桥面防水粘结层（共7篇）
桥面防水粘结层 篇1
摘要：对不同环氧树脂(撒碎石)层数、不同碎石粒径的环氧下封层进行剪切试验和拉拔试验,研究环氧下封层与桥面及沥青混凝土铺装层间的抗剪、粘结工作机理,研究结果表明:双层环氧树脂较单层环氧树脂具有更大的抗剪强度和粘结强度,环氧下封层可以抵抗沥青混凝土高温施工过程中的短期破坏。
关键词：防水粘结层,环氧下封层,剪切试验,抗剪强度,抗热冲击试验
美国从20世纪60年代开始认识到桥面发生腐蚀破坏的严重性。1979年，美国国会报告指出:研究和合理设置防水层的主要目的是保证和提高桥梁的耐久性，防水层可有效防止因冰冻造成的桥面混凝土破坏和主梁钢筋的锈蚀，设置防水层的费用和效益比为1∶2.75，显然经济效益十分显著。我国从20世纪80年代开始逐渐认识到桥面锈蚀的危害性，开始意识到桥面防水的重要性。根据对桥面防水材料使用条件的分析，认为其不仅要具有不透水性、耐高温、低温性、耐腐蚀性、耐老化性，还要与桥面铺装层具有良好粘结力，更重要的是能抵抗汽车水平荷载和垂直应力的综合作用，具有良好的抗剪性能，具有抵抗桥面裂缝的张拉作用和疲劳影响等作用。环氧下封层属于热固性柔性防水材料，它由一定比例的环氧树脂与固化剂混合后发生复杂物理化学反应而得到。本文对环氧下封层材料的使用性能进行试验研究，得出环氧下封层的合理结构形式。
1 试验方法
1.1 试验方案
通过如下试验对防水粘结层的力学性能进行评价:1)压剪试验，为检验防水粘结层抵抗行车荷载水平力作用下产生在防水粘结层位置处的剪切应力的能力，采用压剪试验来评价防水粘结层的抗剪能力;2)拉拔试验，桥面板与沥青混凝土铺装层的粘结强度对铺装体的抗疲劳特性有很大影响，为了检验上下两层间的粘结强度及对面层整体结构强度的影响，采用拉拔试验确定防水粘结层与桥面板和沥青混凝土铺装层之间的粘结力状况。
1.2 试件的成型
采用表1结构成型试件，此结构为常用的桥面铺装结构，可以反映防水粘结层的实际工作状况，模拟现场实际的施工环境和施工过程。
1.3 环氧下封层层数和材料用量
环氧下封层的层数采用单层及双层两种方案。单层分别撒布1.18 mm～2.36 mm及2.36 mm～4.75 mm两种类型的碎石;双层中底层分别撒布0.3 mm～0.6 mm,1.18 mm～2.36 mm,2.36 mm～4.75 mm三种类型的碎石，上层撒布的碎石粒径分别为1.18 mm～2.36 mm,2.36 mm～4.75 mm,4.75 mm～9.5 mm。
环氧下封层的材料用量是在参考JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范的基础上，根据实际撒布效果而确定的，各方案具体用量见表2。
2 剪切试验结果及分析
对于各方案，采用(25±2)℃的温度进行剪切试验，模拟常温条件下防水粘结层的抗剪强度。试验时，每组准备3个平行试件。各方案剪切试验结果见表3，剪切试验试件破坏界面图见图1。
从表3及图1可以看出:
1)从压剪试验结果来看，撒布同等粒径的碎石，双层环氧下封层的剪切强度要大于单层环氧下封层。分析其原因，单层环氧下封层碎石之间的间隙要大于双层环氧，双层环氧由于使用了两层粗细不同的碎石，小碎石弥补了大碎石的空隙，提高了环氧下封层的密实度和粗糙度，由此提高了环氧下封层的抗剪能力。因此双层环氧具有更好的使用保证性。2)不同粒径的环氧下封层，撒布大粒径碎石的抗剪强度要大于撒布小粒径碎石的，且提高程度较为明显。由于撒布大粒径碎石能够有效的提高试件的抗剪面的接触面积，从而提高环氧下封层的抗剪强度。
3 拉拔试验结果及分析
除了进行压剪试验，还进行拉拔试验，以便较为全面地评价防水粘结层的层间粘结效果。拉拔试验采用与剪切试验相同的试件，试验在常温(25±2)℃下进行，试验结果见表4，拉拔试验试件破坏界面图见图2。
从表4及图2可以看出:
1)从拉拔试验结果来看，不同粒径的环氧下封层，撒布小粒径碎石的粘结强度要大于撒布大粒径碎石的。分析其原因，撒布大粒径碎石后降低了环氧树脂的接触面积，因而降低了整体的粘结强度。2)同等粒径，双层环氧下封层结构的粘结强度要大于单层环氧下封层，双层环氧由于使用了两层粗细不同的碎石，小碎石弥补了大碎石的空隙，提高了环氧下封层的密实度和粗糙度，与沥青混凝土的联接面积增大，由此提高了环氧下封层的粘结强度。
4 抗热冲击试验
通过观察环氧下封层防水材料在热冲击作用下材料是否出现翘曲、开裂等变形，检验环氧下封层材料是否具备抵抗沥青混凝土施工温度(高温破坏)的性能，在摊铺碾压的时段内是否可抵抗短期温度破坏。
4.1 试验方法
1)将导热油在锅中加热，加热温度至250℃左右(模拟浇筑式沥青混凝土摊铺的冲击温度)。2)将准备好的试件，放入准备好的托盘中，注意清除在试件和托盘上的水分，否则容易引起水的迅速沸腾。3)将加热好的导热油倾倒在试件表面，观察试件变化情况。其过程见图3，试验后环氧下封层的情况见图4。
4.2 试验结果分析
通过观察抗热冲击试验中环氧下封层试件的变化情况可以发现:试件在250℃导热油冲击作用下，表面没有明显的变化，没有出现环氧下封层材料的翘曲和开裂，并且经过热冲击30 min后试件依然没有明显的变化，由此可以判定环氧下封层材料完全具备抵御250℃热冲击的性能，可以抵抗沥青混凝土施工温度(高温破坏)的性能，在摊铺碾压的时段内可抵抗短期高温的破坏。
5 结语
1)双层环氧下封层由于使用了两层粗细不同的碎石，小碎石弥补了大碎石的空隙，减小了环氧下封层碎石之间的间隙，提高了环氧下封层的密实度和粗糙度，所以双层环氧下封层结构的抗剪强度和粘结强度要大于单层环氧下封层结构。2)撒布小粒径碎石的环氧面比较光滑，环氧下封层与沥青混凝土铺装层联接面积大，所以撒布小粒径碎石的环氧下封层粘结强度要大于撒布大粒径碎石的环氧下封层。3)撒布大粒径碎石的环氧下封层能够有效的提高试件抗剪面的接触深度，可有效提高抗压剪强度。所以，不同粒径的环氧下封层，撒布大粒径碎石试件的抗压剪强度要大于撒布小粒径碎石的试件，撒布小粒径碎石的环氧下封层具有更好的使用保证性。4)试验结果表明双层环氧树脂较单层环氧树脂具有更大的抗剪强度和粘结强度，撒布碎石的最佳粒径为，底层0.3 mm～0.6 mm，上层1.18 mm～2.36 mm。5)环氧下封层材料完全具备抵御250℃热冲击的性能，在热沥青混凝土的施工过程中环氧下封层材料能够保证材料的完整性。
参考文献
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桥面防水粘结层 篇2
桥面防水体系的修筑是提高桥梁使用寿命的重要保证,不容忽视,它与面层的设计与施工是有机的整体,许多国家重视防水层的应用。目前,国内已明确沥青铺装必须由防水粘结层和面层组成,但对桥面防水粘结的研究和实验才刚刚起步。桥面防水粘结材料和施工工艺主要参照房屋建筑防水工程,尚未建立一套适用的性能指标和实验手段。
防水粘结层将桥面板与铺装层联结为一个整体,可有效改善桥面铺装结构的受力状况,对铺装层的使用耐久性影响显著:粘结层将沥青混凝土铺装层与桥面板粘结成一个整体,充分发挥铺装层与桥面板的复合作用,改善桥面板与铺装层的受力情况。基于防水粘结层特点,对其功能有如下要求:1)高粘结强度;2)致密不透水;3)良好的适应变形能力;4)耐久性;5)与其他材料的协调性;6)施工可操作性强。
