防水体系（共7篇）
防水体系 篇1
1 工程概况
海河大桥是天津滨海新区南北货运的主要通道。新建海河大桥位于旧有海河大桥下游, 两桥相距12 m, 与旧有海河大桥形成一对“姊妹桥”。新建海河大桥为单塔双索面斜拉桥, 主桥钢箱梁跨径为310m, 主桥配跨采用 (50+50+40+40) m预应力混凝土连续箱梁, 采用单箱六室的断面形式。桥梁宽度为22m, 包含行车道及索区。
2 桥梁桥面防水设计
2.1 桥面防水体系设计
桥梁桥面铺装的主要作用是保护桥梁结构, 其中防水粘结层应具有优良的变形韧性, 能追随钢板的变形而变形, 且耐久性良好, 能增强桥梁的防水性能, 因而, 应重视对防水粘结层的设计。考虑到桥梁所处的气候条件, 并根据相关设计规范的要求, 海河大桥主桥钢箱梁及主桥配跨桥面铺装采用浇注式沥青混合料+SMA混合料的铺装结构。
2.1.1 主桥桥面防水设计方案
海河大桥主桥钢箱梁桥面铺装根据使用功能要求的不同, 分层设计, 并形成一个良好的受力整体。桥面铺装设计总厚度72 mm, 结构自上而下为:35 mm厚高弹改性沥青SMA10+改性乳化沥青粘层+35 mm厚聚合物改性浇注式沥青混凝土GA10+2 mm厚Eliminator防水粘结层, 见表1。其中, 钢箱梁桥面防水层采用的Eliminator防水体系为英国进口。
由表1可知, 该铺装结构共设置了两道防水屏障, 第1道防水屏障由铺装下层聚合物改性沥青GA10承担, 第2道防水屏障则由Eliminator防水粘结体系来承担, 两道防水屏障确保了对桥梁结构的保护。
为确保浇注式沥青混合料的流动性, 可在沥青混合料拌合过程中添加一定量的Sasobit改性剂, 它具有良好的温拌效果和降黏作用。另外, 为保证浇注式沥青混合料的施工缝隙及与结构物紧密粘结, 在所有接缝及与构筑物连接处需设贴封条。
2.1.2 主桥配跨防水设计方案
主桥配跨采用 (50+50+40+40) m预应力混凝土连续箱梁, 根据该结构的特点, 有针对性地设计了不同于主桥的铺装结构。主桥配跨水泥混凝土桥面经喷砂后, 施作环氧树脂下封闭层, 并立刻撒布0.6～1.18mm玄武岩小碎石, 待其固化后, 表面涂布一层AMP反应型防水粘结剂, 见表2。
2.2 防水层主要材料的性能
2.2.1 主桥防水层主要材料的性能
主桥所选Eliminator防水粘结体系为英国进口, 该体系由底漆Zed S94+甲基丙烯酸类树脂防水膜 (双层) +粘结层组成, 具有防水、粘结以及防腐性能。其组成材料的性能见表3、4。
Eliminator防水粘结体系在国外已有四五十年的应用历史, 在国内最早的应用例子为1997年的香港青马大桥, 已使用14年, 桥面铺装仍然完好。2006年, Eliminator防水粘结体系进入中国大陆后, 先后在20余座钢桥上得到应用, 如重庆朝天门大桥、上海闵浦二桥及陕西太原祥云桥等。
2.2.2 主桥配跨防水层主要材料性能
主桥配跨水泥混凝土桥面防水层的主要材料性能, 见表5、6。
3 桥梁桥面防水施工
3.1 施工设备
根据本工程的设计方案, 施工时需要相应的设备, 见表7。
3.2 主要施工步骤
3.2.1 主桥防水铺装施工
Eliminator防水体系分4个层次施工, 分别为:Zed S94底涂层施工、甲基丙烯酸类树脂防水层施工、Tack Coat No.2胶粘剂施工。其中Zed S94底涂层和Tack Coat No.2胶粘剂采用人工滚涂施工, 甲基丙烯酸类树脂防水层采用喷涂施工。
1) 基层处理
喷砂前先检查钢桥面板的外观, 确保表面无焊瘤、飞溅物、针孔、飞边和毛刺等, 否则必须通过打磨加以清除;锋利的边角必须处理成半径2 mm以上的圆角。用清洁剂清洗钢桥面板表面的油脂、盐分及其他脏物, 然后用高压清水清洁, 直至无油污、尘垢为止。
2) 喷砂除锈
喷砂除锈时要注意磨料的选择。磨料应采用钢丸、钢质棱角砂, 其比例通过试验确定。磨料必须保持干燥、清洁, 不含有害物质, 如油脂、盐分等。
采用带吸尘装置的移动式自动无尘打砂机进行喷砂除锈施工, 对于自动无尘打砂机所不能施工的区域和边缘, 可采用手提式打砂机作业 (图1) 。喷砂除锈后的钢桥面板表面应达到GB 8923—88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》标准Sa2.5的要求, 粗糙度达到50～100μm。
3) 底漆Zed S94涂布施工
喷砂除锈检验合格后, 在3 h内施工防腐底涂Zed S94, 采用滚涂方式施工, 见图2。Zed S94用量为100～200 g/m2, 干膜厚度约为50μm。Zed S94的干燥时间视现场环境而定, 环境温度为10℃时, 其固化时间约为60 min, 其他环境温度下的固化时间, 可参考产品说明书。
4) Eliminator防水层的施工
待防腐底漆Zed S94固化后, 喷涂Eliminator防水涂料, 分两层施工, 见图3。每层湿膜厚度不小于1.2 mm, 干膜总厚度不小于2 mm, 总用量为2 500～3 500 g/m2。待首涂层固化后, 直接喷涂下一层。Eliminator防水涂料含两种树脂组分 (A和B) 和一种催化剂, 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。具体掺配比例及喷涂时间控制, 参考产品说明书。
5) Tack Coat No.2胶粘剂的施工
Eliminator防水层喷涂结束并完全固化后, 立即施工Tack Coat No.2胶粘剂, 可采用刷涂、滚涂或喷涂的方法。Tack Coat No.2胶粘剂的喷涂用量为100～200 g/m2。
6) 其他施工注意事项
遇下雨、结露等气候时, 严禁除锈、涂布作业。施工时的环境温度宜在-10～50℃, 钢板温度应高于露点3℃以上, 相对湿度≤85%。
已涂刷好的区域要进行保护, 防止油、油脂和脏物等的污染。涂层的划破处理及施工设备清洁等应参考材料供应商的要求执行。
3.2.2 主桥配跨水泥混凝土桥防水层施工
1) 水泥桥面喷砂
首先, 人工清理桥面上残存的水泥浮浆和其他杂物, 对有缺陷的部位进行处理。
喷砂施工不得在桥面潮湿状态下进行, 确保喷砂和封闭层施工时使桥面处于干燥状态;个别部位如果潮湿或者水汽太大, 可用喷火枪将桥面烘烤干燥。
喷砂采用自动吸尘的抛丸机进行, 喷砂施工完毕后, 应使桥面形成一个干燥、洁净的混凝土表面。用磁铁吸附残存的钢丸, 并用吹风机彻底清除残存的灰尘。
2) 环氧下封闭层施工
水泥桥面喷砂完成后, 应进行环氧树脂下封闭层施工, 并随即按设计要求数量撒布小碎石, 使其固化为一体。
下封闭层材料主要为环氧树脂、固化剂和稀释剂按一定比例混合搅拌制成, 具体的比例要根据现场试配后确定。环氧树脂的选择要考虑其环氧当量值及稠度、黏度确定, 固化剂要采用与之相匹配的类型, 稀释剂根据需要添加, 以方便施工为宜。
封闭层材料采取刮涂施工, 材料数量根据施工速度确定, 避免出现来不及施工而材料固化的现象。可以2人1组, 采用建筑用的刮板顺桥面进行刮涂, 刮涂完毕后, 随即撒布小碎石。封闭层材料及碎石材料使用数量可以进行标定, 严格按设计数量进行施工。
封闭层施工时, 桥面上不得有水、油存在, 不得污染桥面, 碎石撒布要均匀, 材料用量应满足设计要求。施工完毕后的封闭层应达到涂布均匀、无漏涂的要求。
3) AMP防水粘结剂施工
待下封闭层固化后, 可以进行AMP反应型粘结剂施工, 见图4。AMP粘结剂施工采用人工滚涂方式, 滚涂时应严格控制材料用量, 不得超出范围, 用量过少, 不能形成良好的粘结;用量过多, 容易形成滑动层。同时, 桥面不得有积液。
3.3 施工管理与质量控制
工程的施工调度, 对施工质量有重要影响。因而, 工程施工前应调查相关工作的准备情况, 并提交调查报告, 以便制定作业计划。在作业现场, 应根据当日的预计作业范围, 制定作业顺序与时间安排, 即每日作业计划。施工调度管理人员应有序地按计划安排施工, 以减少施工中的意外事故, 确保各施工环节衔接紧凑。
4 结语
海河大桥复线桥主桥及配跨桥面防水铺装在借鉴国内外相关桥梁设计成功经验的基础上, 经过周密的防水设计, 对材料严格把关, 精心组织施工, 工程质量得到了有效保障。
参考文献
[1]姚玲森.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社, 2008:39-40.
