桥面铺装防水粘结层分析
2012-08-15刘杰胜李东来蔡振刚何益平
刘杰胜,李东来,蔡振刚,何益平
(1.武汉工业学院 土木工程与建筑学院,武汉430023;2.中建商品混凝土公司新型建材厂,武汉430205)
1 概述
随着交通建设的发展,桥面铺装已成为世界关注的技术难题。桥面铺装问题近年来在我国受到了普遍重视,但仍不能满足实际生产的需要。桥面铺装也出现了各种病害。桥面防水层设置的主要目的是提高桥梁的耐久性和整体性,作用主要表现在层间防水与粘结过渡[1]。它将桥面板与铺装层连结为一个整体,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[2]。
调查发现,防水粘结层破坏或脱落导致水分的渗入,造成桥面铺装破坏及腐蚀桥面板,究其原因是由于铺装层与桥面板层间结合面粘结力差,抗水平剪切能力较弱,在水平方向上产生相对位移发生剪切破坏,产生桥面推移、拥包等病害[3]。因此,开展桥面防水粘结层研究对提高桥梁服役质量和延长桥梁使用寿命具有重要意义。
2 防水粘结层材料种类
目前,应用于桥面铺装层中的粘结材料主要有3类:①高分子聚合物类,如氯丁胶乳沥青、橡胶沥青、环氧树脂、SBS改性沥青等;②沥青基类,如再生橡胶沥青、乳化沥青等;③卷材类,如聚合物沥青防水卷材、沥青热熔卷材、玛蹄酯等。
2.1 高分子聚合物类
目前高分子聚合物防水材料用于桥面防水粘结层的主要有环氧胶乳、聚氨酯弹性防水涂料和丙烯防水涂料。其中,环氧胶乳防水涂料是环氧树脂乳液和氯丁胶乳的混合体。聚氨酯弹性防水涂料是以聚氨酯为主体配合其他材料,由甲乙两种组合而成,固化而成的富有弹性的橡胶防水层。丙烯防水涂料是以改性丙烯酸酯多元聚合物为基料,添加各种助剂及填充料构成的高性能单组份涂膜材料,可在潮湿地面施工,有一定的透气性[4]。
2.2 沥青基类
针对不同的桥面,沥青基防水粘结材料种类也不同。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(松香)和各种聚合物(PVA、PE、SBS、MAC、SBR)等组成。溶剂型粘结材料由乳化沥青和可溶性橡胶沥青。热固性粘结材料主要是指环氧树脂,将环氧树脂加入沥青中,经与固化剂反应,形成固化物。
水泥混凝土桥面铺装防水粘结层使用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。其中,水乳沥青类、热融沥青类和封层类使用较多[5]。水乳和热熔沥青是目前使用较多的一类桥面铺装防水粘结层材料。水乳型沥青如乳化沥青、改性乳化沥青及可溶性橡胶沥青。热熔沥青包括沥青及各种改性沥青等。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。
2.3 卷材类
卷材类防水粘结材料是指由工厂预制生产成型的材料,使用时被粘到桥面板上形成连续的防水层。主要种类有APP卷材、聚合物沥青防水卷材、沥青热熔卷材、砂胶玛蹄酯等。
3 防水粘结层施工工艺
交通部JTJ 014—97《公路沥青路面设计规范》指出:防水层有3种类型:①撒布薄层沥青或改性沥青,其上撒布一层砂,经碾压形成沥青涂胶下封层;②涂刷聚氨酯胶泥、环氧树脂、阳离子乳化沥青、氯丁胶乳等高分子聚合物涂胶;③铺装沥青或改性沥青防水卷材,以及浸渍沥青的无纺土工布。设计时应选用便于施工、坚固耐久、质量稳定的防水材料[6]。具体的防水粘结层施工工艺如下所示:
3.1 桥面板处理
对于水泥混凝土桥面凿毛处理后要保持桥面干净,要完全清除浮浆,做到桥面清洁,没有浮沉杂物。对于不平整的地方应先找平层,再进行拉毛处理,这样可以提高防水层与混凝土的抗剪切能力,增加二者之间的粘结力[7]。
