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3021 喷涂聚脲弹性体防腐材料

  防腐材料是一种聚脲弹性体,该技术将新材料、新设备和新工艺有机地结合在一起,是传统施工技术的一次革命性飞跃,是目前国际上最先进的施工技术之一。

一、特点

    1、固化速度快,曲面、立面、顶面连续喷涂不流挂;

    2、对湿气、温度不敏感,热稳定性好;

    3、优良的耐腐蚀性能,能经受绝大多数化学介质的侵蚀;

    4、优良的物理性能,对各类底材均具有良好的附着力;

    5、 100% 固含量、无 VOC 、无污染绿色材料;

    6、耐候性好,不粉化,不龟裂;

    7、涂层无接缝,外表光顺;

    8、高耐磨是炭钢的 10 倍。

二、用途

    防腐材料主要用于石油、石化、油田、化工等行业的化工设备及附属设施,大型化工储罐、原油罐、酸洗槽、电镀槽、炭化塔、盐水罐、蒸发池、舰船甲板及舱室地面、海上钻井平台、跨海大桥、混凝土储罐、车间地坪、发电厂冷却塔、污水处理池、储酒罐、食品和制药车间墙地面的防护等。

三、主要性能指标

固含量

100%

凝胶时间

10 s

拉伸强度

14MPa

断裂伸长

300%

撕裂强度

45KN/m

硬度(邵 A )

85 ~ 90

耐磨性(阿克隆法)

≤ 120 mg

冲击强度(㎏·㎝)

50

附着力(拉开法)

≥ 8MPa (钢、铝等)砼 ≥ 3 ~ 6 MPa

闪点

> 100 ℃

密度

0.95 ~ 1.1g/cm 3

耐介质性能

见说明书

干燥时间( 25 ℃)

1min之内表干10min即可达到使用强度

厚度

根据设计要求而定(一般做 1~1.5㎜厚 )

喷涂时间

最短时间不 限,最长不超过 3 h

四、基层处理

    金属基层及喷砂除锈至 2.5Sa 级,并喷涂底漆。施工前应保证基层表面清洁、无油污、灰尘等杂质。砼基层必须干燥(新制砼需水化 28 天后),无疏松杂质,如果砼基层潮湿首先喷涂 1~2道封闭底漆,底漆固化后再进行喷涂施工。

五、涂装方法

    使用我公司喷涂专用设备。

六、包装规格

    20㎏/桶、200㎏/桶。

[应用实例1]

喷涂聚脲弹性体材料

    喷涂聚脲弹性体 (Spray Polyurea Elastomer,以下简称SPUA)是国外近10年来兴起的一种新型绿色材料。它的固体含量为100%,无溶剂、无污染。该材料具有强度高、柔韧性好以及防水、防腐蚀、耐磨、抗湿滑、耐老化、抗热冲击、抗冻及装饰性好等特点,与钢、铝、混凝土、木材、沥青等底材有着良好的附着力。它具有优良的施工性能,可在任意曲面、斜面及垂直面上喷涂成型,快速固化,5s凝胶,1min即可达到步行强度,而后进行后续施工;施工效率高,喷涂100m 2 面积仅需30min;施工不受环境温度和湿度的影响,在-28℃的负温下可正常施工;一次施工厚度可达到2mm左右。

    SPUA材料已在美国、日本、西欧等国家和地区的建筑、造船、电子、医药、食品、机械、交通、运输等领域大规模应用。在建筑等领域,这种材料用作建筑的屋面和地下、大型车间和运动场馆地面、污水处理池、游泳馆、道路路面及隧道、巷道等的防水材料、防腐材料、防湿滑材料、耐磨材料及装饰材料等,市场需求十分强劲。