[2]蒋飞鹏.桥面水损害与桥面防水[J].科技信息.2008 (36) :158.
防水体系 篇2
1 明挖区间防水设计
莞惠城际轨道线路明挖隧道区间防水等级为一级，要求不允许漏水，主体结构表面无湿渍。设计遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜”的原则。防水体系分为明挖区间围护结构防水和主体结构防水两部分。围护结构防水采用直径1.2 m钻孔灌注桩，间距1.35 m，桩间挂网喷C20混凝土，桩外侧采用直径0.6 m的双管高压旋喷桩做止水帷幕。主体结构防水采用防水钢筋混凝土和外包柔性防水层，刚柔结合组成双道防水防线。防水钢筋混凝土采用C45混凝土，抗渗等级P8，厚度0.7 m～0.75 m不等。柔性防水层采用厚4 mm的自粘性聚合物改性沥青聚酯胎防水卷材。水平施工缝和环向施工缝采用中埋式钢板橡胶腻子(宽200 mm，厚5 mm)和PVC注浆管，并在外侧加设宽度500 mm的防水卷材加强层。
2 明挖区间围护结构防水措施
围护结构防水是在施工完钻孔灌注桩后，在围护桩外侧桩间施作高压旋喷桩做桩间止水，与围护桩共同形成明挖区间围护结构止水帷幕，阻断外侧地下水流入区间内(见图1)。
莞惠城际轨道明挖区间地质条件复杂，地表鱼塘、沟渠遍布。地表下的流塑状淤泥质粉质黏土、粉砂层较厚，在施工钻孔灌注桩时宜产生扩孔、塌孔及偏孔现象。钻孔桩扩孔会造成在进入下道工序桩间高压旋喷桩止水帷幕施工时，需要在桩间引孔后方能进行施工的情况;塌孔及偏孔将会导致围护桩间距扩大，高压旋喷桩成桩后不能封闭桩间空隙，止水帷幕失效。这些情况均会成为明挖隧道防水施工的质量隐患，故钻孔灌注桩施工时桩体的垂直度和桩径是施工控制的重中之重。
高压旋喷桩采用双管施工，采用32.5复合硅酸盐水泥，水灰比为1.0，成桩后固体的无侧限抗压强度大于1.0 MPa，桩长为进入不透水岩层1 m。施工前现场需做试验桩，以确定满足设计要求的施工参数(如提升速度、注浆压力)。高压旋喷桩施工放样要精确，有条件的地段将钻孔桩桩头挖出后定位旋喷桩位置，保证与相邻围护桩的咬合不小于200 mm。
3 主体结构防水措施
3.1 主体结构外包柔性防水层施工控制
由于广东地区天气潮湿多雨高温，城际轨道经过地区地下水位高、补给来源丰富，地下工程基本修建在含水层或透水层中，地下水对混凝土和钢筋均有不同程度的腐蚀性，本明挖隧道防水选用4 mm厚双面自粘聚合物改性沥青聚酯胎防水卷材。该防水卷材除具有耐腐蚀性、耐老化性、耐水性外还有以下优点:1)施工操作简单，不需要另配粘合剂、不需要热熔，只要撕掉卷材外保护膜，卷材和卷材之间就可牢靠粘结。2)可以直接施工在混凝土基面上，自粘性材料和混凝土中的水泥浆反应，紧密粘结，形成整体结合作用，不产生空鼓，避免串水，保证了施工质量。3)能在潮湿基面施工(无明水施工)，基面要求大体平顺即可(无尖锐突起物和无明显凹凸面)。4)安全环保，冷作业，无挥发性溶剂，保证施工人员健康，对环境无污染。
3.1.1 衬砌外侧防水层施工控制
施工顺序:基面处理→基面检查→卷材检查→每幅卷材铺设弹线(顶，墙，底)→底板铺设卷材→浇筑防水保护层→侧墙铺设卷材→顶板铺设卷材→浇筑防水保护层。
1)基面的处理。铺设自粘防水层前必须对基面进行处理，底板垫层采用自找平处理，底板和侧墙拐角处要用砂浆抹出5 cm倒角，避免防水层打折破裂。侧墙围护结构网喷面先要对其表面的渗漏水、外露的突出物及表面凸凹不平处进行处理，再采用20 mm厚1∶2.5水泥砂浆进行找平。a．处理基面渗漏水，采用回填注浆进行堵水，以保持基面无明显漏水。b．将喷射混凝土表面外露的钢筋尖头等硬物割除，其处理可按初期支护面处理图2～图4进行。对钢筋网等凸出部分，先切断后用锤铆平抹砂浆;对有凸出的管道时，先切断，再用砂浆抹平。c．对初期支护表面凸凹不平处进行处理，使混凝土表面平顺，凸凹面满足D/L=1/6～1/10(D为两凸面间凹进深度，L为两凸面间距离)。2)防水卷材铺设。自粘防水卷材铺设在底板垫层浇筑完毕后进行，施工顺序为先底板，后侧墙，底板纵向铺设，侧墙自下向上铺设，侧墙防水层采用机械固定法固定于围护墙表面。铺设应平顺、舒展、无褶皱、无隆起。材料搭接宽度150 mm，搭接部位应主材与主材搭接，然后在搭接部位采用双面自粘胶条封缝，自粘性胶条厚度1.2 mm，宽度80 mm。3)固定、压边。侧墙自粘防水卷材防水层铺设完毕后，为防止防水层下滑脱落，在防水层端部采用机械固定，进行临时压边处理。
3.1.2 施工缝处防水施工控制
根据隧道主体结构施工的分布，衬砌纵向共四条水平施工缝，环向每12 m一条施工缝。施工缝止水采用宽度200 mm，厚5 mm的钢板腻子止水条配合预埋注浆管，外侧加设宽度500 mm的防水卷材加强层。必须凿除施工缝表面浮浆并露出石子，在浇筑前需要洒水湿润表面并要同衬砌级配的水泥砂浆进行接缝处理。
施工中需要注意的问题:1)钢板腻子止水条的埋设位置必须准确，线性要求平顺，深度要求一致，保证处于衬砌的中央，避免出现一边多一边少的情况，影响止水的效果。2)钢板腻子止水条的搭接不得小于20 mm，并且搭接缝与环向施工缝要求错开1 m。3)注浆管采用专业扣件固定在施工缝表面结构中线上，固定间距20 cm～25 cm，沿施工缝通长设置。注浆管采用搭接法进行连接，有效搭接长度不小于2 cm。注浆管每隔4 m～5 m间距引出一根注浆导管，利用注浆导管注浆。4)浇筑施工缝处混凝土时，应进行充分的振捣，保证施工缝两侧的混凝土密实。振捣时振捣棒不得触及止水条。
3.2 衬砌防水混凝土施工控制
地下结构防水主要以混凝土自防水为主，重点是混凝土抗渗、抗裂，提高耐久性，而抗裂又是关键。
3.2.1 选择优质的原材料，是保证防水混凝土的基础
1)水泥:细度不宜过细，水泥比表面积控制在3 000 cm2/g，要求早期强度不宜过高，延缓水化热时间，不得使用早强水泥。标号不得低于42.5并标明使用的水泥已掺入的矿物掺合料含量，以便计入混凝土所用矿物掺和量。水泥用量在满足防水混凝土的强度和抗渗条件下，尽量减少水泥用量是防止混凝土开裂的一条重要措施。每立方米混凝土的水泥用量控制在260 kg～280 kg。2)砂:采用中粗砂，含泥量不大于3%，泥块含量不大于1%，不能使用海砂，应采用均匀、坚硬、含水率低(小于2%)、孔隙率小、洁净、抗风化性强的砂粒。3)碎石:采用连续级配碎石，孔隙率小，石子呈等粒状，针片状颗粒含量不大于5%，含泥量不大于1%，吸水率小于1%，抗风化、坚硬、强度高的粒状碎石。碎石的抗压强度应比所配制的混凝土强度至少高20%。
