主要物理性能指标如表1。

 

 表1 聚脲弹性体防水涂料物理性能指标

 

序号	项  目		指   标
1	固含量/%		≥99
2	凝胶时间/s		≤46
3	干燥时间/min		表干≤1，实干≤10
4	低温柔韧性		-40℃,φ10mm不断裂
5	密度/(g/cm3)		0.95～1.10
6	不透水性		0.3MPa,30min不透水
7	拉伸强度/MPa		≥10
8	断裂伸长率/%		≥400
9	撕裂强度/kN/m		≥25
10	附着力/MPa		≥6.0
11	耐磨/[(1000g/500r)mg]		6mg
12	硬度/(邵A)		80～90
13	紫外线照射,720h		无裂纹及变形
14	抗穿孔性能		不渗水
15	铺地材料燃烧性		≥0.45W/cm2
	能,临界辐射通量
16	人工处	加热老化168h	无裂纹及变形
	理老化	人工气候老化360h	无裂纹及变形

 

 

1.2 SPUA技术主要特征

 

SPUA技术将聚脲的优异性能和快速喷涂、现场固化的施工技术有机地结合在一起，集塑料、橡胶、涂料、玻

 

璃钢等多种材料特性和环保于一身，使其在工程应用中显示出无可比拟的优越性。SPUA技术主要特征如下。

 

1、不含催化剂，快速固化，可在任意曲面、斜面及垂

 

直面上喷涂成型，不产生流挂现象，5S凝胶，1min即可达到步行强度。

 

2、对水分、湿气不敏感，施工时受环境温度、湿度影响小。

 

3、100%固含量，固化后涂层无毒、无味，不含任何挥发有机物（VOC），环境友好。

 

4、可按1^:1体积比进行喷涂或浇注,使用成套设备,施工方便,效率高,一次施工的厚度范围可以从数百微米到数

 

厘米，单机日工作量上千平方米。

 

5、具有优异的理化性能，成膜后表面光滑、平整、连续，用于解决各种环境下的耐磨损、抗冲击、 防水、防腐蚀等问题。

 

6、涂膜热稳定性能好，可在-40～140℃下长期使用，不粉化、不开裂、不脱落。

 

7、可以像普通涂料一样，加入各种颜料，制成各种颜色的制品。

 

8、手感从软橡（邵尔A30）到硬弹性体（邵尔A65)，配方体系任意可调。

 

9、原形再现性好，涂层连续、致密、无接缝、无针孔，美观实用。

 

10、燃烧性能达到国家标准GB 8624-1997的B1级(难燃材料)。

 

 1.3 SPUA技术应用发展现状

 

SPUA技术开始于二十世纪80年代，上世纪90年代末，从美国、日本进入中国市场引起国内各界极大关注，并开始进行研究开发，2000年开始在部分工程项目上应用，2004年开始在电力行业、海洋设施等防腐工程中推广应用，随后在体育场馆和工业厂房地坪等工程上应用，同时期聚脲也步入防水领域。特别是08奥运场馆应用之后，SPUA在体育建筑领域得到了突飞猛进的应用。SPUA全面突破了传统环保型涂装技术的局限，因此，使得该技术一问世，便得到迅猛的发展。

 

2 喷涂聚脲在济南奥体中心工程中设计

 

2.1 工程中应用SPUA技术范围及设计做法

 

济南奥体中心工程应用 SPUA 的总量面积约 1 . 1×10⁵m²，主要范围如下。

 

1、体育场、网球馆等露天看台面层、田径训练场、网球训练场等所有室外附属场馆看台面层。

 

2、一场三馆疏散平台、中心商业平台、连接桥等外围所有的大檐口异型栏板。

 

3、检录处、训练场屋面工程。

 

4、体育场核心筒墙体外立面、体育馆罩棚天沟、部分室外楼梯面层等。

 

2.2 喷涂聚脲的设计做法

 

根据工程应用部位的不同，结合工程特点，本工程看台喷涂聚脲做法如图2所示；墙体及檐口外立面做法如图3

 

所示。屋面天沟等涉及到保温层时，喷涂聚脲做于相应的细石砼刚性保护层上，面层裸露装饰防水一体化的复合饰面防水层。

 

 

2厚喷涂聚脲弹性体涂层

 

喷涂聚脲专用底料刮平修整聚合物砂浆分层抹压找平现浇RC檐板(墙体)结构基层

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图2 看台面层喷涂聚脲做法

 

3 喷涂聚脲施工

 

3.1 一般规定

 

1、喷涂聚脲弹性体防水涂料施工专业性强,技术要求高。施工单位应具备相应资质，且为防水专业队伍。操作

 

人员应经过专门培训，持证上岗。

 

2、施工前应仔细熟悉图纸并对图纸进行会审,掌握施高。施工单位应具备相应资质，且为防水专业队伍。操作

 

人员应经过专门培训，持证上岗。

 

 

1.5厚喷涂聚脲饰面

 

喷涂聚脲底层专用腻子底料找补

 

50厚细石砼保护层内嵌钢丝网原浆抹压成型

 