2 防水粘结材料种类
2.1 钢桥面
目前钢桥面铺装防水粘结层使用的材料可分为:热熔型粘结材料、溶剂型粘结材料和热固性粘结材料。
热熔型粘结材料由沥青掺加树脂(如松香)和各种聚合物(PVA,PE)等组成。
溶剂型粘结材料多指乳化沥青和可溶性橡胶沥青。
热固性粘结材料主要指环氧沥青,将环氧树脂加入沥青中,经与固化剂发生固化反应,形成不可逆的固化物。同前面两类材料相比,这种材料无论在粘结能力、变形能力,还是在热稳定性方面,都具有明显的优势。南京长江二桥的防水粘结层也使用的这种材料,自2001年3月通车以来,至今使用性能良好。
2.2 水泥混凝土桥面
水泥混凝土桥面铺装防水粘结层使用的材料包括:水乳沥青类、热融沥青类、封层类、胎体类、细质沥青混凝土类等,由于篇幅所限,文中介绍前三类。
1)水乳沥青类:从20世纪80年代中期开始新建高速公路后,桥面铺装多以乳化沥青或热融沥青为粘结防水层,并辅以密级配沥青混凝土,以此构成桥面防水系统。实践证明,此类防水系统起不到对桥梁结构的防水保护作用。
2)热融沥青类:热融沥青类与水乳沥青类防水材料一样,都是自20世纪80年代开始用于桥面铺装,同样起不到防水作用,而且热融沥青类防水材料由于多了加热这道工序,施工时质量更不好控制。
3)封层类:乳化沥青稀浆封层技术是以级配碎石材料为集料,以满足相关技术要求的乳化沥青材料为结合料,加入适量的水、填料以及必要的外加剂,按设计比例配制成具有一定技术性能的稀浆混合料。
3 钢桥面防水粘结材料技术指标
制定防水粘结材料技术指标时,既要考虑技术指标与钢桥面铺装防水粘结层实际需要,能够正确反映钢桥面铺装对防水粘结材料的要求,又要使技术指标能够正确全面反映防水粘结材料的性能,并通过它可以比选出性能优良的防水粘结材料。
各钢桥都根据实桥的使用条件提出了相应的技术指标以及技术要求以比选和检验防水粘结材料的相关性能。技术指标随着防水粘结材料的不同以及实桥使用条件的不同有所不同,但大多是通过防水粘结材料的针入度、软化点、回弹率、延度、与钢板的粘附力、粘度、抗拉强度等指标来检验防水粘结材料性能的。
虎门大桥、厦门海沧大桥、武汉白沙洲大桥、重庆鹅公岩大桥等大跨径钢桥均采用双层SMA沥青混凝土铺装结构。厦门海沧大桥、武汉白沙洲大桥、重庆鹅公岩大桥等桥的防水粘结层采用相同的技术指标与要求,其防水粘结层的技术指标及要求如表1所示。
南京长江二桥采用双层环氧沥青混凝土铺装结构,其防水粘结材料技术指标及要求如表2所示。
制定适度的防水粘结层技术要求也很重要,对于技术要求最重要的是保证满足钢桥实际使用性能要求如果技术要求过低则会出现满足技术要求的防水粘结材料不满足实际的使用性能要求,从而导致铺装破坏。部分钢桥就由于制定的防水粘结层粘结强度技术要求过低,无法满足铺装层与钢板之间粘结强度要求,导致钢板与防水粘结层脱层。当制定的技术要求过高,则会出现满足实际使用要求的材料不满足技术要求,造成不必要的浪费,甚至是找不到满足技术要求的材料。
4 性能试验
4.1 剪切试验
桥面铺装剪切破坏分为铺装层材料剪切破坏和防水粘结层剪切破坏两种情况,铺装层材料剪切破坏体现为铺装表面发生推移、壅包,这和普通路面常见的破坏形式相同。防水粘结层剪切破坏却是桥面铺装特有的一种破坏类型,体现为一般桥面铺装发生铺装层与桥面板之间粘结力丧失。其原因是行驶车辆的冲击、振动等所引起的垂直力和水平力的综合作用使结构层内产生的剪应力超过材料的抗剪强度。
对于铺装表面局部的壅包和推移,只是影响到桥面铺装的使用性能,而防水粘结层的剪切破坏会导致整个铺装层结构失效,因此必须严格控制防水粘结层的剪切破坏。
根据实际路况调查,水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装最主要的病害是面层沥青混凝土的剥落、松散,主要是由于在水平方向荷载作用下,桥面铺装各层之间的抗剪强度不足引起的。因此本文通过室内模拟试验,确定不同防水层材料的抗剪强度、不同环境条件对材料剪切变形性能的影响规律,以便于选择材料、结构设计时进行参考。图1为剪切试验示意图,当对试件施加荷载P时,试件受剪面剪切强度为:
其中,P为作用荷载,N;S为试件受剪面积,m 2;τ为剪切强度,Pa;α为剪切面与水平面的夹角。
因为汽车制动力的检测要求汽车制动力总和与整车重量的比例为空载大于60%,满载大于50%。因此,图1中α角必须小于59°,根据已有经验,取α=40°时与刹车情况相似,为最不利情况。又考虑实际中刹车作用速度较快,加载速度取50mm/min。
4.2 拉拔试验
拉拔试验可用于检验防水粘结层与钢桥面板以及防水粘结层与铺装层之间的粘结性能,同时也能反映铺装层的抗拉性能,因而拉拔试验是钢桥面铺装研究中一项重要的试验内容。在材料比选阶段拉拔试验作为材料比选的重要依据之一同时也是确定防水粘结层合理撒布量的主要试验之一,在复合梁结构研究阶段拉拔试验作为一项基本评价指标用于检验铺装的粘结性能是否达到了相应的技术要求。在钢板上成型铺装层,养护一段时间后钻取芯样,再用快凝环氧树脂将一个带有拉杆的圆形钢板粘贴在芯样的表面,待固化后对拉杆加力,直至破坏。
4.3 拉伸试验
钢桥面铺装在荷载、温度、裂缝等外界因素作用下发生变形,防水粘结层应能够随着上下接触层协调变形,这就需要防水粘结材料能够有一定的抗拉强度以及一定的变形能力。防水粘结材料的断裂延伸率和抗拉强度表征着防水粘结材料与铺装以及钢板之间的协调工作能力。
防水粘结材料的拉伸试验用以反映防水粘结材料受拉破坏的应力和应变,测得的主要指标为防水粘结材料的抗拉强度和破坏时的应变即断裂延伸率。
我国《沥青和沥青混合料试验规程》中没有拉伸试验的具体要求,南京长江二桥在防水粘结层研究中进行了此项试验,试验参照ASTM的标准进行。
4.4 不透水试验
防水粘结层的一个主要功能即为防水。因此,在原始状态下要求防水粘结材料必须具备不透水性能。
在规定面积的牛皮纸一面,均匀涂刷正常用量的粘结材料,在室温下放置实干,将准备好的试件置于平整板面,使用路面渗水仪检测57cm水柱下30min后牛皮纸的另一面是否潮湿,注意水的渗透情况。
5 结语
防水粘结材料需要具有粘度高、不透水、耐久性好、适应变形性强、施工容易等特点,防水粘结层要根据钢桥面和水泥混凝土桥面的特点来合理选择。防水粘结材料的技术指标要根据实际工程需要制定,偏低、过高都不合适。防水层的使用性能可通过剪切试验、拉拔试验、拉伸试验、不透水试验来进行室内模拟验证,判断其是否满足工程需要。
摘要：在对国内外防水层应用现状调研的基础上,总结了防水层的功能要求,深入分析了钢桥面和水泥混凝土桥面防水层的特点,对比分析了防水粘结材料的各技术指标,并通过剪切、拉拔、拉伸及不透水试验验证了防水粘结材料的使用性能。
关键词：桥面铺装,防水粘结层,技术指标,使用性能
参考文献
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[6]张占军,胡长顺,王秉纲.桥面防水材料路用性能[J].交通运输工程学报,2001,12(4):33-36.
