三油两砂桥面防水粘结材料设计与实践

罗再军，肖国平

(1.湖南环达公路桥梁建设总公司，湖南 长沙 410004; 2.沪昆高速公路潭市互通工程建设项目部，湖南 湘潭 411400)

0 前言

湖南夏季高温炎热多雨，且持续时间长，冬季寒冷，气温变化大，在这种不利气候因素和车辆荷载的反复作用下，桥面防水粘结层会产生各种破坏引起桥面铺装层的早期损坏，如局部出现脱落、开裂等。对于大型与特大型桥梁一般都有专项的针对性的桥面铺装设计，而对于中小桥梁却重视不够。桥面防水粘结材料应具有较高的粘结性、抗剪切强度及优良的抗渗性、抗裂性和抗疲劳性，并具有良好的耐热、耐寒性能才能适应其使用要求。

1 “三油两砂”防水粘结层

桥面防水粘结层位于水泥混凝土桥面板与沥青混凝土面层之间，主要起防水和粘结作用，在防水的同时将桥面板和沥青面层紧紧结合在一起，使桥面铺装层形成整体，以改善和提高桥面铺装层的耐久性与使用性能［1］。

防水粘结材料主要分为卷材类、涂层类和结构性防水层等类型。卷材和涂层材料施工速度慢，粘结性能差，价格高，正逐渐被淘汰。近年新出现了:改性乳化沥青碎石粘结层、改性沥青同步碎石封层、“两油一料”［1］等防水粘结层。

本着施工方便，降低造价等需要，创新设计了一种新的防水粘结层:下层改性乳化沥青+下层石屑+中层改性乳化沥青+上层石屑+上层改性乳化沥青(以下简称:“三油两砂”)，能较好地适应中、小桥梁的桥面粘结层铺装，确保防水粘结层的施工质量。

1.1 “三油两砂”防水粘结层原材料技术要求

1.1.1 改性乳化沥青

为了施工方便，结合料采用粘层用的改性乳化沥青，其技术指标要求见表1。

1.1.2 集料

“三油两砂”用石屑为2.36～4.75 mm 的单粒径石灰石碎石，其技术指标要求见表2。

1.2 “三油两砂”防水粘结层材料用量

改性乳化沥青用量推荐值:下层0.6～0.8 kg/m2，中层 1.0～1.4 kg/m2，上层 0.4～0.6 kg/m2;碎石用量推荐值:下层碎石7～9 kg/m2，上层碎石4～6 kg/m2。

表2 石灰石集料技术要求

2 室内试验对比分析

桥面防水粘结层要求有一定的粘结强度、抗裂性能、耐热性能、不透水性能，粘结强度采用拉拔试验来确定，抗裂性能采用剪切强度来确定，不透水性能采用高压渗水试验来确定，耐热性采用在160 ℃下有无流淌来确定。

目前用得较多的防水粘结材料有FYT－2、改性乳化沥青碎石封层、环氧沥青等几种，它们与“三油两砂”进行对比试验的结果如表3。

表3 防水粘结材料性能对比试验结果

从表3可以看出:FYT－2 涂料防水粘结层的抗拉拔强度满足技术规范要求，但 FYT－2 在160 ℃时有轻微流淌现象，抗水损坏能力不足，伴有侧漏现象，同时其抗剪强度不足;SBS 改性乳化沥青碎石封层抗裂性差，有渗水现象;环氧沥青粘结拉拔强度较高，抗剪切性能以及高温稳定性好;三油两砂的抗拉拔强度、抗剪强度、抗裂性能、在高温条件下耐热性能、抗水损害性能均较好。