JS水泥基涂层

 

基层清理修补现浇RC看台结构基层

 

 

 

图3 墙体、檐口栏板外立面喷涂聚脲做法

 

工图中防水细部构造及技术要求。专业队伍应结合设计要求及工程具体情况,编制施工方案经总包及监理单位审批后方可实施,并在实施前向操作人员进行技术、安全交底。

 

3、喷涂型聚脲弹性体料涂及相关配套材料有出厂检验报告、合格证,按要求进行现场见证抽样复验,抽样基数按

 

每10t为一批,不足10t按一批计算,复验合格后方可使用。

 

4、施工时，对工程质量应建立各道工序的自检、交接检和专职人员检查的三检制度，合格后方可进行下一道工

 

序施工。

 

5、严禁在雨天、雪天、5级风以上进行喷涂施工，环境温度低于-10℃时不宜施工，结冰的基面不得施工。

 

6、正式喷涂施工前应进行试喷,调整喷涂距离,观察涂层固化是否正常,留三块试件进行检测,合格后正式喷涂。

 

3.2 施工机具准备

 

主要施工机具配置如表2所示，施工前应检查各机具完好性，严禁机械带病运转，确保正式施机械运行正常。

 

具体机具投入量多少，根据工程实际工程量大小及进度要求，施工劳动力组织配备等综合因素确定。

 

3.3 施工作业条件

 

1、基层应清理干净,验收合格。防水基层表面应平整、光滑,达到设计强度,不得有空鼓、开裂、起砂、脱皮等缺陷;基层表面如有残留的砂浆硬块及突出部分,应铲除干净;女儿墙、阴阳角等部位应抹成圆弧或钝角,并将尘土、杂物彻底清扫干净。

 

2、喷涂设备接电检查。喷涂设备需总电流60A，现场电工应安全接电。

 

3、喷涂设备调试。喷涂之前应将主机及附属设备进行调试。

 

4、喷涂作业面不应有其它工种交叉施工或有相邻处的粉尘污染，操作面上不应有施工通道。严禁与防水无关人员通行、踩踏。

 

5、检查原料温度是否在21～45℃之间，如低于21℃，

 

 

 

 

 

表2	主要施工机具一览表
机具名称	规格	用途
锤子、凿子、铲子、钢丝刷
手持砂轮机		基层清理
吹风机
喷涂设备GUSmer(美国卡士玛)H-20/35Pro
空气压缩机	12Pro/0.9m3	聚脲喷涂
油水分离器	0.2m3
雾化喷涂机	德国瓦格纳斯	底漆施工
防护布
防护服	专用	现场防护
口罩	专用

 

应将原料加热。

 

3.4 施工工艺流程

 

施工工艺流程如下所示。

 

基层清理修补→涂刷底漆→喷涂设备检查→附加层施工→喷涂聚脲弹性体涂料→表面造粒→自检→验收。

 

3.5 施工操作及方法

 

3.5.1基层处理及细部修补

 

基层应清扫干净，去除基层表面突出物、污迹、油渍、灰皮、浮浆等。混凝土基层应坚实、平整。若有蜂窝、麻面、开裂、酥松、起皮等缺陷。基层表面如有残留的砂浆、硬块及突出部分，应铲除平净；阴阳角、管子根等部位应抹成圆弧或钝角，并将尘土、杂物清扫干净，基层表面凸凹处误差不应超过2mm，对基层表面孔洞和局部不平整部位应进行修补。并找好泛水，台阶平面里高外低，阴角不存水。

 

看台座椅螺栓埋件先行打入结构基层，并做好螺栓周边的防水封闭，螺栓外露段套上塑料套筒保护（待聚脲喷涂完成后环切、拧开套筒后即可保证看台坐椅安装需要)。

 

3.5.2涂刷底漆

 

聚脲在混凝土上应用必须使用专门的封闭底漆,机械喷涂和人工涂刷均可,以便封闭基层底材表面毛细孔中的空气和水分,避免聚脲涂层喷涂后出现鼓泡和针孔现象,同时封闭底漆可以起到胶黏剂的作用,提高聚脲涂层与基层的附着力,提高防护效果。

 

在干燥的基层表面一般涂刷二道底漆,两道间涂刷方向相互垂直,底漆的涂布量为0.8～1.0kg/m²，一般涂喷涂时应均匀、无。底漆喷涂应间隔6～8h后使其干燥，并在48h内进行聚脲喷涂。

 

3.5.3 喷涂聚脲弹性体涂料

热器和管道加热器)65℃。喷涂施工要分区域完成，一般50～100m²为一个施工区域进行施工。施工时分3～4遍纵

 

横交叉、连续喷涂到设计厚度。下一道要覆盖上一道的300mm，俗称“压枪”，同时下一道和上一道的喷涂方向要垂直，以保证涂层均匀厚薄一致。

 

2、平面施工

 

对于平面施工，除注意压枪和喷涂方向外，还要注意及时清理喷涂过程中落到基层上的杂物。在每一道喷涂完毕后，马上进行检查，发现缺陷及时进行修补处理。

 