桥面防水粘结层 篇3
在桥面铺装体系中, 防水粘结层一直是其中的一个重要部分。一个整体性能好的防水粘结层能很好地抵抗层间的剪切破坏以及水损害。因此, 对桥面防水粘结层的研究也至关重要。本文通过室内试验对几种市面常见防水层的路用性能进行评价, 并引进了桥面防水层现场质量检测仪技术, 对各种桥面防水层进行现场检测分析, 在以上基础上推荐合适的桥面防水材料。
2 防水层类型使用现状调查
随着沥青路面建设水平的提高, 对桥面防水层也越来越重视, 应用过程中逐步提出了许多类型的桥面防水层材料, 其中以涂膜类桥面专用防水层、结构性防水层、卷材类防水层为主。
(1) 涂膜类桥面专用防水层
涂膜类桥面防水层大多采用石油沥青为基料, 配以表面活性剂及多种化学助剂为辅助原料, 再掺加大剂量的高分子材料, 经高温共聚改性后, 再经过特殊工艺乳化, 经过专用设备而加工的一种水基性防水涂料。此类涂料能将混凝土箱梁上现浇混凝土的毛细孔隙和细小裂缝完全封闭, 以阻隔水分自下而上从水泥混凝土桥面板进入到桥面铺装中[1], 同时也能阻隔水分自上而下从桥面铺装渗入到水泥混凝土桥梁结构中。
(2) 结构性防水层
近年来, 结构防水材料也常用于桥面防水粘结层, 常用的有改性乳化沥青+碎石、改性沥青+碎石、橡胶沥青+碎石及沥青胶砂等。结构性防水粘结层由于碎石的作用, 一方面可以减少施工过程中机械对防水层的破坏及粘轮作用, 另一方面可以增强粘结层与铺装层之间的嵌挤作用, 增强沥青混合料铺装层抗推移性能, 增强抗剪切强度[2]。
(3) 卷材类防水层
卷材类防水材料共同的特点是具有良好的耐热性、强度高、延展性好、耐疲劳性高。桥面铺装用卷材按施工方法不同, 可分为热熔型、热粘型、冷粘型、自粘型等。按涂覆材料的不同, 可分为沥青类防水卷材、聚合物沥青类防水卷材、合成高分子防水卷材等三类。按胎体的不同可分为热熔型、热粘型、冷粘型、自粘型等。按撒布料或隔离的不同可分为页岩面、砂面、铝箔面等多种。
通过对桥面防水层类型的调查可见, 桥面防水粘结材料整体而言可分为涂膜类防水层、结构性防水层、卷材类防水层等。几种防水材料在防水机理、技术特性、适用条件等方面都存在着较大的差异, 本文结合室内试验选取了目前市场上使用较为普遍的涂膜类FYT防水材料以及结构性防水层橡胶沥青+碎石、SBS改性沥青+碎石、SBS改性乳化沥青+碎石作为室内研究对象, 对其做出了性能评价。
3 防水层室内性能试验
桥面防水层的性能要求包括施工性能、防水性能、强度要求等。由于防水层种类较多, 为便于工程中防水层的选择, 提出合适的防水粘结层技术标准是十分必要的。根据地方规范并结合相应文献提出了桥面防水层技术标准[3], 标准如表1所示。
注:表中拉拔强度和剪切强度适用于室内试验和现场质量检测。
根据表1的技术标准, 进行了防水层室内试验, 以评价不同防水材料的路用性能, 试验中各类材料的用量如表2。
(1) 剪切强度试验
成型尺寸为10 cm×10 cm×5 cm水泥混凝土试块, 对水泥混凝土试块进行打毛来模拟水泥混凝土表面状况, 增强表面粗糙度以提高层间抗剪强度。在水泥混凝土试块上粘贴不同的防水粘结材料, 按沥青混合料试件的制作方法 (静压法) , 在水泥混凝土试块上加压成型10cm×10 cm×5 cm的沥青混合料 (级配采用普通AC-13) , 成型后的试件在室温中静置24 h。将成型的剪切试件置于要求的试验温度 (20℃、40℃) 恒温空气箱中保温4 h以上, 将试件取出, 在压力机上立即进行剪切试验 (试验示意图如图1所示) , 试验剪切角度为45°, 加载速度为10mm/min时测得造成剪切破坏的最大剪切作用力结果如表3所示。
由表3温度的变化可知, 路面层间抗剪强度随温度变化较大, 在高温下抗剪强度明显降低, 这与路面发生推移主要集中在夏季高温时情况相吻合。由抗剪强度计算公式τ=c+σtanα可知[4], 夏季高温时沥青路面与混凝土之间的粘结力c下降, 这是导致路面夏季出现推移的重要原因。
注:表中改性乳化沥青用量为纯沥青用量 (kg/m2) 。
此外, 大部分材料符合剪切强度要求, 其中橡胶沥青+碎石的这种防水粘结层无论在40℃还是20℃表现出来的抗剪强度是最高的, SBS改性沥青+碎石抗剪强度在高温下则下降得很厉害, 但基本也能满足技术要求。FYT防水材料抗剪无论在20℃还是40℃下抗剪强度表现都不符合技术要求, 同时改性乳化沥青剪切强度较弱, 与技术要求相差甚远。
(2) 拉拔强度试验
在桥面铺装中, 梁板与沥青混凝土的粘结强度对铺装体的抗疲劳特性有很大影响, 可以采用拉拔试验来确定防水粘结层与梁板和沥青混凝土的粘结力状况[5]。同时, 也能反映两种混合料分层施工时的层间粘结力。与剪切试验试件成型基本相同, 用车辙板预制5cm厚的水泥混凝土试件, 然后按“表面处理—涂刷防水粘结层—普通AC-13沥青混凝土”的顺序成型试件。待试件完全冷却固化后, 用钻芯机钻取孔径为10cm的试件, 用快凝环氧树脂将试验拉头粘在沥青混凝土表面, 养护12h后, 将芯样放于拉力试验仪中, 以100~200N/s的固定速度对拉杆加力, 直至芯样破坏, 试验装置如图2所示, 试验结果如表4所示。
由表4可知, 4种防水材料在不同温度下的拉拔强度远远高于技术要求, 其中又以橡胶沥青加碎石的防水粘结层拉拔强度最强。
(3) 耐热性
在铺设沥青混合料时, 防水粘结层会受到高温骨料的冲击, 如果其耐热性差就会导致流淌。从实用性考虑, 要求防水粘结材料在一定温度下、一定时间内不流淌, 并以此来评价其抵抗沥青混凝土高温破坏的能力。具体方法为将防水材料涂刷于打磨除砂后的水泥砂浆试件表面上, 养护后将试件放入高温温箱内加热至160℃, 30min后观察表面情况是否有流淌、起泡和滑动等现象。
橡胶沥青、SBS改性沥青、SBS改性乳化沥青此三类防水材料没有出现流淌、变形的现象, FYT防水涂料的1号料出现了轻微流淌现象, 2号料没有出现流淌、变形等现象。
(4) 不透水性能