    1、SPUA材料的特点

    (1)优异的综合力学性能

    SPUA材料的拉伸强度最高可达到27.5MPa,是合成高分子防水卷材的2.75倍,伸长率最高可达到1000%,是合成高分子防水卷材的2倍。此外,它还具有很好的抗剪切、抗撕裂强度以及较高的伸长模量。SPUA材料的综合力学性能优于目前使用的合成高分子卷材。而且由于其具有很好的柔韧性及附着力,施工时接缝及节点细部如施工缝、端头缝、天沟、穿墙管等部位,不必进行其他处理,可连续喷涂形成整体的防水层,既保证了工程质量,又简化了施工操作。

    SPUA材料具有根据不同应用场合的需求在很宽范围内(从邵A30到邵D65)调节硬度的能力。例如道路路面及飞机跑道耐磨材料、船舶甲板防滑耐磨材料及设备耐磨衬里材料等需要较高的硬度,而屋面或地下防水材料、游泳池及运动场馆防滑材料以及一些防腐材料等对硬度的要求则不高。

    SPUA材料还具有很好的柔韧性。可一次性修补宽2mm左右的缝纹,让涂有SPUA材料的混凝土试件从1.8m高处自由落下,混凝土自身被振裂,而SPUA材料完好无损,并将混凝土的碎块牢固地粘结在一起。通过配方调整,可以使SPUA材料的柔韧性不随材料硬度的提高而明显降低。

    (2)优良的耐水、耐化学腐蚀和耐老化性能

    由于不含催化剂,分子结构稳定,所以 SPUA材料表现出优异的耐水、耐化学腐蚀及耐老化等性能。在水、酸、碱、油等介质中长期浸泡,性能不降低。芳香族SPUA材料经50℃长时间人工加速老化实验后,伸长率降低20%左右,其他力学性能也均有所提高,耐老化性能优于一般合成高分子材料;脂肪族SPUA材料的耐老化性能更高。

    (3)低温柔性好

    许多高分子材料都有低温柔性差的问题,因此这些材料在使用过程中都不同程度地出现低温脆性开裂、收缩、卷曲等不良现象。目前亟待解决的建筑工程渗漏以及道路沥青混凝土低温脆裂等问题主要是由此引发的。而 SPUA材料能在高硬度情况下保持优异的低温柔性。试验结果表明,SPUA试样在-30℃下对折不产生裂纹,其拉伸强度和剪切强度在低温下均有一定程度的提高,而伸长率则稍有下降,有很好的低温柔性。其中尤以脂肪族异氰酸酯与聚醚及低分子二元胺扩链剂制备的纯脂肪族SPUA材料的低温柔性最为突出,芳香族SPUA材料亦可,但稍比脂肪族逊色。

    (4)附着力强

    SPUA材料与多种底材(如混凝土、砂浆、钢材、沥青、塑料、铝及木材等)都有良好的附着力。通过适当的配方筛选,可以得到附着力强度超过SPUA自身强度的体系。

    良好的附着力不仅可以保证优良的喷涂质量,而且使施工操作更为简单。例如, SPUA材料用于屋面渗漏修补时,不必铲除原有防水层,只需将原防水层表面的大颗粒杂物及浮灰清除干净,即可进行喷涂施工,并获得良好的附着力。实验证明,少量浮灰不会对涂层附着力及其他性能产生影响。

    (5)固化快速

    SPUA物料反应速度极快,5s凝胶,1min即可达到步行强度,并可进行后续施工,使施工效率大大提高。一般喷涂材料由于表干时间较长,多层喷涂不仅间隔时间较长,影响施工进度,而且由于未干燥表面粘结灰尘等杂物而影响涂层的质量。此外,涂层干燥前遇到风、雨等恶劣气候,还必须重新施工。而SPUA材料由于固化快速,故可避免上述问题的发生。

    固化快速还解决了以往喷涂工艺中易产生的流挂现象,可在任意曲面、斜面及垂直面上喷涂成型,涂层表面平整、光滑,可对基材形成良好的保护和装饰效果。

    (6)施工效率高

    采用成套喷涂、浇筑设备,施工方便,可连续操作,喷涂 100m 2 仅需30min,施工效率高,特别适合道路路面、建筑屋面、运动场、车间地面、游泳池等大型工程,以及工期要求紧和修补工程的施工。