3、垂直面施工

 

垂直面施工除进行以上步骤外,还要注意每道喷涂不要太厚,这既可以通过喷枪、混合室、喷嘴的不同组合来控

 

制,也可以通过控制枪的移动速度来进行。

 

4、特殊部位的施工

 

防水层的阴阳角、金属预埋件等特殊部位,应做增强处理,可先喷一道聚脲弹性体防水涂料作为附加层。聚脲防水层的收头应喷入预留的凹槽内,并用密封材料封闭严密,门洞口等特殊部位,可通过定制加工专用压条进行收边、收口。

 

3.5.4 表面造粒

 

利用SPUA技术快速固化的原理,通过操作者对喷射角度和流量的控制,在最后一道涂层还没有完全固化前,在距离施工部位一定距离的地方,打开喷枪,让已混合雾化的喷涂料自由地降落在施工部位上,从而形成一定大小的颗粒，得到具有粗糙表面的防滑颗粒,起到防滑和消光作用。喷涂造粒时应注意风向和风力,操作者应处于上风口,风力以3级以下为宜,以减小雾化颗粒向施工人员和设备的飘落。

 

3.6 喷涂聚脲质量控制及成品保护

 

3.6.1 主控质量项目

 

1、通过检查出厂合格证、质量检验报告、计量措施和现场抽样复验报告，查验喷涂聚脲弹性体涂料及配比必须符合设计和规范规定要求。

 

2、通过雨后或淋水、蓄水试验，检查防水层不得有渗漏现象。

 

3、做好观感质量检查及隐蔽验收，保证涂层在转角及细部构造部位做法规合设计要求。

 

3.6.2 一般质量控制

 

1、基层应牢固、基面平整、光洁，不得有空鼓、松动、起砂、脱皮等缺陷。

 

2、喷涂聚脲应于基层粘结牢固,表面应平整、均匀,无气泡、砂眼,无流淌、堆集、鼓泡、翘边、漏喷等缺陷。

 

3、采用针测法或切块料检查，涂层厚度应达到设计要求，且薄厚均匀。

 

3.6.3 成品保护

1、喷涂聚脲弹性体涂料施工时应注意遮挡非作业面，不得污染已完工的其它工序及饰面。

 

2、防水涂层不得受重物或尖锐物冲击，不得在已完工的防水层上凿眼打洞，破坏涂层。

 

3、保持所有管道畅通，不得被杂物堵塞。

 

4、已完工作面上部需进行坐椅安装，以及其它后序作业，如看台栏杆补刷油漆等，需对聚脲完成面进行遮盖，防止交叉污染。

 

3.6.4 施工安全文明注意事项

 

1、所有施工人员必须经过培训，持证上岗。

 

2、施工人员进入现场,必须戴好安全帽,系好下颌带。

 

3、施工人员必须严格遵守施工现场的各项安全规章制度，严格按规程操作，工人要配备相应的劳保用品，穿好防护服，戴好口罩。

 

4、各种防水材料需妥善保管，设专人负责，严禁使用不合格的施工机具。

 

5、施工现场必须配备粉末灭火器或消防器材，涂料防水涂料施工现场不得有焊接或明火。

 

6、根据工程施工要求，施工区域与非施工区域间应设置标准的分隔设施，做到连续、稳固、整洁、美观。

 

7、在防水施工前,金属预埋件,尽量位置准确,减少施工后的移位、剔凿,造成防水连续性的破坏和视觉的差异。

 

4 应用总结

 

目前,济南奥体心一场三馆及中心区喷涂聚脲施工全部完成,质量安全美观,各项指标达到了设计及规范要求。施工过程中,来自中国建筑防水材料工业协会、中国建筑学会、中国建筑业协会、中国建筑科学研究院、美国固瑞克公司、山东省建设厅、青岛理工大学等单位的国内专家齐聚泉城——济南,考察喷涂聚脲在济南奥体心体育场馆工程中的应用。专家们对施工工艺和效果进行了细致地考察，就聚脲的特性及应用给予了充分肯定,特别是对充分利用脂肪族聚脲的抗紫外线、不退色特性,用于混凝土的保护、建筑防水和室外装饰表现出浓厚的兴趣,对聚脲技术逐步应用于我国大型基础设施建设的成就,表示衷心的祝贺！

 

济南奥体中心SPUA大面积应用在建筑工程领域，在山东省尚属首例，也是继第29届北京奥运会主要场馆的聚脲防护工程之后，中国聚脲领域应用于体育工程中最有影响力的代表工程之一。SPUA技术在济南奥体中心工程中的成功运用，必将为今后类似工程提供有力的典范。参考文献：

 

[1]喷涂聚脲弹性体技术.[M].黄微波主编.北京.化学工业出版社，2005.

 

作者简介：毕磊，中建八局济南奥体中心体育场项目部，高级工程师。肖亮，济南市工程质量与安全生产监督站，工程师。金红光，济南龙洞地区建设领导小组济南奥体中心项目部，高级工程师。