粘结层同时起着防水的作用, 必须还要满足防水性能的要求, 所以需进行防水渗透试验。试验先按照粘结层的施工过程, 在预制的水泥混凝土板上涂抹粘结层材料, 养护后在粘结层上进行高压渗水试验, 观察记录水位情况, 以此来检验粘结层材料的防水渗透性能, 试验结果如表5所示。
可见, SBS改性沥青、橡胶沥青、桥面柔性防水涂料均不透水。SBS改性乳化沥青在高压渗水试验时有渗漏现象。
综上, SBS改性乳化沥青+碎石这种防水粘结层抗拉拔强度满足技术要求, 在高温条件下耐热性能好, 但其抗水损坏能力不足, 伴有侧漏现象, 同时其抗剪强度不足。SBS改性沥青+碎石这种防水粘结层高温耐热性好, 满足技术要求, 其抗水损害能力也不错, 抗拉拔强度也满足要求, 但其高温下的抗剪强度勉强符合要求, 说明在高温下, 其抵抗重载车辆的刹车、转弯性能偏低。FYT防水涂料在拉拔强度以及抗水损性能上都满足技术要求, 抗剪强度不符合技术要求, 同时其在160℃时出现了轻微流淌现象。橡胶沥青+碎石这种防水粘结层抗拉拔强度是最高的, 另外高温条件下的抗剪强度最好, 且抗水损害性能也好[6]。综合以上室内四项试验检测结果, 橡胶沥青+碎石有着不错的室内性能。
4 桥面防水层现场性能检测
对防水粘结层施工现场的性能检测是控制其质量的重要手段。在我国桥面铺装早期对防水粘结层的现场检测部分不太重视, 究其原因主要是因为没有相应的一套完整的检测仪器, 以及施工方对防水粘结层质量现场控制意识的淡薄所致。近年以来, 随着技术的发展, 防水粘结层研究的深入, 防水粘结层现场施工质量检测越来越受到人们关注。
课题组在南六塘大桥桥面防水层结构层分别对以上四种形式的防水粘结层做了试验段。同时在铺设防水粘结层时, 对桥面板采用了机械清扫和喷砂两种处理形式以评价桥面处理方式对粘结层的影响, 喷晒乳化沥青、撒布碎石后采用一台XP261胶轮压路机碾压1~2遍。在摊铺完桥面底面层沥青混合料的基础上进行了现场检测, 表6列出了防水层现场拉拔和剪切强度试验结果。
结合表1技术标准, 拉拔强度除了FYT防水涂料外都能满足要求, 而剪切强度只有采用喷砂法处理桥面的橡胶沥青、SBS改性沥青和SBS改性乳化沥青防水层才能满足要求。同时可以看出, 桥面处理方法对防水层粘结强度和剪切强度有显著影响, 机械清扫处理和喷砂处理的结果在拉拔强度和剪切强度上存在着很大的差异, 可见在桥面铺装时, 应采用喷砂这种处理桥面板的形式。因此, 综合室内试验以及现场检测情况, 橡胶沥青+碎石这种桥面防水粘结层综合性能使用最佳。
5 小结
桥面防水层是桥面铺装体系的重要组成部分, 本文对常用桥面防水层类型进行了调查, 通过室内试验对不同桥面防水层的路用性能进行了评价, 并结合现场检测结果, 推荐了性能比较好的防水粘结层。主要结论有:
(1) 室内试验表明, SBS改性乳化沥青加碎石这种防水粘结层抗拉拔强度满足技术要求, 在高温条件下耐热性能好, 但其抗水损坏能力不足, 伴有侧漏现象, 同时其抗剪强度不足, 在桥面铺装时不予推荐使用;
(2) 室内试验表明, SBS改性沥青加碎石这种防水粘结层高温耐热性好, 满足技术要求, 其抗水损害能力也不错, 抗拉拔强度也满足要求, 但其高温下的抗剪强度勉强符合要求, 使用需谨慎;
(3) 室内试验表明, FYT防水涂料在拉拔强度以及抗水损性能上都满足技术要求, 抗剪强度不符合技术要求, 同时其在160℃时出现了轻微流淌现象, 结合现场检测, 其现场使用性能不稳定, 不推荐使用;
(4) 室内试验表明, 橡胶沥青加碎石这种防水粘结层抗拉拔强度是最高的, 另外高温条件下的抗剪强度最好, 且抗水损害性能好, 同时其现场检测结果表明其性能也是四种材料中综合性能最好的;
(5) 从室外现场检测结果来看, 桥面板处理方式对防水粘结层性能影响较大, 推荐采用喷砂方式。
摘要：桥面铺装体系中, 防水粘结层起着承上启下的重要作用。基于目前国内防水层使用现状, 选择几种市面上常用的防水粘结材料进行系统的性能试验, 通过剪切强度、拉拔强度、耐热性、不透水性等指标评价分析不同防水粘结材料的使用性能, 并结合桥面防水层现场质量检测结果, 比选出综合性能最佳的防水粘结层材料。研究表明, 橡胶沥青加碎石这种防水粘结层为较理想的防水粘结层材料。
关键词：防水粘结层,桥面铺装,性能试验,现场质量检测
参考文献
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桥面防水粘结层 篇4
防水粘结层是混凝土桥面铺装体系中的重要组成部分,为桥面板提供防止水分下渗屏障,又将铺装层与桥面板粘结成一个整体,充分发挥铺装层与桥面板的复合作用,改善桥面板与铺装层的受力情况,延长桥面铺装的使用寿命,提高桥面的行驶质量。
随着公路桥梁建设水平的提高,对桥面防水粘结层也越来越重视,应用过程中逐步提出了许多种类型的桥面防水层材料,如涂膜类防水粘结层、卷材类防水粘结层、结构性防水粘结层等。其中,涂膜类防水粘结层主要优点是施工方便,既可用机械喷涂也可用人工喷涂,材料固化成膜块,成膜韧性好,由于为水性沥青基材料,流动性和渗透性好,对桥面不平整及少量浮尘具有更好的适应性;不足之处是高温条件下粘结强度不足、抗施工损伤性能不足等。卷材类防水粘结材料其优点是具有较好的耐热性、强度高、延展性好、耐疲劳性高;不足之处在于对桥面平整度、清洁度要求较高,桥面状况不理想时容易出现脱空,甚至被成块卷起。
结构性防水粘结层是指能与沥青混合料铺装层形成整体的防水粘结层形式,一般由热喷沥青与碎石构成,热喷沥青用量较多,铺装下层施工中,高温条件碾压作用下沥青材料适度上浮,渗入铺装层,在铺装下层形成富沥青层,这样便形成了自上而下完全连接的防水结构体系,而非孤立的防水粘结层。结构性防水粘结层,因其施工方便,防水性能好,粘结效果优良等性能,故具有良好的应用前景。
2 室内比选试验方案
2.1 桥面防水粘结材料
典型的结构性防水粘结材料,包括橡胶沥青、SBS改性沥青、SBS改性乳化沥青。
(1)耐热性
分别进行橡胶沥青、SBS改性沥青、SBS改性乳化沥青的耐热性能试验。其中橡胶沥青、SBS改性沥青、SBS改性乳化沥青试验温度为150 ℃,试验表明3种防水粘结材料在相应的试验温度下都没有出现流淌、变形等现象。