    (7)对环境条件要求较低

    SPUA材料对水分、湿气不敏感,施工时不受环境温度、湿度的影响。在基层干燥的情况下,北方风沙季节及南方梅雨季节仍可正常施工。此外,还可在-28℃的寒冷环境下施工,且1h内固化,确保在我国北方地区冬季的正常施工。由于SPUA材料本身的附着力等性能很好,所以基层处理简单,只需将表面大颗粒杂质及浮灰清理,铲除风化严重的表面后即可施工。

    (8)其他特点

    1) 无毒性。SPUA材料100%固体含量,不含有机挥发物,无毒害作用,符合环保要求。因此可用于狭小空间的施工,也可用于医药、食品等行业,是一种有发展前途的绿色材料。

    2) 具有良好的不透水性,0.3MPa压力下2h不透水,材料无任何变化。

    3) 抗湿滑性好。许多材料,如橡胶、塑料、玻璃、陶瓷等,在潮湿状态下摩擦系数降低,易产生湿滑现象。SPUA材料潮湿状态下的摩擦系数不降低,有良好的抗湿滑性能。适用于对防湿滑有较高要求的建筑物地面、道路路面、运动场馆地面以及游泳池、水(海)上动物表演馆等工程。

    4) 耐热性好。聚脲材料的耐热性能明显优于聚氨酯或聚氨酯(聚脲)等材料。由于这个特点,SPUA材料可以连续喷涂而不会因反应热过于集中而导致鼓包、焦化等现象。可在150℃下长期使用,并可承受350℃短时热冲击。

    5) 材料性能可调。可加入各种颜色和填料,制成不同颜色的制品。配方体系任意可调,手感从软橡皮(邵A30)到硬弹性体(邵D65)。并可引入短切玻璃纤维对材料进行增强。

    除以上特点外, SPUA材料还具有耐磨、抗盐雾腐蚀、抗冻及装饰性强等优点。该材料一问世,即在建筑、水利、造船、电子、医药、卫生、体育、食品、机械、运输以及娱乐等行业得到了广泛的应用。

    2、SPUA材料在建筑中的应用

    (1)在建筑防水工程中的应用

    SPUA材料的最大应用领域是建筑业,应用最广泛的有屋面防水、地下防水、防水围堰以及污水处理池、游泳馆、隧道、巷道等的防水处理。下面以屋面防水为例进行介绍。

    目前,我国建筑屋面防水工程中使用的防水材料主要还是沥青基材料。沥青基屋面防水材料的耐老化性能较差,柔韧性及抗拉强度也较低,长期使用会出现开裂;加上设计、施工及管理等因素的影响,一些建筑屋面在使用后很短的时间内即出现裂纹,引起渗漏。 SPUA材料则因其自身优异的柔韧性、耐老化性和高强度、高附着力,在长期使用过程中,即使在基层开裂的情况下,SPUA材料不但自身不会断裂,且能将基层紧紧“抓住”,在一定程度上对结构裂纹进行弥补,从而起到防水和保护作用。

    SPUA材料与目前的高档防水材料——合成高分子防水卷材相比,也有其独特的优势。SPUA材料除具有更高的强度外,在施工性能方面更具优势,它集防水卷材和防水涂料的优点于一身,可连续喷涂形成整体的防水层,且施工缝、端头缝、天沟、穿墙管等部位不必进行单独处理,在简化施工操作的同时,使工程质量得到了充分保证,特别适合防水等级要求高的建筑物及构筑物的屋面防水处理。

    除用于屋面防水外, SPUA材料在地下防水处理中也取得了良好的效果。以往夏季地面会出现严重的渗水现象,影响正常使用。在地面喷涂了1.5mm厚SPUA材料后的表面未见渗水、鼓包和开裂。处理100m 2 的展览室仅需30min,1h即可投入使用。