3.2.2 严格控制混凝土的配合比才能确保混凝土的强度、密实度、抗渗性能、耐久性能
1)胶凝材料(水泥+粉煤灰+外加剂):对于有抗裂要求的防水混凝土控制在380 kg/m3～400 kg/m3。2)水胶比:保证混凝土充分水化和和易性的前提下，防水混凝土水胶比不大于0.45。3)坍落度:地下混凝土浇筑基本均要使用泵送，对于防水混凝土入模坍落度应控制在120 mm±20 mm，入模前坍落度损失每小时应小于10 mm，坍落度总损失值不应大于10%。
3.2.3 防水混凝土施工控制重点
混凝土工程质量最终是通过施工来实现的，在施工中要严格控制混凝土施工质量。
1)在炎热季节施工时，应采用有效措施降低原材料温度(如遮凉棚)，减少混凝土运输时吸收外界热量。防水混凝土终凝后立即进行养护，养生时间不得少于14 d，尤其不能在阳光下曝晒，要有防晒措施，在养护期间要求使混凝土表面保持湿润。2)在混凝土浇筑过程中不得随意改变水胶比，并严格控制混凝土的坍落度和坍落度损失。
4 围护桩+旋喷桩止水帷幕漏水原因及处理
城际轨道围护结构止水失效的最常见问题为桩间漏水涌砂。
4.1 围护结构漏水涌砂的原因分析
围护结构漏水涌砂会使基坑周围地下水和土体颗粒流失，造成地表下陷，城际轨道施工基坑周边建筑物较多，最近建筑物离明挖隧道基坑仅3 m左右，漏水涌砂将对基坑稳定及周边建筑物造成重大的安全隐患。而围护结构漏水涌砂主要是由于高压旋喷桩止水帷幕没有达到止水效果造成的，这与施工的地质条件及旋喷桩施工垂直度有关系。1)由于莞惠城际轨道明挖区间地表下主要为流塑状淤泥质粉质黏土、粉砂层，粉质黏土密度较大，高压旋喷桩在施工时射水压力不能穿透土体，桩径达不到设计要求，出现“缩径”现象;在粉砂层施工时砂层中的水使水泥浆难胶结，导致旋喷桩成桩质量差易形成局部漏水。2)由于施工误差，局部高压旋喷桩桩体发生倾斜，不能与钻孔桩密贴，导致漏水。
4.2 围护结构漏水涌砂的处理措施
1)对于因围护桩扩孔及偏桩引起旋喷桩不能成桩的情况，需使用引孔机成孔后再施工旋喷桩，或施工双排旋喷桩止水，见图5。
2)在开挖过程中发现桩间漏水、涌砂要立即停止土方开挖。a．对于桩间缝隙较大且出水量少的，使用棉纱封堵桩间缝隙预留注浆管，完成后在基坑内反填黏土，进行注浆处理。该方法适用于出水量小、水压力不大的情况。b．对于水压力较大的漏水涌砂处，使用黏土反压后在围护桩外侧补打旋喷桩进行止水。该方法施工速度较慢，但止水效果好。c．使用水玻璃—水泥双液浆注浆，适用于出水量大、有水压的出水点的堵水处理。双液浆浆液配比:水泥∶水玻璃=1∶0.5，水泥采用P.O42.5普通水泥，水玻璃浓度为25Be'～35Be'，采用花管一次性注浆，注浆压力0.6 MPa。
5 结语
城际轨道与其他地下工程一样，从施工到运营都受到地下水的影响。其防水设计采用“防”，而不是通常的“排”，围护结构防水和主体结构防水两部分共同构成明挖隧道综合防水体系，利用多层次的防水措施有效的减少了高水位地下隧道工程的渗漏水现象，确保了施工及行车的安全。
摘要：以莞惠城际轨道为例,对高水位下明挖隧道防水体系施工控制进行了详细阐述,为类似的大型深基坑、明挖隧道等地下工程防水施工提供了参考。
关键词：城际轨道,高水位,外包柔性防水
参考文献
[1]GB50108-2008,地下工程防水技术规范[S].
[2]王梦恕.中国隧道及地下工程修建技术[M].北京:人民交通出版社,2010.
[3]中铁二局股份有限公司.隧道及地铁工程[M].北京:中国铁路出版社,2009.
防水体系 篇3
近年来,我国科研机构和院校以国外技术为基础,先后引进和开发了双层SMA、环氧沥青混凝土和浇注式沥青混凝土三大钢桥面铺装体系。随着技术研究的日益深入,国内外相继出现了一系列新的钢桥面铺装结构和防水粘结材料。
防水和粘结是钢桥面铺装的核心技术问题[1],防水层除必须具备防水的自身功能外,还必须满足铺装结构力学性能,即层间粘结强度,而粘结层在满足其粘结性能的前提下,也应尽量满足防水要求。非传统铺装一般针对特定交通问题而设计,防水粘结层除须满足以上要求外,还必须考虑气候、交通、桥面系的力学特征和材料相容性等技术要求。国外对钢桥面铺装技术的研究起步较早,针对特定问题尝试了多种铺装体系。
本文对国内外非传统钢桥面铺装体系的防水粘结技术进行介绍、分析和总结,以供业内人士提供参考。
1钢桥面水泥混凝土铺装防水粘结技术
1.1国外钢桥面水泥混凝土铺装
桥面顶板厚度较小时(≤12 mm),桥面系刚度过低,其疲劳细节的峰值应力过大,繁重的交通荷载会导致铺装层出现早期破坏[2],桥面正交异性板及纵向支承的加劲肋部位易出现疲劳裂缝[3]。应对这种问题, 有效的方法是增加铺装层的结构刚度和弹性模量。目前,荷兰和日本主要采用水泥混凝土进行旧铺装的更换,而中国在一些新建钢桥上也采用了类似铺装技术。各国的水泥混凝土铺装除混凝土材料强度不同之外,主要区别在桥面钢板上铺装层的防水粘结技术。
荷兰的Caland Bridge、Moerdijk Bridge[4]等一些钢桥面铺装维修工程中使用了高密配筋的HRUHPC水泥混凝土,其防水粘结层采用了双组分环氧树脂,固化前撒布铝土岩集料,以增加铺装层与钢板之间的抗剪性能,其铺装体系防水粘结层设置见图1。
HRUHPC水泥混凝土,是由超高性能水泥混凝土(UHPC)加入超增塑剂和微硅粉等改性剂,改变水泥浆中孔隙的数量、大小以及在水泥石中的分布,从而使微观结构变得更为致密,提高其强度[5]。UHPC孔隙率较小,铺装层具有良好的防水和抗冻融破坏的能力,因此,这种铺装体系的防水粘结层可着重于粘结性能。环氧树脂在德国和中国的浇注式沥青混凝土铺装中,被证明是一种优良的防水和粘结材料,在荷兰HRUHPC铺装结构中,采用环氧树脂作为防水粘结层是合理的,并得到了广泛应用。