(2)低温柔韧性
在试验温度为-20 ℃的条件下,进行橡胶沥青、SBS改性沥青、SBS改性乳化沥青的柔韧性能试验。试验结果表明:3种防水粘结材料在相应的试验温度下都没有出现裂纹、断裂等现象。
(3)不透水性能
对以上3种不同材料进行高压渗水试验,压力为0.3 MPa,保持时间为30 min,试验结果表明:橡胶沥青、SBS改性沥青不透水,防水性能较好,而SBS改性乳化沥青出现渗漏现象。
2.2 桥面防水粘结层
典型的结构性防水粘结层包括SBS改性沥青+碎石、橡胶沥青+碎石、SBS改性乳化沥青+碎石等,通过室内试验比选其路用性能,试验中结构性防水粘结层材料的适宜用量见表1。
比选过程中采用的室内试验项目与方法见表2。
拉拔强度试验、剪切强度试验中的试件成型方法如下:
(1)成型方法1:将成型好的水泥块与成型好的沥青混合料试件采用防水粘结层材料粘结,成为试验用复合试件;
(2)成型方法2:在成型好的水泥砂浆块上(30 cm×30 cm),按照施工剂量涂刷粘结材料后,在试模中装入沥青混合料,采用轮碾法成型复合板,然后钻取直径为10 cm的复合试件。
3 室内试验结果分析
3.1 拉拔强度试验
拉拔强度试验结果见表3。
对于采用方法1成型的试件,拉拔强度从小到大排序为SBS改性沥青<改性乳化沥青<橡胶沥青;对于采用方法2成型的试件,拉拔强度的排序为改性乳化沥青
3.2 剪切强度试验
剪切强度试验结果见表4。
2种方法成型的试件都表明,改性乳化沥青对高温情况的适应性不佳。SBS改性沥青的剪切强度适中,橡胶沥青剪切强度最高。
试验结果表明:
(1)SBS改性乳化沥青高温条件下的抗剪强度、拉拔强度不足、不透水性能不理想;
(2)橡胶沥青高温条件下的抗剪强度和拉拔强度较高,不透水性能也较为理想;
(3)SBS改性沥青的拉拔强度和抗剪强度较好,不透水性能也较为理想。
4 现场试验分析
桥面处理方式对铺装体系界面粘结效果有显著影响,甚至是关系铺装层整体性能的重要环节,试验路选择了机械清扫和喷砂法2种处理方法。试验路的3种结构性防水粘结层,材料用量如下:
(1)橡胶沥青用量为2.0～2.5 kg/m2,碎石用量为7～8 kg/m2;
(2)SBS改性沥青用量为1.8～2.0 kg/m2,碎石用量为7～8 kg/m2;
(3)SBS改性乳化沥青用量为0.7～0.9 kg/m2,碎石为5～7 kg/m2。
试验路施工检测结果见表5。
拉拔试验表明,综合喷砂法和机械清扫桥面处理方式,防水粘结层拉拔强度排序为:橡胶沥青+碎石>SBS改性乳化沥青+碎石>SBS改性沥青+碎石。
剪切试验表明,综合喷砂法和机械清扫桥面处理方式,防水粘结层剪切强度排序为:橡胶沥青+碎石>SBS改性乳化沥青+碎石>SBS改性沥青+碎石。
对比喷砂法和机械清扫2种桥面处理方式,采用喷砂法处理桥面可显著提高剪切强度。
5 室内和现场试验结果的比对分析
桥面防水粘结层的室内试验指标与现场检测指标存在一定程度的差异,一般来说,现场剪切强度和拉拔强度检测结果小于室内试验结果,如橡胶沥青20 ℃剪切强度室内试验为0.75 MPa,而现场检测剪切强度(喷砂处理)只有0.56 MPa;SBS改性沥青20 ℃拉拔强度约为0.47 MPa,而现场检测拉拔强度(喷砂处理)为0.25 MPa。
室内试验与现场测试结果差异的原因是多方面的,主要在于室内试验条件与现场控制的差异、现场测试方法的影响等,具体分析如下:
(1)桥面状况
室内试件成型时,水泥砂浆试块较小,容易保证清洁和平整,而现场施工时,桥面虽然经过处理,但平整度、清洁度往往难以达到室内的理想状态,从而影响防水粘结层的界面强度。
(2)温度差异
室内试验时,试件首先在恒温箱中保温8 h,然后进行试验,试件温度比较均匀、准确。现场剪切强度检测时,路面存在温度场,试件上下层温度差异较大,防水粘结层界面上的温度难以准确测量,也可能造成试验结果的偏差。
(3)现场测试加载条件
拉拔试验要求拉力方向与防水粘结层界面保持垂直,剪切试验要求剪力方向与防水粘结层界面平行。这些条件在室内能较好实现,而现场由于桥面板平整度以及横坡的影响,加载力与防水粘结层界面的方向性实际是难以保证的,使得界面实际受力方向和受力面积与设定的试验条件难免差异较大,进而影响检测结果的正确性。
对于剪切试验,室内采用45°加载,有等同于剪应力的法向应力,而现场剪切则采用无法向压力的平剪试验,法向压力的作用使得试件的抗剪强度显著增加。
室内性能试验与现场检测结果的差异,一定程度上也表明现场施工控制对防水粘结层性能有重要影响,相同的防水粘结材料在不同施工条件下路用性能会表现出相当的差异。
考虑到现场检测结果更能反映桥面防水粘结层实际情况,对于给定的桥面防水粘结层,建议以现场检测结果为主进行性能评价,同时以室内性能试验结果作为参考。
6 经济性分析
不同类型防水粘结层单价比较见表6。
从单价分析来看,SBS改性乳化沥青+碎石封层的材料用量最低,单价也较低;SBS改性沥青+碎石材料用量和单价都较高;而橡胶沥青+碎石封层的材料用量较两者均较高,特别是为提高防水粘结效果,沥青用量也偏大,从而单价更高,成本最大。
7 结论
通过室内外的试验对比分析:可得出以下结论
(1)SBS改性乳化沥青+碎石的结构性防水粘结层高温适应性不佳,且存在高压渗漏现场,故不推荐结构性防水粘结层采用SBS改性乳化沥青+碎石;
(2)对比喷砂法和机械清扫2种桥面处理方式,桥面宜采取喷砂处理的方式以提高其加剪切强度;
(3)橡胶沥青+碎石、SBS改性沥青+碎石2种路面结构均适合做桥面防水层材料,但两者的单价相对改性乳化沥青+碎石的也较高,其中,橡胶沥青+碎石综合路用性能相对最佳;
(4)对于给定的桥面防水粘结层,建议以现场检测结果为主进行性能评价,同时以室内性能试验结果作为参考。
摘要：首先介绍了混凝土桥面结构性防水粘结层的特点,然后对典型结构性防水粘结层(SBS改性沥青+碎石、橡胶沥青+碎石、SBS改性乳化沥青+碎石)的路用性能进行了室内外对比试验,试验结果表明:桥面处理宜采取喷砂的方式,SBS改性沥青+碎石和橡胶沥青+碎石防水粘结层均适合做桥面防水层材料,且橡胶沥青+碎石防水粘结层路用性能相对最佳。