3 工程造价分析

4 种防水粘结材料的工程造价综合比较如表4。

从表4综合分析得出:三油两砂在桥面防水、层间粘结等方面具有较高的性价比和明显的经济优势。

表4 防水粘结材料工程造价综合比较

4 “三油两砂”施工工艺

1)清基、除尘。施工前，对现浇层表面进行全面检查，不得有松散、浮浆、掉皮、空鼓和严重开裂等现象。当发现有浮浆和松散层时，应及时凿除，同时采取如裸化或人工凿毛等必要措施，使现浇层表面既平整又粗糙，使得现浇层表面必须露出粗骨料，以增强桥面铺装层对荷载作用的抗剪强度与抗拉拔强度。采用空压机或其他机械对桥面板表面进行清扫，以保证表面无浮浆、任何尘土、杂物及油污。

2)洒布下层改性乳化沥青。改性乳化沥青技术指标符合表1的要求，并采用洒布车进行洒布，推荐洒布量为0.7 kg/m2。改性乳化沥青的洒布应均匀一致，不得过多导致流淌、过少出现露白现象，如有露白处则应补洒。

3)撒布下层单粒径碎石。粒径为2.36～4.75 mm，用量约8.0 kg/m2，撒布的碎石不得重叠。喷洒改性沥青后应及时进行碎石撒布，以使沥青与撒布的石料能有效地粘结、固定。在进行碎石撒布时，配备清扫工，及时将散落在外的碎石清扫干净。

4)洒布中层改性乳化沥青。其推荐用量为1.2 kg/m2，洒布的方法与要求同第1 层。

5)撒布上层单粒径碎石。碎石为单粒径(2.36～4.75 mm)，用量约 5.0 kg/m2。

6)采用轻型光轮压路机进行碾压、成型，达到要求后，开放通车。

7)在开放通车3 d 后，才能摊铺沥青混合料，在摊铺前，必须清扫干净，清除表面松散的石屑，再洒上层改性乳化沥青即粘层，其用量为0.3～0.5 kg/m2。

8)注意事项:洒布改性乳化沥青应保证气温在15 ℃以上，下雨及大于5 级风的天气不能施工。在摊铺沥青混合料过程中应慢速行驶，不得急起、急停和调头，并防止材料离析现象，以免三油两砂被拉裂或过早破坏。

在乳化沥青完全破乳凝固后，“三油两砂”防水粘结层能形成具有一定厚度(0.5～0.7 cm)、密实可靠的防水防裂层，起到粘结、防渗、吸收应力的作用。

5 现场质量检验

1)沥青和碎石洒布量采用单点检测和总量控制检验。总量控制以一座桥的半幅为检验单元。

2)透水性测试。随机选定测点。

3)拉拔、剪切试验。在成型的桥面铺装上，随机钻取直径10 cm 的圆柱体试件进行剪切、拉拔等试验。在剪切破坏的碎石界面上，未出现“白碎石”现象，并与现浇层、沥青面层的结合密实、粘结良好，其检测数据满足桥面铺装技术规范要求。

6 结语

“三油两砂”防水粘结层均匀、密实，路用性能好，具有以下优点:

1)工程耐久性好。“三油两砂”弹性膜层能适应和抵抗恶劣的气候条件和复杂的车辆荷载作用，高温稳定性好，低温抗裂性强，抗疲劳及耐久性强。

2)方便施工。施工机具为通用的沥青自动洒布车外加手喷枪，使用灵活方便，沥青与集料都采用沥青路面施工过程的通用材料。

3)质量有保障。“三油两砂”施工完成后，均匀、密实，基本不渗水。

4)工程造价低:材料、设计、施工工艺简单，大大降低了综合成本。

“三油两砂”在潭市连接线二级公路6 座中小桥桥面防水粘结层中得到实践，施工方便，性能稳定，工程质量好，经2 a 的运营观测，状况良好，可推广应用。

［1］杨育生，李振霞.“两油一料”改进同步碎石防水粘结层技术研究［J］.河北工业大学学报，2010(2):92 －95.

［2］吴立新，吕 巍，赵 阳.基于性能试验的典型桥面防水粘结层应用探讨［J］.北方交通，2014(6):36 －39.