日本的Yokohama Bay Bridge和Ohashi Bridge等钢桥,主要采用混凝土基体中掺入乱向分布的短细钢纤维,再用碳纤维增强复合材料(CFRP)加固而成的钢纤维混凝土(SFRC)。防水粘结层采用双组分环氧树脂,并在桥面钢板两侧焊接一排或两排剪力钉, 将铺装层与钢板连接在一起,以防止收缩应力引起的铺装层滑动。近期,日本Metropolitan Expressway公司的一些工程中采用了50 mm厚SFRC钢纤维混凝土铺装层和30 mm厚OGFC多孔沥青混凝土磨耗层, 两层之间设置溶剂型粘结剂防水膜[6],其铺装体系防水粘结层设置见图2。
SFRC钢纤维混凝土与普通水泥混凝土有类似的配合比、且孔隙率较大,毛细作用及动水压力仍有可能使桥面钢板出现水腐蚀问题。图2所示SFRC铺装体系中也采用了环氧树脂作为防水粘结层,环氧树脂本质上属于涂膜类防水粘结材料,但涂料厚度较大、接近1 mm,因此体系的防水性能虽略显薄弱,但在交通荷载不是很重的情况仍能满足防水要求。 SFRC铺装体系除采用环氧树脂粘结层外,还使用了溶剂型粘结剂防水膜,兼具防水和粘结作用,使体系防水性能达到设计要求。
1.2国内钢桥面水泥混凝土铺装
近年,由武汉理工大学参与设计与技术研发的武汉香港路立交桥、深圳红桂路钢桥和汉蔡高速红庙互通匝道等新建桥梁,采用了SFRC铺装体系[7];而由湖南大学设计研发的广东马房北江大桥铺装维修工程, 则采用了UHPC铺装体系[8]。前者的防水粘结层采用环氧沥青或环氧富锌漆,并采用高密分布的剪力钉把桥面钢板与铺装紧密连接,磨耗层与SFRC水泥混凝土之间设置了沥青类防水膜;后者在铺装层与桥面钢板之间未设置防水粘结层,但在磨耗层与UHPC水泥混凝土之间采用了高粘沥青,并撒布4.75~9.5 mm厚细碎石作为应力吸收层。铺装体系防水粘结层设置见图3—4。
图3所示的SFRC铺装体系采用了与日本SFRC组合铺装体系相似的防水粘结设计方案,能够满足防水要求;而图4所示UHPC体系中未设置防水层,由于UHPC水泥混凝土孔隙率较小,能够起到一定的防水作用,但整体结构防水性能略差,可考虑采用双组分环氧树脂作为防水粘结层。
2钢桥面聚合物混凝土铺装防水粘结技术
2.1钢桥面薄层聚合物混凝土铺装
薄层聚合物混凝土铺装(TPO)主要应用于美国和荷兰,大多作为水泥混凝土桥梁增加防水与抗滑性能的铺装措施[9],在美国Bronx Crossing Span Bridge of Triboro、Bronx -Whitestone Bridge和East River Suspension Span Bridge of Triboro等钢桥面铺装中曾有应用[10~11]。铺装层采用了聚合物砂浆或多层树脂撒碎石表面处理两种方式,胶结料采用聚酯、环氧树脂或甲基丙烯酸甲酯树脂,结构厚度一般小于10 mm, 可以起到降低桥梁荷载的目的。防水粘结层采用与聚合物混凝土胶结料相同的材料,以保证防水粘结层材料和铺装层材料具有更好的相容性,防腐层采用无机富锌漆,桥面钢板做喷砂除锈处理。其铺装体系防水粘结层设置见图5。
由于聚合物砂浆采用了高达近20%的聚合物胶结料和硅粉,混凝土密实无孔隙,能起到良好的防水效果;采用1 mm厚的聚合物层也能够起到良好的防水和粘结作用,使整体桥梁结构防水性能优良。图中所示多层树脂撒碎石表面处理,是以树脂材料作为防水粘结层,其上撒布碎石后再涂布2道以上的树脂材料,能够实现密水效果,防水性能良好。
2.2钢桥面FRP顶板+TPO铺装
美国的Morrison Bridge、Broadway Bridge、Market Street Bridge以及意大利的Siuslaw River Bridge等一系列活动钢桥上,采用了纤维增强复合材料(FRP)板作为桥面顶板;还有一些钢桥面顶板维修工程中,采用了FRP材料制作的SPS夹芯板。FRP的特点是质量轻、强度高、防腐和防火性能好,且易成型、安装和维修。FRP顶板或SPS夹芯板上常采用薄层聚合物混凝土铺装,其原因是两者同属聚合物材料,力学性能相近且材料相容性较好。防水粘结层采用的是聚合物树脂材料,其上撒布碎石以形成剪力键,增强铺装层与顶板之间的抗滑能力。与TPO混凝土铺装不同的是,该体系因FRP顶板材料本身具有优良的防腐性而未设置无机防腐层。其铺装体系防水粘结层设置见图6。
图中所示铺装结构采用FRP材料制作的顶板, 本身具有优良的防腐性能,因此对防水性能的要求不如钢桥面高,但水分的存在会加剧铺装脱层和裂缝等病害。由于聚合物砂浆和聚合物粘结层同样都具有良好的防水性能,因此体系的防水设置能够满足设计要求。
3钢桥面ERS树脂沥青组合铺装防水粘结技术
树脂沥青组合(ERS)体系是EBCL防水粘结层+ RA05树脂沥青混凝土+SMA13沥青混凝土的简称[12]。该铺装技术由中国自主研发,并在实践中反复进行技术提升,目前已发展相对成熟。该铺装技术以改善正交异形板桥面系刚度为目的,其防水粘结层采用树脂撒布石屑(EBCL),即使用树脂沥青作为底涂层, 其上撒布等粒径碎石以增加铺装层与桥面钢板间的抗剪性能,EBCL上再涂刷一层树脂沥青粘结剂以提高层间防水和粘结性能,其铺装体系防水粘结层设置见图7。
和普通环氧树脂防水粘结体系不同的是,ERS铺装采用冷拌方式进行施工。由于RA05胶结料用量达9%,且孔隙率较小(0%~2%),同样起到较好的防水效果。
4钢桥面灌注式环氧树脂混凝土铺装防水粘结技术
灌注式环氧树脂混凝土,综合了环氧沥青混凝土高强耐久性和浇注式沥青混凝土孔隙率低、防水性能强的特点,目前主要用于一些桥面铺装维修工程和钢混结合段铺装工程,如永川长江大桥和赣江公路大桥。灌注式环氧树脂混凝土采用了大孔隙骨架结构, 然后灌注环氧树脂,防水粘结采用甲基丙烯酸甲酯树脂(MMA)防水粘结体系。其铺装体系防水粘结层设置见图8。
灌注式环氧树脂混凝土具备浇注式沥青混凝土孔隙率较小的特点,能够起到良好的防水作用。MMA防水粘结体系本身具有较大的厚度和优良的防水能力,而环氧树脂粘结层起到粘结上、下铺装层作用的同时,也能够起到封水作用,因此这类铺装体系防水粘结层的设置能够满足防水设计要求。
5结论
非传统钢桥面铺装技术一般以桥面系补强、表面抗滑、降低荷载以及桥面铺装维修为目的,其防水粘结层设置除满足常规要求外,还须满足特定条件下的性能要求。这些钢桥面铺装技术大多采用聚合物树脂类材料(特别是环氧树脂)作为防水粘结层,并与铺装层共同组成完善的防水体系。
环氧树脂类材料强度高,具有憎水性,是经过长时间和大量工程检验的优良防水材料。但是环氧树脂类材料施工时对界面水分极其敏感,容易导致粘结强度不足而出现脱层和裂缝。在实际工程中,除应确保界面干净、干燥、所撒布的碎石不含水分之外,还应在材料固化强度不受影响的前提下,提高环氧树脂用量,以形成较厚的防水层,提高防水可靠性。