3.2 铺设、喷洒施工
3.2.1 洒布、涂布施工
洒布施工主要适用于改性乳化沥青,一般采用专用的沥青洒布设备,既可控制洒布速度、油量,又可大面积地快速施工。涂布施工主要适用于涂膜类防水层的施工,将防水材料均匀涂布于基层找平层上。涂刷时应做到厚度适宜,涂布均匀,不得有流淌、堆积或漏涂现象[8]。
3.2.2 热喷涂施工
热喷涂施工一般用于沥青或改性沥青。喷撒前将改性沥青加热到180 ℃~185 ℃,以确保施工过程改性沥青的可喷撒性。喷撒要均匀,控量要准确,并保证粘结层在桥面上形成一个完整的表面层,且这种聚合物改性沥青材料的涂布一般为3层,防水粘结层厚度以平均1.0mm为宜。
3.2.3 铺设施工
铺设施工一般用于卷材类桥面防水粘结层施工。对于卷材类的施工,可根据不同的材料分别选用热熔施工工艺和冷贴施工工艺。采用热熔法铺设卷材时,先把卷材铺在预定的位置上,将卷材用火焰加热器加热熔融涂盖层,并黏贴固定在预定的基层表面上,滚铺时应排除卷材与基层间的空气,使之平展并粘结牢固,卷材的搭接缝部位以均匀地溢出沥青为宜。使用冷贴法施工时,应先喷洒粘层油,然后再铺设卷材[9]。
3.3 保护层施工
英国的TRRL(Transportation Research Laboratory)针对防水层施工后的渗漏、层间粘结力差及耐高温性能不足等病害,对英国所有通过质量认证的防水材料进行了系统的测试和研究,认为一般防水材料在热沥青混合料的高温和压路机的碾压作用下,极易产生损坏。因此,建议防水层应设置保护层。
日本采用沥青层+板状防水材料+橡胶沥青黏结剂;丹麦在喷沙处理过的桥面上涂环氧树脂做底涂层,铺设完全黏结于桥面的改性沥青防水卷材,然后依次铺筑1.5~2.0cm的开级配沥青混凝土保护层(可排除渗水)和4cm改性沥青混凝土黏结层及4cmAC或SMA磨耗层;法国一般用改性合成橡胶乳液做底涂层,高分子聚合物涂膜或卷材防水,2.2cm沥青碎石做保护层,在铺设7~10cm的沥青混凝土做面层;德国采用的形式与丹麦基本相同,但采用排气层以取代保护层[10]。
4 展望
桥面铺装防水粘结层的设计和施工是一个系统工程,控制好每一环节是粘结防水层性能可靠的保证。本文主要综合了国内外对桥面防水层的研究概况,介绍了桥面防水粘结层的材料使用情况和施工工艺。在将来的研究中,防水材料在施工过程中的损伤,新型高性能的防水材料和先进的施工工艺将是未来发展的趋势。
[1]温学明.SBS阳离子改性乳化沥青加石屑结构在彰龙高速公路桥面防水层中的应用[J].华东公路,2010(5):33-35.
[2]何伟.大跨径桥面铺装防水粘结层应用技术研究[J].山西建筑,2007,33(5):307-308.
[3]张宏炜.浅谈柔性涂膜类桥面防水粘结层施工[J].华东公路,2011(3):30-32.
[4]徐永新,周严.高粘度改性沥青桥面铺装防水粘结层研究[J].山西建筑,2011,37(1):92-93.
[5]龙海.混凝土桥面防水层技术综述[J].工程建设与设计,2010(7):114-117.
[6]张志祥,白琦峰.橡胶沥青结构性防水粘结层试验研究[J].石油沥青,2011,25(1):44-47.
[7]王军.桥面防水涂层施工技术研究[J].内蒙古公路与运输,2011(5):37-38
[8]刘黎萍,彭一川,邵静.混凝土桥面铺装粘结防水层材料关键性能研究[J].建筑材料学报,2010,13(1):48-51.
[9]罗杰.混凝土桥面柔性铺装结构的粘结防水层研究[J].公路工程,2010,35(4):22-25.
[10]杨育生,陈渊召,汪日灯,等.沥青混合料桥面铺装层间工作状态确定及新型防水粘结材料的研究,公路,2009(4):119-123.