    (2)在建筑裂缝修补中的应用

    SPUA材料具有附着力强、柔韧性好、固化快、可厚涂等特点,在已裂缝的屋面、墙面、池壁、护坡及路面等部位使用,除严重风化的基层需铲除原有表面外,一般情况下只需将裂缝部位表面的大颗粒杂物及浮灰清除干净,即可进行喷涂施工,并在很短时间内固化,具有一定强度和良好的附着力。另外,对宽2 mm左右的裂缝,通过特殊工艺处理,可一次性完成修补工作。

    SPUA材料最适合大面积裂缝修补工程,不仅基层处理简单、施工速度快,且修补效果好,并可降低工程造价。

    青岛某建筑物的屋面使用沥青基防水卷材,老化后出现大面积开裂、屋面漏水等情况,决定选用 SPUA材料进行修补。施工前先扫除防水层表面的杂物及灰尘,然后直接在已严重开裂的防水层表面喷涂1.5~2㎜厚的彩色SPUA-102材料,至今已经受多场大雨检验,未出现漏水现象。

    (3)在防湿滑工程中的应用

    一些工程 (如乒乓球、羽毛球等球类比赛场地)对材料的抗湿滑性有较高的要求。若采用普通橡胶、塑料或涂料等材料,由于运动员比赛时大量出汗,易产生湿滑现象,不仅影响比赛正常进行,严重的还会造成人员受伤。SPUA材料在潮湿状态下的摩擦系数与干燥状态的相差较小,且可利用喷涂技巧人为制造均匀的“自防滑”粗糙表面,产生良好的抗湿滑性能。由于表面颗粒与基材材质的组成一致,使喷涂得到的防滑结构具有良好的耐磨性,长期使用不会脱落,其性能明显优于人工铺撒橡胶粒的防滑结构。特别适合于防滑要求较高的场所,如跑道、地面、游泳池、水(海)上动物表演馆地面,建筑物地面、通道、楼梯及防滑路面等工程部位。

    青岛海豚馆混凝土水池常年储水,每次换水时池底都会生长一层海藻,驯养员定期用除藻剂清洗时易滑倒,且表面涂刷的环氧漆使用不到一年即产生开裂,局部还出现了大面积脱落。采用 SPUA材料处理方法如下:

    1) 用电动工具除去混凝土表面的疏松层并清扫干净;2) 用专用腻子修补混凝土裂缝;3) 喷涂一道封闭底漆;4) 喷涂天蓝色SPUA-102聚脲弹性体,厚度约为1.5mm;5) 用聚氨酯密封剂封边处理。

    在一些防滑要求很高的场合,如直升机平台、停车场、海上石油钻井平台、船舶甲板等,可通过调节喷涂工艺,并在 SPUA材料表面铺撒金刚砂、石英砂和橡胶粒等防滑粒料,使材料的防湿滑性能进一步提高,满足防湿滑要求。

[应用实例2]

聚 脲

    多功能喷涂聚脲 (SPUA)材料可用于混凝土保护、建筑防腐、防水、装饰、防滑和耐磨等领域,并已成功应用于多项工程。SPUA材料体系与厚度的选择应根据不同的应用领域和工程特点确定。施工时应在节点和裂纹处理后,采用专用设备进行SPUA材料喷涂施工。

    大量试验和工程实践证明,多功能喷涂聚脲 (简称SPUA)材料有优异的材料性能,已成功应用于大连极地动物馆混凝土地面保护工程、大庆油田储罐防腐工程、青岛海豚表演馆防水工程等工程。