摘要：非传统钢桥面铺装体系,是针对特定交通条件的桥面铺装设计,其防水粘结层的设置必须同时满足常规和特定情况下的技术要求。本文对中外非传统钢桥面铺装体系进行了阐述,总结了各体系防水粘结层的所属类型、技术特征和设置的合理性,并对实际工程中环氧树脂的用量提出了建议。
防水体系 篇4
1 实验部分
1.1 原材料
HDPE:5000S, 大庆石化;阻燃剂纳米氢氧化镁 (MH) 、微胶囊红磷 (MRP) 、有机硅:均为市售工业品。
1.2 仪器设备
双螺杆挤出机:TSE-40, 南京海思挤出设备有限公司;注塑机:CJ80M3V, 震德塑料机械有限公司;万能拉力试验机:CMT4204, 上海华龙测试仪器有限公司;水平-垂直燃烧试验仪:SH5300, 广州信禾电子仪器设备有限公司;氧指数测定仪:JF-3, 南京江宁分析仪器有限公司。
1.3 阻燃改性HDPE防水片材的制备
将阻燃剂、HDPE以及各种助剂按设计好的配方混匀, 通过双螺杆挤出机进行挤出造粒, 再经注塑得到阻燃改性HDPE防水片材样品。
1.4 阻燃改性HDPE防水片材的性能测试
由于现阶段有关防水材料的标准规范中, 既没有对防水材料应达到某种阻燃性能作出规定, 也没有检测其燃烧性能的试验方法, 故按GB/T 2406.1—2008《塑料用氧指数法测定燃烧行为第1部分:导则》对HDPE防水片材进行氧指数测试, 按GB/T 2408—2008《塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法》对HDPE防水片材进行垂直燃烧试验。按GB/T1040.1—2006《塑料拉伸性能的测定第1部分:总则》对HDPE防水片材进行力学性能测试。
2 结果与讨论
2.1 不同阻燃体系对阻燃改性HDPE防水片材燃烧性能的影响
表1是不同阻燃体系对阻燃改性HDPE防水片材燃烧性能的影响。图1是不同阻燃体系对阻燃改性HDPE防水片材氧指数的影响。从表1可以看出, 阻燃剂MH的加入, 改善了HDPE防水片材的阻燃性能, 当其添加量达到50%时, HDPE防水片材的垂直燃烧等级达到FV-0级, 具有良好的阻燃性能;同时, 从图1可以看出, 随着阻燃剂MH添加量的增加, HDPE防水片材的氧指数增大, 当添加量达到50%时, 氧指数达到了26%。为减少阻燃改性HDPE防水片材中阻燃剂的添加量, 对阻燃剂MH进行协同阻燃处理, 添加协效阻燃剂MRP, 由表1可知, 当两者的添加总量达到30%时, HDPE防水片材的垂直燃烧等级达到FV-0级;同时, 由图1可知, 阻燃改性HDPE防水片材的氧指数随该复配阻燃剂添加量的增加而增大, 当两者的添加总量达到50%时, HDPE防水片材的氧指数达到了27%, 达到难燃材料的级别, 上述结果说明MH+MRP复配体系的阻燃效果较单独采用MH要好, 但要达到良好的阻燃效果, 该复配阻燃体系的添加量依然较大。为此, 对阻燃体系作进一步处理, 再加入协效阻燃剂有机硅, 制成MH+MRP+有机硅复配阻燃体系, 当其添加量为20%时, HDPE防水片材的垂直燃烧等级就达到了FV-0级;由图1可知, 阻燃改性HDPE防水片材的氧指数也随该复配阻燃剂添加量的增加而增大, 当添加量达到40%时, HDPE防水片材的氧指数就达到了27%, 说明该复配体系的阻燃效果较MH+MRP复配体系好, 但要获得更好的阻燃效果, MH+MRP+有机硅复配阻燃剂的添加量还是比较大。
注:氧指数<22%属于易燃材料;22%<氧指数<27%属于可燃材料;氧指数>27%属于难燃材料。
2.2 不同阻燃体系对阻燃改性HDPE防水片材力学性能的影响
2.2.1 拉伸强度
图2是不同阻燃体系对阻燃改性HDPE防水片材拉伸性能的影响。从图2可以看出, 3种不同阻燃体系对拉伸强度的影响趋势是一致的, 当阻燃剂的添加量增加到10%时, HDPE防水片材的拉伸强度变化很小;之后, 随着阻燃剂添加量的增加, HDPE防水片材的拉伸强度也随之增大, 当添加量达到20%时, HDPE防水片材的拉伸强度达到最大值;接下来, 随着阻燃剂添加量的增加, HDPE防水片材的拉伸强度又开始逐渐减小。这是因为:在3种阻燃体系中, MH的添加量要比协效剂多, 因此, 阻燃改性HDPE防水片材的拉伸性能主要受MH添加量的影响, 当其添加量较小时, 对拉伸强度起的作用不是很大;适量MH的加入可以较好地分散在HDPE防水片材中, 对材料起到刚性粒子增强的作用;当过量的MH加入后, 由于MH表面含有大量的酸性亲水基团羟基, 易形成团聚体, 致使其与HDPE的相容性变差, 粒子间发生团聚形成大的粒子, 使得拉伸强度急剧下降。但当阻燃剂的添加量在0~40%之间时, HDPE防水片材的拉伸强度均满足防水卷材对拉伸强度不小于16 MPa的要求。
2.2.2 断裂伸长率
图3是不同阻燃体系对阻燃改性HDPE防水片材断裂伸长率的影响。从图3可以看出, 3种不同的阻燃体系对HDPE防水片材断裂伸长率的影响趋势是一致的, 随着阻燃剂添加量的增加, 断裂伸长率随之减小。在本研究范围内, 只有阻燃剂的添加量小于10%时, HDPE防水片材的断裂伸长率才能满足防水卷材对断裂伸长率不小于550%的要求。
3 结论
MH、MH+MRP、MH+MRP+有机硅3种阻燃体系均能明显改善HDPE防水片材的阻燃性能, 并且, 随着阻燃剂添加量的增加, HDPE防水片材的阻燃性能得到了提升。但是, 阻燃剂的加入会导致HDPE防水片材力学性能的下降, 在本研究范围内, 阻燃改性HDPE防水片材的拉伸强度均能满足防水卷材对拉伸强度的要求, 但不能满足防水卷材对断裂伸长率的要求。由于复配阻燃剂的添加量和其与HDPE的相容性是影响防水片材力学性能的主要因素, 因此, 选择添加更有效的协效阻燃剂以减小复配阻燃剂的添加量和对HDPE表面进行改性以改善片材的力学性能是后续研究需要解决的关键问题。
参考文献
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[8]杨志骅.聚乙烯无卤阻燃研究进展[J].工程塑料应用, 2011, 39 (7) :96-99.