关键词：混凝土桥面,防水粘结层,喷砂,室内外试验
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桥面防水粘结层 篇5
1 工程概况
江阴长江公路大桥于1999年建成通车,位于江苏省江阴市。大桥是典型的悬索桥,其主跨1 385 m,双向6车道,桥面宽29.5 m,主梁采用流线型箱梁断面,钢箱梁全宽36.9 m,梁高3 m。
江阴长江公路大桥原钢桥面铺装采用的是英国浇筑式沥青混凝土(Mastic Asphalt,MA),防水粘结层采用橡胶沥青,见图1。
铺装完成通车后仅1年即出现车辙、裂缝等早期破坏,后来经过不断的小修和大修,铺装层及防水粘结层的种类也发生变化,但桥面铺装的早期破坏问题依然没有得到解决。引起桥面铺装病害的原因,见表1。
鉴于江阴长江大桥铺装的病害情况,相关部门立项对其进行了研究,寻找解决方案。
2 桥面铺装设计
2.1 防水粘结体系选择
应用于桥面铺装体系中,常见的防水粘结材料有:溶剂型沥青橡胶粘结材料(GS)、环氧沥青粘结剂(DER)和环氧树脂(EA)粘结材料等。溶剂型沥青橡胶粘结材料(GS)存在着缺乏过渡层、较高温度下(50~60℃)与钢板粘结强度低等问题;环氧沥青粘结剂(DER)具有粘结力强和感温性低等优点,但在浇筑式沥青混凝土施工前并未固化,运输车和摊铺机难以行走,摊铺困难;常温固化的环氧树脂(EA)体系不耐高温,虽然能与钢板牢固粘结,但与铺装层界面不易粘结,同时还存在着材料韧性不足的问题。
Eliminator防水粘结体系是以一种源于英国、主要用于钢桥面和混凝土桥面铺装的材料系统,它包括Tack Coat No.2胶粘剂、甲基丙烯酸树脂类防水层和Zed S94底涂防腐层,各层的功能和用量见表2。
Eliminator防水粘结体系的基本特点:(1)使用可靠性较高,Eliminator防水粘结体系在世界上有近2 000座桥梁得到了应用,在欧洲,其使用寿命达到50年以上;(2)层间结合力强,韧性、抗剪性、抗拉拔性好(与钢板的拉拔强度和其他几种系统的比较结果,见图2),较少出现脱层问题;(3)防水可靠性好,Eliminator防水体系厚度约2 mm,成膜厚度大,防水耐久性好,并在浇筑式沥青混凝土与钢板之间起到有效的过渡作用,降低铺装层表面横向拉应变。
研究和实践应用表明,Eliminator防水粘结体系与浇筑式沥青混凝土的组合应用能够充分提高钢桥面铺装的防水能力,提高铺装的使用寿命。
2.2 江阴长江大桥桥面铺装结构设计(试验段)
江阴长江大桥双层聚合物改性沥青浇筑式混凝土铺装试验段,采用Eliminator防水粘结体系作为防水粘结层,构造如图3所示。
在聚合物改性沥青浇筑式混凝土(GA)铺装结构中,沥青用量在7%~9%之间,混凝土空隙率接近于0。因此,改性沥青浇筑式混凝土具有较好的防水性能,与沥青砂胶层(如果有)和防水粘结层一起构成有效的防水体系,阻止水分进入铺装下层与钢板之间,防止出现因水分侵蚀钢板和界面而造成降低粘结力、脱层病害。
3 桥面铺装防水粘结层施工
3.1 施工前的准备
对桥面进行清理,清除杂物或其他障碍物,见图4。
对桥面进行喷砂除锈处理,见图5。采用砂轮对边角进行人工打磨,采用自动喷砂机对中间区域进行除锈,然后对清洁度和表面粗糙度进行检测,清洁度应达到Sa2.5级,粗糙度应达到50~100μm。
3.2 Zed S94防腐层施工
喷砂除锈检验合格后,在3 h内进行Zed S94防腐底涂层施工,见图6。当采用喷涂施工时,可用质量分数为25%的二甲苯稀释Zed S94防腐剂。对喷涂过程中出现的涂料流淌部位,辅助以人工用滚筒补刷。Zed S94用量为150~200 g/m2,干膜厚度约为50μm。
Zed S94的干燥时间视现场环境而定,温度为10℃时,其固化时间约为60 min。
3.3 甲基丙烯酸树脂防水层施工
待防腐金属底漆Zed S94固化后,喷涂Eliminator防水材料,分两层进行施工,见图7。每层湿膜厚度不小于1.2 mm,干膜总厚度不小于2 mm,Eliminator材料的总用量为2 500~3 500 g/m2,待首涂层固化后,直接喷涂下一层,间隔时间取决于温度,参照产品说明书并结合完全固化标准现场确定。Eliminator防水材料含A和B两种树脂组分以及一种催化剂,施工前先将催化剂加入B组分充分搅拌均匀后,再和A组分搅拌后喷涂。具体掺配比例及喷涂时间,根据厂家的产品说明而定。
3.4 Tack Coat No.2胶粘剂施工
Eliminator防水层喷涂结束并完全固化后,应立即喷涂Tack Coat No.2胶粘剂,可采用刷涂、滚涂(图8)或无气喷涂的方法施工。施工时,应用直尺或其他工具将Tack Coat No.2胶粘剂与搭接区分隔。Tack Coat No.2胶粘剂的喷涂用量为100~200 g/m2。Eliminator防水粘结体系施工完毕后的效果,见图9。
3.5 质量控制
质量控制主要采取材料抽检和现场力学性能试验的方法,见图10。
3.6 跟踪观测
对采用Eliminator防水粘结体系的双层聚合物改性沥青浇筑式混凝土铺装结构进行了为期3年的跟踪观测,观察结果见图11。结果表明Eliminator防水粘结体系使用效果良好。
4 结论
本工程铺装结构试验段采用双层聚合物改性沥青浇筑式混凝土+Eliminator防水粘结体系。通过对施工工艺严格控制,使得Eliminator防水粘结体系施工质量得到了有效保障。3年的跟踪观测结果表明,Eliminator防水粘结体系+双层聚合物改性沥青浇筑式混凝土铺装结构性能优良,没有出现车辙、拥包、大面积开裂和脱层等问题,取得了成功,具有在钢结构桥梁中大规模推广应用的价值。
参考文献
[1]闫东波,赵国云《.江阴长江大桥重交通钢桥面聚合物改性沥青浇筑式混凝土铺装技术研究》研究报告[R].重庆:重庆交通大学,2012.