    1、SPUA材料体系与厚度

    SPUA材料体系与厚度的选择,应根据不同的应用领域和工程特点确定。表1以几个典型应用为例,列出所选材料体系与参考厚度。

表 1 SPUA材料体系与厚度

应用领域

材料体系

厚 度/㎜

典型工程

混凝土保护

SPUA-102

1.5~2

大连极地动物馆

储罐、防腐

SPUA-102

1.5~2

大庆油田储罐

屋面、地下防水

SPUA-102

2~3

青岛海豚表演馆

运动场地、停车场

SPUA-202

2~4

青岛建筑工程学院网球场

地面、墙面

SPUA-301

2~3

大连理工大学

建筑装饰

SPUA-403

1~1.5

电视剧“大宅门”古建筑

耐 磨

SPUA-501

2~5

青岛上海路立交桥

水上娱乐

SPUA-601

2~4

青岛海洋游乐场

    2、节点处理方案

    节点部位是容易引起结构变形、温差变形、干缩变形的薄弱部位,须综合治理。充分利用 SPUA材料的柔韧性来提高其抵御开裂的能力。

    (1)沟槽:先在拐角处施工密封胶,然后做增强层,最后施工SPUA材料(图1)。涂层厚度要均匀,以免坡度过小,使液体流动不畅,造成积液现象。

图 1 沟槽的处理            图2 孔的处理

    (2)孔:防水处理中的落水孔、过水孔和防腐处理中的出料孔等孔的处理方案,按直径不同有以下两种。

    1) 孔径大于20cm时,为防止其周围的涂层因受力而造成脱落,应先在孔内刷涂底漆,其位置是从孔的顶部向下深入孔中10~15cm,然后调节喷枪角度,将SPUA涂料喷涂在底漆上(图2)。

    2) 孔径小于 20cm 时,若仍按(1)施工,可能会使 SPUA 材料进入孔内,故施工前应用硬质材料遮盖,以防涂料误入。

    (3)管道根部:根的结构分为贯穿件与非贯穿件两种,其处理方案是相同的。在贯穿件与地面连接处施工密封胶,然后在密封胶上施工增强层,最后施工SPUA涂层(图3)。

    (4)边:边是指SPUA涂层的收头部位。混凝土基材边的处理方法如下。

    在平面上收头的方法是在底材的边缘开一道加固槽,宽、深各 6mm,再施工SPUA涂层(图4)。在车辆经常往来的地方,可将收头部位的涂层用角磨机修平,以减少其与车轮或者货物产生应力集中的几率(图5)。立面收头与平面收头作法基本相同。

    3、裂纹处理

    处理混凝土底材裂缝的施工:方法如图 6所示。图6(a)的处理方法针对宽度小于3mm且不影响结构强度的裂缝,表面清扫干净后,直接粘贴增强材料即可。裂缝宽度大于3mm或混凝土强度受到影响者,应按图6(b)施工,先把裂缝凿宽,清扫于净,缝内尘土用高压空气吹净,注入结构胶或密封胶,施工增强层后,再施工SPUA涂层。


图 3 管道根部处理    图4 混凝上底材平面收头处理    

图5 混凝土底材平面收头防撞处理

图 6 底材裂缝处理方式

(a)裂缝宽度小于3㎜且不影响结构强度时;    (b)裂缝宽度大于3㎜或混凝土强度受到影响时

    4、施工准备

    (1)施工条件确定

    1) 施工应在各种设备、柱、管路、贯穿件安装及油漆施工前进行。

    2) 保证环境和现场的条件适合于施工和材料的固化,底材表面的温度应高于露点温度5℃以上。

    3) 新混凝土工程应在水泥水化后期施工。普通水泥湿养护7d,其他硅酸盐水泥湿养护14d以后再干燥28d,待水分充分反应或挥发后方可施工,否则混凝土内部所积蓄的水分在受热后挥发,会导致涂层鼓包。

    (2)材料:SPUA材料,密封胶,混凝土专用底漆,结构胶,专用“原子灰”,层间胶粘剂,防滑粒子(石英砂、橡胶粒子等),背衬材料(聚乙烯泡沫棒材等),增强层所需卷材(如玻璃纤维布、化纤无纺布、聚酯无纺布等)、涂料,防污胶带。