防水体系 篇5
具有良好防水性能的外保护层是保持外墙外保温体系保温隔热效果以及系统长期使用性能的保证。外饰面层提供一定的保护,但更多地起装饰作用,外墙外保温体系的防水主要由抹面层承担,因此抹面胶浆的防水能力至关重要。
外墙外保温体系的防水和普通意义上的防水(如地下室防水、厕浴间防水等)概念不一样。普通意义上的防水强调防水层的防水能力,而外墙外保温体系的防水具有三个特点:基材为各种保温材料,保温材料的线膨胀系数和混凝土有很大差异,要求抹面层的抗裂性能优良;抹面层要能够阻止雨水和雪融水进入内部;抹面层要可以“自由呼吸”,保证湿气透过。
国家标准《模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温体系》(征求意见稿)规定,抹面胶浆由水泥基或其他无机胶凝材料、高分子聚合物和填料等材料组成,产品有两种形式,一种是单组分干混砂浆,另一种是双组分砂浆。本文仅涉及双组分形式,探索聚合物乳液及各种助剂对抹面层防水能力和透气性能的作用,平衡抹面胶浆在防水和透气两方面的性能。
1 试验
1.1 试验用品
试验中,采用冀东42.5 MPa普通硅酸盐水泥、80～140目石英砂、黏度为40 Pa·s的纤维素醚(北京兴美亚化工公司提供),选择了两种憎水性添加剂和三种消泡剂(上海通洋化工公司和北京海川公司提供),聚苯板的表观密度为19 kg/m3。本试验所用乳液见表1。
1.2 基础配方
利用各种乳液,并改变助剂(消泡剂、憎水剂)制备浆料,其基本配方见表2。
应用时,将浆料和42.5 MPa普通硅酸盐水泥按1∶1(质量比)混合,适当加水调节施工性。
1.3 测试方法
各项性能测试方法均参照国标征求意见稿《模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温体系》的规定。
不透水性:记录从开始浸水至最初发现水分透过抹面胶浆层所经历的时间,达到2 h后没有水渗透为合格;若有水渗透,则记录砂浆表面湿透的面积比例。
测试抗冲击性能时,试件表面冲击点周围出现3mm长的细小裂纹视为冲击点破坏。冲击势能小于7.0 J时,用0.5 kg的钢球测量;冲击势能大于7.0 J时,用1.0 kg的钢球测量,直至有一个最为接近实际的值。将同样的试件浸水7 d,标准条件下养护7 d后再次测试抗冲击性。
吸水量试验测试1 h、24 h和72 h的吸水量。
2 结果与讨论
2.1 乳液用量对抹面胶浆性能的影响
选择乳液A做基础乳液,乳液A的用量不同,抹面胶浆的性能有很大差异,见表3。
注1):1 000 g抹面胶浆浆料中乳液A的用量
普通水泥砂浆是一种多相非均质体系,内部存在着大量的孔隙和毛细孔道,遇水产生吸水或渗透水。在水泥砂浆中加入聚合物乳液,会引起水泥砂浆性质发生一系列的变化,如粘结强度提高、柔韧性增加、密实度提高等。在聚合物乳液改性的水泥砂浆中,水泥水化和聚合物乳液成膜同时进行,最后聚合物乳液成膜,分布于连续的硬化水泥浆体中,聚合物涂膜或颗粒横跨水泥浆体硬化体的缺陷(或微裂纹),在受力时,成为富有弹性的“绞结构”,既分散了砂浆的应力集中,又增加了变形性。聚合物涂膜或颗粒可以填充水泥砂浆中的部分孔隙,特别是在成膜过程中使毛细孔和微裂纹堵塞,从而大大提高抹面胶浆的抗裂性、抗渗性,但是同时会降低其水蒸气透过性。
试验结果显示,双组分抹面胶浆的不透水性合格,而且远远超过国家标准的要求,充分显示了聚合物乳液对水泥砂浆的改善作用。而乳液的加入极大改进了抹面胶浆的柔韧性,表现在砂浆层的抗冲击性能得到提高。虽然不透水性合格,但是抹面胶浆的吸水量却大大超过了预期,乳液用量大时,聚合物涂膜多,涂膜的吸水能力增强。
综合考虑,聚合物乳液在抹面胶浆中的用量以9%比较适宜。
2.2 憎水剂的种类和用量对抹面胶浆性能的影响
外墙外保温体系的渗漏仅仅是雨水或雪融水产生的作用,雨水作用是间歇的,时间短,且压力小(在10级大风的条件下,对墙面产生的压力约为0.5kPa);有些外墙立面虽形态复杂,但是几乎不积水。因此在风吹日晒的条件下,抹面胶浆层不开裂即可起到防水作用,聚合物改性水泥砂浆能够满足外墙外保温体系的防水要求。
夏季气候潮湿,空气中的潮气会被抹面胶浆吸收,外部水会透过窗户、女儿墙、预留管道口等进入外墙外保温体系中。侵入水或结露造成的潮气必须得到释放,否则易形成霉菌,加速建筑物老化,降低粘结界面层的分子间力,诱发抹面胶浆层软化、空鼓甚至脱落,从而造成安全和环境问题。若增加聚合物乳液用量,抹面胶浆层的致密性好,防水能力提高,但透气性差;聚合物乳液用量少,抹面胶浆层的透水性增加,防水能力下降。在聚合物乳液用量一定的条件下,为了增加抹面胶浆层的防水能力,减少抹面胶浆层的吸水率,向抹面胶浆中加入一些憎水剂,降低抹面胶浆层毛细孔壁的表面张力,使抹面胶浆层表面憎水,大幅度降低抹面胶浆层对水的吸收(表4)。
注1):每1 000 g抹面胶浆浆料中憎水剂的用量
憎水剂的加入改变了抹面胶浆毛细孔的憎水性,极大改进了抹面胶浆层的吸潮性能。由于毛细孔未被封闭,对其水蒸气透过率没有明显的影响。憎水剂的加入仅仅改变抹面胶浆层表面的表面张力,不能阻挡大于水的表面张力的压力水,从理论上讲对抹面胶浆层的抗渗值没有积极作用。
2.3 消泡剂的选择对抹面胶浆性能的影响
选用市场上常用的弹性乳液用消泡剂N1、N2和N3,消泡剂种类对抹面胶浆性能的影响见表5。
注:消泡剂用量为占抹面胶浆浆料质量的0.2%
水渗透到抹面胶浆层一定深度所需的时间与砂浆中毛细孔的半径成反比。合适的消泡剂将减少抹面胶浆层中的气孔,使抹面胶浆层更加致密,毛细孔道减少,从而改善其不透水性。试验显示,消泡剂的种类和用量很重要,有些消泡剂不适于本试验的抹面胶浆体系,反而起到稳泡剂的作用;即使种类正确的消泡剂,用量大仍会有副作用(表6)。
注1):消泡剂用量为占抹面胶浆浆料的质量百分比
2.4 抹面胶浆层厚度对防水性能的影响
抹面胶浆层的防水性能主要靠自身的密实度和施工厚度来决定。单位时间内,抹面胶浆层的厚度越大,水的渗透量越小。外墙外保温体系的抗冲击性是衡量外墙外保温体系在使用过程中抵抗外来物冲击而保持完好的一项指标。抹面胶浆层的厚度大,抗冲击能力强,抹面层受外力作用产生裂纹的几率小,因此能减少渗漏机会。为有效防止开裂,需要选择合格的网格布,并控制抹面胶浆层的厚度及网格布在抹面胶浆层中的位置。《模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温体系》规定,外墙外保温体系的水蒸气湿流密度不小于0.85 g/(m2·h)。一般来讲,外层的水蒸气湿流密度要比内层高,由于叠合作用,要求体系中的每一层组成材料的水蒸气湿流密度要远远大于0.85 g/(m2·h),这样体系中的水蒸气才能畅通无阻地排出。表7是抹面胶浆层的厚度对其防水性能的影响。
2.5 不同乳液对抹面胶浆性能的影响
选用市场上常用于外墙外保温体系的抹面胶浆用乳液做平行试验,以便进行性能比较,结果见表8。
从试验结果看,苯丙乳液适于外墙外保温体系抹面胶浆的制备,其综合性能优异,而纯丙乳液吸水率大,易于吸潮,尤其是透水性差。虽然VAE乳液用于外墙外保温体系抹面胶浆具有开放时间长、施工性能好的优点,但是VAE类乳液制备的砂浆吸水能力偏高,防水性能差,尤其是耐水性较差,如浸水处理后的拉伸强度保持率低。
3 结论
外墙外保温体系在我国应用越来越广泛,因此对影响抹面胶浆防水性能的因素进行探讨,具有现实意义。试验结果证实:
1)在抹面胶浆中加入聚合物乳液,可改善粘结强度、防水性、柔韧性等性能。对于外墙外保温的抹面胶浆,使用聚合物乳液制备双组分砂浆是提高系统抗裂能力的一个重要技术手段。聚合物乳液的用量应根据不同的使用方法通过试验验证加以确定。