桥面防水粘结层 篇6
环氧沥青防水粘结层材料目前在钢桥面铺装层中得到了广泛应用,并获得了成功,而水泥混凝土桥面则极少采用。因此本文主要对环氧沥青防水粘结材料在水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装中的应用进行研究。
1 环氧沥青防水粘结材料的性能研究
环氧沥青粘结材料由两组分组成:组分A(环氧树脂)和组分B(一种石油沥青和固化剂组成的均质合成物)。组分B中的沥青和固化剂之间具有较好的相容性。组分A是由双酚A和表氯醇经反应得到的液态双环氧树脂,不含稀释剂、软化剂或增塑剂,也不含无机填料、色素或者其他污染物或不溶性物质。组分B是一种由石油沥青和环氧树脂固化剂组成的均质合成物,它不含不可溶物质(比如无机填料或色素等)和污染物。组分A和B按要求混合并固化后即可得到环氧沥青。本文试验中采用的环氧沥青指标如表1所示。
2 环氧沥青防水粘结材料的强度特性
2.1 沥青用量对防水粘结材料强度的影响
作为环氧沥青的分散剂,沥青的用量对热固性环氧沥青的强度和延伸率有很大的影响。对于这种两项结构,接触的结构和强度会对复合材料的物理和力学性能产生影响。沥青的接触形成可以分为两个阶段:环氧树脂与沥青的接触和润湿过程、环氧树脂的固化过程。在第一阶段中,如果使用的石油沥青与环氧树脂不溶,则浸润角过大,沥青自身凝聚在一起,不能均匀分布于环氧树脂之中。对于热固性环氧沥青体系,由于添加了增溶剂,因此可以有效降低石油沥青与环氧树脂之间的界面张力,从而达到均匀分布的目的。在第二阶段中,环氧树脂和固化剂之间通过化学反应形成空间网络结构,从而使其分子处于能量低、结构稳定的状态。23 ℃时环氧沥青中沥青含量对强度影响如表2所示。
从表2中可以看出,随着环氧沥青防水粘结材料中沥青含量的增加,材料的强度明显下降,当沥青含量超过50%后,强度已经降低到含量为20%时的1/2以下,当沥青含量继续增加时,强度已经非常小,而出现相逆转。
2.2 拌合温度对防水粘结材料强度的影响
为了研究环氧沥青防水材料的粘度对界面最终强度的影响,本试验在如下3种混合温度下分别按如下3种粘度成型了水泥混凝土剪切和拉拔试件,在23 ℃测量了试件的剪切和拉拔强度,结果如表3所示。
由表3中的数据可以看出,随着混合温度的升高,环氧沥青材料的粘度随之下降,当混合温度为120 ℃时,试件的剪切和拉拔强度最高,这是因为粘附强度不是单纯随粘度的增加而增加,一方面粘度的提高有利于粘度强度的提高,另一方面粘度相对过高会影响环氧沥青材料粘附界面的浸润,所以要获得较好的粘附强度,就必须综合考虑这两个方面的因素。
2.3 水对防水粘结层强度的影响
成型水泥混凝土试件,在撒布环氧沥青防水粘结层材料之后,2 h之内连续在防水粘结层表面洒水,模拟降雨。养护2 d之后,在自然条件下风干,再在表面铺筑沥青混凝土铺装层。之后,通过剪切试验和拉拔试验考察防水粘结层的性能。试验温度为23 ℃,试验结果见表4,表5。
从表4,表5可以看出,当遇水浸泡之后,环氧沥青防水粘结层的剪切强度和拉拔强度会发生一定程度的降低,但是降低的幅度不大,其中抗剪强度损失2%,拉拔强度损失约7.3%,这些损失都不足以对铺装层与水泥混凝土之间的粘结状况产生影响。当然现场情况可能与室内模拟存在较大差别,因此是否需要补撒或者重新撒布,还要根据现场情况进行具体判断。
2.4 湿热老化对防水粘结层强度的影响
将常温成型好的水泥混凝土桥面铺装复合梁试件置入70 ℃的热水中浸泡4 h,冷却至常温后进行剪切和拉拔对比试验。
从试验结果来看,浸泡前和浸泡后的强度下降较小,其中剪切强度下降1%,拉拔强度下降2.4%。这样微小的下降对于环氧沥青防水粘结层材料使用性能的影响是很微弱的。
3 环氧沥青防水粘结材料的施工
防水粘结层材料除需要满足铺装设计基本要求之外,严格的施工工艺和严格的施工质量控制对于工程来说也是不可忽视的,因此对于施工技术要求将是防水粘结材料在工程实践中的关键一环。
防水粘结层材料的室内试验和检测,主要是防水材料的质量检验,为了防止施工人员违反操作规程现象的发生,还必须对施工后的防水粘结层进行检测,主要是检查防水粘结层施工后是否会有因气泡而产生的鼓包。由于水泥混凝土桥面板表面一般不会太光滑,表面的空隙中存在大量空气,摊铺过程中在高温下气体膨胀容易产生气泡。气泡下面可能没有粘结材料,导致防水粘结材料撒布不均匀,因此在摊铺后如果出现气泡应该采用注射器刺破气泡,并补撒一定量的环氧沥青。
粘结剂的撒布质量主要是通过撒布量和撒布均匀来衡量,撒布均匀性主要通过观察来确定,撒布量则通过材料密度换算成撒布厚度来确定,用浓度计测量。由于撒布过程以人为主,所以在粘结剂撒布过程中,应该记录车辆的行驶速度、撒布宽度、液体流量等撒布工艺和参数,使统计尽量接近实际情况。
4 结语
环氧沥青材料是一种热固性材料,其与水泥混凝土良好的粘附性能使得环氧沥青防水粘结层具有较好的路用性能。本文通过大量的试验以及现场调查,发现沥青用量对环氧沥青防水粘结材料的使用性能有较大影响,而外界因素中的拌合温度、界面水、湿热老化条件等对其路用性能的影响都比较有限,因此施工方便,且容易保证施工质量。
摘要：从高聚物的角度分析了环氧沥青的材料属性和环氧沥青材料界面的粘附强度。采用剪切、拉拔等试验对环氧沥青防水粘结层进行试验检验。通过防水粘结材料流变特性、蠕变特性及混合粘度等因素对粘附强度的影响进行了分析,结果表明环氧沥青材料是一种良好的防水粘结材料。
关键词：环氧沥青,防水粘结层,水泥混凝土桥面,拉拔试验,剪切试验
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桥面防水粘结层 篇7
宿迁至新沂高速公路SX-23施工标段起点桩号为K39+700,终点桩号为K67+674,路线全长为27.974 km。为双向四车道高速公路,设计速度为120km/h,路基全宽28.0 m。为达到桥面防水和加强层面粘结作用,宿新高速公路(徐州段)SX-23标段采用热喷SBS改性沥青同时撤布碎石桥面防水粘结层。
2 桥面防水层重要性