    (3)施工工具:H-3500、H-20/35主机及GX-7喷枪外,其余均为常用工具。

    5、施工工序与作法

    (1)工艺流程

    基层处理→喷涂 SPUA→涂“原子灰”修补遗漏缺陷→喷涂SPUA→SPUA防滑处理→检查与修补。

    (2)基层处理

    1) 混凝土基层

    ①表面清理:旧混凝土基层表面油污、灰尘及松软部分用喷砂处理;新混凝土表面清扫干净即可。②节点处理:节点处理方法详见 2。③裂纹处理:裂纹处理方法详见3。④施工配套底漆:喷涂或刷涂专用配套底漆,底漆不宜过厚,否则会影响粘结效果,应避免底漆弄脏或堵死收头部位的槽式结构。⑤施工增强层:在需要施工增强层的基层表面,用增强层专用涂料粘贴一条增强卷材,边缘向外扩展50~60mm,厚约1mm。

    2) 金属基层处理:金属基层喷砂至Sa2.5级,喷砂12h内必须进行后续施工。金属基层一般不需要底漆,若喷涂SPUA材料用作衬里,则需涂刷专用底漆。

    (3)SPUA喷涂施工:采用专用设备进行喷涂施工。尽量在增强层施工12h内施工SPUA材料,若超过12h应打磨增强层,刷涂或喷涂一道层间胶粘剂,20min后再施工SPUA涂层。施工SPUA涂层时,喷枪以0.5m/s的速度移动,一次喷涂涂层厚度约0.5mm。一道喷涂全部完成后,要刮涂专用“原子灰”修补遗漏孔洞等缺陷,再进行下一道喷涂,直至所需厚度。下一道喷涂要覆盖上一道的50%(俗称“压枪”),以保证涂层均匀。

    (4)SPUA防滑处理:对防滑要求较高处,可在未干的涂层上人工造粒或手工铺撤防滑粒子 (如橡胶粒、金刚砂等)。

    人工造粒的具体操作是利用 SPUA技术快速固化的原理,通过施工者对喷射角度和流量的控制,于最后一道涂层完全固化时,在施工部位一定距离处打开喷枪,让已混合雾化的喷涂料自由降落在施工部位上,形成一定大小的颗粒,得到粗糙的防滑颗粒表面,起防滑和消光作用(主要用于运动和娱乐场所)。人工造粒时应注意风向和风力,施工者应处于上风口,风力以3级以下为宜。

    手工铺撤防滑粒子是在最后一道涂层尚未完全固化时,手工将防滑粒子均匀地抛撒在施工部位上,待涂层固化后清扫撒布防滑粒子部位,将未粘上的防滑粒子清扫干净。

    (5)检查与修补:SPUA材料本身的力学性能很好,正常使用时一般不会损坏。一旦出现意外损坏(如重物砸落、撞击等),可用SPUA-202S修补料进行局部修补。具体步骤如下:

    1) 打磨待修补的表面,其边缘比待修补表面向外扩展150mm;2) 施工层间胶粘剂;3) 在已打磨的部位施工修补料,注意使修补料的涂层平滑过渡到周围涂层;4) 对特殊应用的部位,施工与之相匹配的面漆。

    6、质量保证与要求

    (1)采购材料前核查该批材料的检验报告,所检项目符合规定者方可购入。

    (2)所有施工人员须经专业培训,熟练掌握材料使用方法和施工工艺。

    (3)上一工序完成后,须经技术人员认真检查,确认符合要求后方可进入下一工序。

    (4)遇雨时应:立即停止施工,遇雨雪应覆盖表面,以免影响施工质量。因气候原因停工后再次开工前,应检查雨雪影响情况,确认未造成不良影响再行施工。

    (5)A、B组分原料均应密封存放,存放温度应高于5℃。

    (6)喷涂施工完成后,表面应无肉眼可见针孔等缺陷。

    (7)现场取样,对试样性能进行检验,评估施工质量;可采用局部破损法(从适当的工程部位切取试样)或同条件试样法(采用同条件试样,即现场喷涂与基材相近的试件,并在现场放置至规定时间所得到的试样)两种方法。后者既能真实地反映材料性能与工程质量,又不会造成局部破坏,故采用较多。



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