2)憎水剂的加入降低了抹面胶浆毛细孔的表面张力,不影响抹面层的透气能力,能降低抹面层的吸潮能力,提高其防水性能。
注:拉伸粘结强度测试时,浸水处理试验破坏形式为A、C、D、F为100%EPS破坏,B为70%EPS破坏,E为40%EPS破坏
3)合适的消泡剂会消除或减少抹面胶浆中的气泡,降低毛细孔通道的大小及连通,增加抹面胶浆的密实度,有利于抹面层防水能力的提高。
4)抹面胶浆层的厚度增加将提供更好的抗冲击性,增强抹面胶浆层的防水性能。
5)原则上许多聚合物乳液可用于制备外墙外保温体系的双组分抹面胶浆,从试验结果看聚合物乳液A最为合适。
摘要：探索了影响外墙外保温体系中抹面胶浆防水性能的因素,如聚合物乳液的种类和用量、憎水剂、消泡剂及施工厚度等;对抹面胶浆的配方进行优化,改善其防水性能。
防水体系 篇6
随着经济社会的发展, 土地资源日益匮乏, 人们越来越重视利用地下进行发展, 如地下铁路、地下商场、地下停车场等各种地下建筑物。这些地下建筑物都有一个共同特点:即地下工程防水。地下工程防水主要是防止地下水位对建筑物经常性浸蚀渗透作用, 其施工质量的好坏, 直接关系着建筑物的使用寿命和使用条件, 一般情况下地下工程防水分为两类:①混凝土结构自防水;②附加防水层防水。
1 自防水混凝土防水原理
(1) 高抗渗能力。混凝土是非匀质材料, 它是通过孔隙和裂缝进行渗水, 调整其配合比, 抑制了孔隙的形成, 切断了混凝土渗水通道, 从而提高了混凝土的密实度和抗渗性能。
(2) 掺外加剂的防水混凝土在混凝土中加入外加剂后, 减少了凝土的结构缺陷, 使其结构密实, 从而达到防水的目的。
2 防水混凝土原材料的质量控制
(1) 水泥。水泥质量必须符合国家现行规范标准的规定, 标号不低于32.5级, 不得使用过期或受潮结块的水泥。
(2) 砂、石。防水混凝土用砂石除应符合质量标准的规定外, 还应符合下列规定:石子最大粒径不宜大于40 mm, 所含泥土不得呈块状或包裹石子表面, 含泥量控制在1%内, 砂宜用中砂。
(3) 水。水要采用净化水, 施工前对采用水进行检验, 不合格者严禁使用。当采用其它水源时, 水质应符合国家现行标准规规范的规定。
(4) 混凝土中掺用外加剂时, 其质量应符合国家现行标准《混凝土外加剂》GB8076等和有关环境保护的规定。
3 混凝土的搅拌
防水混凝土严格要求使用机械搅拌, 搅拌时间不应少于2分钟。搅拌前要将试验室提供的配合比在考虑砂、石含水率后换算为施工配合比及每盘用量。对于混凝土所使用的各种原材料都要采用计量器具计量, 不能随意乱加。拌制混凝土时, 上料按照一定的顺序, 不能随便投料。对于掺外加剂的混凝土, 其外加剂应用拌和水均匀稀释, 不得直接投入, 其搅拌时间可延长至3分钟。防水剂的添加由专人操作。
4 混凝土的浇筑
(1) 底板混凝土应连续浇灌, 不得留有施工缝, 除了采用插入式振捣器振捣外, 底板表面尚须用平板振捣器振捣密实。所有钢筋一律用水泥砂浆垫块支垫, 保证钢筋不外露。
(2) 地下墙体, 当混凝土自由下落高度大于2 m或在竖向结构中浇筑高度超过3 m时, 应采用溜槽或溜管下料以防止发生离析现象, 并在底部填以50～100厚的与混凝土成份相同的水泥砂浆, 且混凝土的水灰比和坍落度, 随浇筑高度的上升, 根据现场情况递减。对于分层浇筑, 则要分层振捣密实, 在前层混凝土凝结前, 将次层混凝土浇筑完毕, 以保证混凝土的密实性和整体性, 分层的厚度应使混凝土振捣密实为原则。
5 特殊部位的处理
(1) 底板不得留有施工缝。墙体一般只允许留设水平施工缝, 其位置不应留在剪力或弯矩最大处或与侧壁交接处, 一般宜留在高出底板上表面200 mm的墙壁上。对于施工缝除了可以采用企口施工缝外, 还可以采用金属止水片或膨胀止水条。对于膨胀止水条, 在混凝土浇筑前严禁与水接触, 以免泡水膨胀而失效。
分层浇筑时, 上层混凝土振捣时要将插入式振捣器插入先浇筑的混凝土表层50～100 mm, 使分层所浇混凝土不存在“结合面”。振捣器的抽出速度不能太快, 避免混凝土中留有因振捣所产生的汽泡存在。浇筑上层混凝土时为了避免混凝土振捣后表面积水产生裂缝, 采用表面吸水多次抹压的方法, 即采用刮杠将表面积水集中吸排, 再经过2～3次木抹抹压, 保证了混凝土表面没有干裂。
为了接缝严密, 在继续浇筑混凝土前, 应待已浇筑的混凝土达到1.2N/mm2强度后, 清除施工缝表面的水泥薄膜和松动石子或软弱混凝土层, 经湿润、冲冼干净, 再抹水泥浆或与混凝土成份相同的水泥砂浆一层, 然后再浇筑混凝土, 细致振捣密实, 使新旧混凝土结合紧密, 从而防止了混凝土的渗水。
(2) 防水混凝土结构施工时, 固定模板用的铁丝或螺栓, 不宜穿过防水混凝土结构, 若固定模板用的螺栓必须穿过防水混凝土结构时, 应在螺栓或套管上加焊止水环, 止水环必须满焊, 环数应符合设计要求。拆模后螺栓留在混凝土内, 外露螺栓的根部, 剔除20 mm的深缺口, 用气焊烧断螺栓, 再用防水砂浆将缺口堵抹严实。
现举例说明螺栓选择:某一施工单位在浇筑地下室混凝土墙, 墙高4.5 m, 施工时, 温度为20 ℃, 混凝土坍落度为50 mm, 浇筑速度为6 m/h, 掺有缓凝剂, 螺栓分布水平间距为400 mm, 竖向间距为500 mm, 试选择合适的固定模板用的螺栓。
(3) 模板侧压力的计算。
1) 新浇混凝土对模板的侧面压力:
P=0.4+150/ (T+30) ×Ks×Kw×V1/3
P=2.5H
(以上取小值)
式中 P—新浇混凝土的最大侧压力, (T/m2) ;
V—混凝土的浇筑速度, (m/h) ;
T—混凝土的温度, (℃) ;
H—混凝土侧压力计算位置处到新浇混凝土顶面的总高度, (m) ;
Kw—外加剂影响修正系数。不掺外加剂时取1;掺有缓凝作用的外加剂时取1.2;
Ks—混凝土坍落度影响修正系数。当混凝土坍落度小于3 mm时取0.85, 5～9 cm时取1;11～15 cm时取1.15。
T=20℃ Ks=1 Kw=1.2
V=6m/h
P1=0.4+150/ (20+30) ×1×1.2×61/3
=0.4+6.542
=6.942T/m
=6.942kg/m2
P2=2.5×4.5=11.25T/m2
=11250kg/m2
取最小值P1=6942kg/m2
2) 倾到混凝土时产生的侧压力:
p3=400kg/m2
则模板侧压力:
P总=6942+400=7342kg/m2
混凝土侧压力计算分布图形如下图1所示:
螺杆选择:水平间距400 mm, 竖向间距500 mm, 单杆受力为:P=7342×0.9×0.5=3303.9kg
42×3.14×R2≥3303.9
R≥5.01
则选用Φ12螺杆按分布要求即可满足。
6 施工注意事项及成品保护
(1) 把好原材料质量关, 确保混凝土质量。
(2) 加强混凝土配合比计量工作, 根据现场砂石含水率, 换算施工配合比, 及时地检查混凝土的坍落度。
(3) 制定实行产品保护制度, 防止意外事故破坏成品, 而导致渗漏。
(4) 混凝土施工完后, 尽快回填土方, 防止外墙受温度变化而干缩裂缝, 导致渗漏。
摘要：防水混凝土结构除了使其构造设计、材料选择合理之外, 更重要的是施工质量, 施工中每一个环节都直接影响着结构防水质量, 必须严格控制。本文针对地下防水工程的施工方法和质量控制进行了论述, 为保证地下防水工程的施工质量提供了依据。
关键词：地下防水,自防水,混凝土
参考文献
[1]GB50208-2002, 地下防水工程质量验收规范[S].
[2]沈春林, 詹富民.防水工程实例手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2002.