随着我国高速公路事业快速发展,高速公路设计标准和施工技术水平也得到显著提高,然而各种病害的防治也日益引起建造者的重视,其中如何提高桥面耐久性一直是桥梁建设者追求的目标。根据江苏省高速公路建设情况,桥面水泥混凝土铺装层与沥青混凝土路面的施工,基本上是由不同的施工承包商进行分别施工的,相对应的施工技术要求因不同责任主体而分离衔接不到位,从而造成质量控制出现了脱节现象。桥面水泥混凝土铺装完成后,由于大量施工载重车辆反复碾压,桥面或多或少出现裂纹或裂缝。水泥混凝土桥面存在裂缝,对桥梁结构安全是有很大影响的。雨水会从桥面开裂处渗下,腐蚀钢筋,造成钢筋有效受力面积的减小,并且由于锈蚀部分产生体积膨胀,进而加速了裂缝的开展,最终造成桥梁面层破坏。为了保证水泥混凝土桥面和沥青混凝土铺装层粘接成一个整体,设置专门防水粘结层是必须的。防水层在路面结构层和桥面板间设置了一道防止湿气的渗透的屏障。通过碾压,将桥面铺装层与桥面板粘结成一个整体,使铺装层与桥面板共同受力,同时发挥作用,改善桥面板与铺装层的受力情况,可以共同防止钢筋腐蚀,由于粘结成一个整体,避免铺装层发生早期损害尤其是剪切破坏,进而影响路面结构。
3 热喷SBS改性沥青桥面防水粘结层技术特点
(1)热喷SBS改性沥青桥面防水粘结层能够有效的防止水分渗透混凝土桥面板,防止主梁和桥面板的钢筋被锈蚀,同时能够吸收沥青混凝土铺装层与桥面板之间的应力,防止沥青混凝土铺装层的剪切推移变形。
(2)热喷SBS改性沥青桥面防水粘结层作为一个过渡功能层将两种模量差别较大的沥青混凝土铺装层与桥面板粘结成一个整体,改善桥面板与铺装层的受力情况,充分发挥铺装层与桥面板的复合作用。
(3)当桥面板在温度变化或行车荷载作用下发生水平向变形时,防水粘结层可以吸收铺装层和桥面板之间水平剪应力和弯拉应力。
(4)热喷SBS改性沥青桥面防水粘结层具有良好的耐久性。
(5)热喷SBS改性沥青桥面防水粘结层作为桥面防水层施工快捷、方便、自动化程度高。
4 施工步骤
4.1 桥面调平层抛丸处理
为增加桥面构造深度,提高桥面防水层粘接效果,防水粘结层施工前必须对桥面进行抛丸处理。
(1)抛丸作业。
抛丸前应对桥面进行清扫,对于无法清扫处,可用清水进行冲洗,待桥面全部晾干后,再进行施工,防止杂物在施工过程中污染磨料砂丸;对桥面的平整度进行检测,彻底消除突起物,以免影响抛丸设备出现漏砂等现象。
抛丸作业前施工人员穿戴干净的工作服、手套、工作帽;作业时两台抛丸同向机并行直线连续抛丸,喷砂1~2遍,两台机作业宽度重叠1~5 cm,并使搭接的部位不出现高低差。抛丸机共分十个挡位,每个挡位代表每分钟行走速度,挡位越高,抛丸深度越浅。开机时先从最高挡调试,4挡起步,抛丸机运行过程中根据桥面的平整度、水泥浮浆层的厚度及硬度随时调整速度。抛丸去除深度1~3mm,露骨率≥20%,由于界面的不均匀,当一遍达不到20%的露骨率时进行二次抛丸,直至满足技术要求。对抛丸机工作面达不到的边角等部位,采用手推式打磨机补充处置。
抛丸处置后的表面粗糙度和清洁度应该满足有关规范要求。抛丸处置后尽快组织进行防水粘结层的施工,减少二次污染。对抛丸处置后桥面暴露出来的裂缝、孔洞等缺陷,需进行修补。对于桥面铺装出现严重龟裂的,应进行返工处理。
(2)抛丸时采用图1所示行走路线进行施工。
(3)真空抛丸质量控制及验收要求见表1。
4.2 桥面调平层的清扫
桥面防水粘结层施工前清除桥面调平层真空抛丸处理留下的杂质,先人工用竹扫帚将桥面调平层表面进行全面清扫;再用森林灭火鼓风机将桥面调平层混凝土纹理中的杂质吹干净;最后用高压水冲洗,彻底清除桥面调平层表面杂质,使桥面调平层混凝土纹理洁净、无杂质,以利于SBS改性沥青与桥面调平层的粘接。待桥面干燥后、在洒布工作开始前报监理工程师验收,检测合格后方可洒布。
4.3 热喷SBS改性沥青
(1)洒布前提前用宽幅塑料薄膜对桥梁护轮带、路基边坡拦水带、外侧护栏进行,以避免污染。
(2)沥青洒布前应保持桥面干燥、洁净,雨天、空气温度和桥面温度低于10℃时或风速过大可能影响洒布效果时均不进行SBS改性沥青的喷洒施工。
(3)沥青洒布前对洒布设备进行认真检查,确保洒布设备工作正常,洒布量满足设计要求,并做到洒布均匀、不留死角。
(4)采用智能型沥青洒布车进行SBS改性沥青喷洒,喷洒量为1.0~1.2 kg/m2,沥青洒布温度≥170℃,洒布宽度根据洒布车有效作业距离确定。沿桥梁纵向匀速喷洒SBS改性沥青,改性沥青喷洒做到均匀、无露白、无油团堆积,满铺桥面,以确保在桥面上形成一个完整的不渗水的沥青防水膜层。
洒布过程中保持洒布车匀速行驶以确保洒布均匀,避免漏洒或局部洒布过量,对于局部漏洒或未洒到部位,应进行人工补涂SBS改性沥青以达到要求的厚度。
(5)起步和终止位置铺设工程纸,工程纸长度不小于20 cm;起步时,只有当洒布量认为达到设计要求时方可驶离工程纸进行正常洒布,洒布车经过后应及时取走工程纸;终止时,工程纸铺设在非桥面部位,以免对非桥面部分造成二次污染。
(6)纵向接缝与已洒布部分重叠5 cm左右,确保重叠处沥青膜厚度满足设计要求。
4.4 撒布集料
(1)采用0.2~0.3%(按照集料重量计)的道路石油沥青对玄武岩碎石进行预裹覆,裹覆时集料温度控制在120℃,预裹覆后的集料需要对方时用篷布进行覆盖,且堆放时间不超过两周。
(2)洒布沥青的同时,同步撒布一层经道路石油沥青预拌的4.75~9.5 mm单一粒径、洁净的玄武岩碎石,碎石的撒布面积占桥面面积的80%左右,碎石用量在6~7 kg/m2,碎石的撒布不重叠、不满铺,以现场看可露出底层沥青,车辆或行人行走不粘带,以不接触为标准。先洒布靠近中央分隔带的一个车道,由内向外,一个车道接着一个车道宽喷洒。同步碎石封层车若有遗漏处,用人工补洒。
(3)在桥面两端用彩条布将起点和终点边界铺垫整齐,以便同步碎石封层车起步和停洒时不正常状态下喷洒出的沥青及集料落在预先铺垫好的彩条布上,保持整个现场的清洁。
4.5 碾压
碾压应在撒布后立即进行,每洒布一段集料后,立即使用YL-25胶轮压路机碾压3遍,使之形成致密结构。每次碾压时轮胎重叠1/3轮宽,从桥面边缘至中分带依次碾压,使石子嵌于热沥青中又不致压碎石子。碾压速度初始时以不大于2 km/h为宜,以后可适当增大速度。碾压终了后,对表面松散的集料进行清扫。
4.6 养生
为避免污染,热喷SBS改性沥青桥面防水粘结层施工完毕后,不得开放交通,宜尽早施工沥青混凝土铺装层。
5 结语
热喷SBS改性沥青桥面防水粘结层能有效的提高防水层的高温抗剪强度,改善防水层的低温抗裂性与延缓反射裂缝的上升能力,改善桥面板与铺装层的受力情况,提高桥梁耐久性,近年来已广泛运用于我省高速公路建设中。
参考文献
[1]陈伟乐,钱晓东,等.高速公路节约集约限地设计研究[J].交通节能与环保,2009,12(4):38-41.
[2]陈静.热再生技术在公路养护中的应用[J].交通节能与环保,2011,3(1):17-18.