防水体系 篇7
关键词：桥面铺装,同步碎石防水粘结层,性能评价,原材料,施工工艺
1 概述
桥面铺装对于水泥混凝土桥面有着十分重要的保护作用,但人们对其尚未引起足够的重视,甚至出现了桥面铺装使用不久便严重损坏的情况。经研究,损坏的原因主要有2种:一是由于铺装层与桥面之间的粘结力不足,在行车荷载的作用下产生相对滑移,导致铺装层出现推移、裂缝;二是桥面防水功能较差,雨水通过空隙与裂缝渗入桥面,冲刷混凝土,腐蚀钢筋,导致水泥混凝土侵蚀与风化,从而影响混凝土桥面板的耐久性[1]。因此,桥面铺装中防水结构层的设置就显得非常重要。
目前,我国常用的防水粘结层材料包括涂膜类与卷材类,但两者易老化、防水效果较差的缺点导致防水粘结层过早地出现损坏。为解决桥面防水粘结层出现的问题,同步碎石封层是一种可行的研究方案。从以往应用于路面的情况来看,同步碎石封层优点如下:(1)良好的防水性;(2)较高的防滑性;(3)良好的耐磨性及耐久性;(4)造价低、工艺简单。
同步碎石封层施工完成后,一方面能有效地提高桥面防水功效,另一方面碎石“钉入”沥青混合料中,使碎石封层与沥青面层有效地结合成一整体,提高了桥面各层材料的层间抗剪强度,改善了沥青面层的受力状况,有效减少桥面铺装的裂缝产生。
江西某高速公路总长153 km,其中桥梁长度约占全线总长的20%。其地处亚热带高压地区,全年雨量十分充沛。夏季炎热潮湿,常有暴雨天气;冬季阴冷多雨,且时有冰冻。根据该地区已有高速的桥面防水处理情况来看,传统的涂膜类及卷材类防水处理效果较差。因此,本文开展同步碎石防水粘结层在水泥混凝土桥面铺装体系中的应用研究。
2 原材料技术标准
2.1 集料
为更好地发挥碎石在铺装层中的衔接作用,同步碎石防水粘结层选用单一粒径的灰绿岩碎石,由反击破碎得到,粒径范围为9.5~13.2 mm,且要求集料必须经过水洗,洁净、无风化、无杂质,与沥青有良好的粘结能力。选用单一粒径的优点在于[2,3]:①矿料间隙率大,能有更多的空间让结合料填充,且有利于集料与沥青的牢固粘结;②单一粒径的碎石封层中,碎石之间可以形成连通排水渠道,有利于排水。本工程所用集料的试验结果及技术要求如表1、表2所示。从试验结果可以看出,所采用的集料满足要求。
2.2 沥青
本工程采用SBS改性沥青作为胶结料,其各项性能指标要求及试验结果如表3所示,从表中可以看出,沥青胶结料各项性能指标均满足技术标准要求。
3 同步碎石防水粘结层性能试验
为了更深入了解同步碎石防水粘结层性能特征,采用室内试验对同步碎石防水粘结层和涂抹类桥面专用防水粘结层(FYT)透水、剪切强度、拉拔强度、抗水损坏等相关性能进行对比评价。试验中各类材料的用量如表4所示[4]。
3.1 透水性能
防水粘结层的透水性能是保证桥面铺装体系抗水损害性能的关键指标。本文采用高压渗水试验对2种防水粘结层进行渗水性能评价。试验结果表明,2种桥面防水粘结层均不透水,由此可知,同步碎石防水粘结层封水性能较好。
3.2 剪切强度试验
为了科学模拟现场施工过程,本文采用剪切试验的成型方法对2种防水粘结层进行强度评价。在试验过程中,设定的试验剪切角度为45°,加载速度10 mm/min,试验结果如图1所示。从图中可知,在60℃的状态下FYT剪切强度较同步碎石防水粘结层相对略高,在此20~40℃温度区间内,2种防水粘结层表现出较好的抗剪切性能。
3.3 拉拔强度试验
拉拔强度试验试件成型方法与剪切试验相同,试验结果如图2所示。从图中可以看出,同步碎石防水粘结层拉拔强度要优于FYT,在后期使用过程中,可有效降低桥面整体铺装产生推移的概率。
3.4 抗水损害性能
考虑到桥面铺装体系在运营过程中必然会受到雨水的浸泡和冻融循环,本文采用冻融循环后的剪切强度试验评价2种防水粘结层的抗水损害性能。
在试验过程中,将成型试件放入-18℃环境下冰冻24 h,然后在20℃恒温水浴中解冻16 h,再进行20℃的剪切强度试验,结果如图3所示。试验结果可知,同步碎石防水粘结层在经过冻融作用后仍具有较好的抗剪强度,相比于FTY而言,抗水损害性能更好。
4 施工工艺[5,6,7]
4.1 施工准备
(1)桥面应尽量修理整平,对于浮浆、松散处进行抛丸处理,且需满足露骨率及构造深度要求;对于泥土、灰尘等污染用高压水清洗;对于油污染用苏打水进行清除,确保桥面干净清洁;
(2)摊铺前先将碎石经沥青拌和楼除尘后进行沥青预裹覆处理,沥青用量为碎石质量的0.3%~0.5%;
(3)同步碎石封层洒布车将沥青加热至175~185℃,以保证沥青具有良好的流动性,满足均匀喷洒的效果。
4.2 机械设备
同步碎石封层施工所需设备如表5所示。
4.3 摊铺
摊铺时,指挥驾驶员沿预先设置的控制线起步,确保改性沥青均匀喷出,同时均匀撒布碎石。同步碎石封层洒布车的速度控制在5 km/h左右,并保持匀速行驶,以保证石料和粘结料两者的撒布率。其中,改性沥青洒布量为1.2~1.5 kg/m2,碎石洒布量为6~8 kg/m2,碎石覆盖率控制在60%~80%,改性沥青喷洒后形成均匀、厚度基本相等的沥青膜。
另外,洒布改性沥青时,对沿线路缘石等外露结构采取有效遮盖措施,防止改性沥青对这些部位造成污染。洒布中间路幅时,保持右侧沥青喷洒宽度比石料的喷洒宽度宽8~10 mm左右。在铺洒施工时安排专人对沥青洒布过程和效果进行检查,及时找出沥青洒布空白。对边角及空白沥青洒布不到位处采用人工补洒,对于集料局部铺洒不均匀部位,安排专人进行分撒处理。
4.4 碾压
同步防水层一次完成后用胶轮压路机碾压2~3遍,碾压速度保持在4.5 km/h左右,每次碾压重叠1/3轮宽。碾压顺序由路肩侧到中分带侧依次碾压,确保有效压实宽度;为避免改性沥青出现粘轮情况,压路机轮胎可洒少量水,并在热沥青降温前完成碾压工序。同步碎石防水层初次碾压的温度不得低于110℃。碾压成型的同步碎石防水粘结层铺面效果如图4所示。
4.5 施工质量控制[8]
(1)施工过程中,施工人员必须穿工作鞋(严格与场外鞋分开),同时禁止在施工场面丢弃杂物,污染桥面;
(2)施工前应在相邻通车桥面上以及桥两头200 m长度内吹尘和洒水保湿,避免桥面污染;
(3)摊铺过程中发现有油带时,应及时关闭喷嘴和料门,同时,检查喷嘴的压力是否符合要求,料门是否被石料堵塞;当发现有局部泛油时,应在泛油处补撒规格相同的石料,并人工扫匀。当有过多的浮动石料时,应及时扫出路面,但不得扰动破坏已粘着在位的石料;
(4)对于施工缝及构造物两端的连接处的处理应仔细操作,使接缝紧密平顺;
(5)碾压时,严格控制压路机碾压速度,严禁由于碾压速度过快造成同步封层出现翘皮、推移。
5 结论
在同步碎石防水粘结层中,碎石所起到的“钉子作用”能够很好地将沥青结合料与同步碎石封层牢固粘结成为一个整体,大大提高了层间抗剪切能力,强大的结合作用又大幅度提高了桥面的防水粘结能力。同时,同步碎石防水粘结层可以有效地吸收铺装层和桥面板之间部分相对位移,从而减小铺装层内的应力,起到很好的应力吸收作用。另外,由于同步碎石防水粘结层具有成本低、施工方便等特点,在水泥混凝土桥面铺装防水体系中具有广阔应用前景。
参考文献
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[2]董涛,那英男,那英林.同步碎石封层技术的应用[J].道路与交通工程,2011,39(1):38-40.
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[7]张裔佳,沈迪.同步碎石封层关键技术研究[J].公路工程与运输,2009,190(3):160-162.