桥面防水粘结材料的性能对比研究

孟令国，江瑞龄，祝争艳

(江苏现代路桥有限责任公司，南京 210049)



桥面防水粘结材料的性能对比研究

孟令国，江瑞龄*，祝争艳

(江苏现代路桥有限责任公司，南京 210049)

摘要：通过室内试验，结合项目桥面铺装特点和气候条件，对NKY、热喷SBS改性沥青、改性乳化沥青、橡胶沥青4种防水粘结材料，进行低温柔韧性、耐热性、抗拉性能、抗剪性能、抗渗水性能以及常低温条件下抗损伤性能的试验，对比分析各性能，并综合考虑项目冬季施工的实际情况，最终确定在该桥面铺装中采用NKY防水粘结材料，洒布量为0.9 kg/m2。

关键词：桥面铺装；NKY；防水粘结材料；洒布量

0引言

目前我国桥梁的上部结构一般以钢筋混凝土梁或混凝土桥面板为主，桥面摊铺沥青混凝土面层。然而，一些桥梁在通车后不久，面层就出现损坏，原因是沥青面层与桥面板之间的粘结力不足，在车辆行驶的重复荷载下产生相对滑移，导致沥青面层出现裂缝、坑洞，降低桥梁的行车舒适。由于面层存在裂缝，降雨时，雨水下渗，在车辆荷载长期作用下，桥面铺装层将出现更为严重的破坏，降低桥面的使用寿命[1-3]。桥面出现的损坏与防水粘结层有直接关系[4-6]，因此有必要对桥面防水粘结材料的性能进行研究。

我国桥梁上使用的防水粘结层材料有很多种，例如SBS改性热沥青，改性乳化沥青，橡胶沥青等[9-12]。但是这些材料不能完全满足桥梁通车使用后的实际性能要求。NKY环氧沥青防水粘结层材料是一种新型的高性能防水粘结层材料。相比一般桥面防水粘结层材料，NKY既有良好的防水性能，又有优异的粘结性能。本文以NKY材料为主，通过试验对比分析不同防水粘结层材料的性能，为实际工程应用提供依据。

1试验方案与评价方法

桥面防水粘结材料种类众多，化学组成、技术性能等存在较大的差异，工程中优选材料以及质量控制需要有全面、合理的材料性能评价指标体系、试验方法及其技术标准。根据我国桥梁防水粘结层材料的使用情况，选用了NKY、热喷SBS改性沥青、改性乳化沥青、橡胶沥青4种具有代表性的防水粘结材料，对其进行耐热性、低温韧性、抗拉性能、抗剪性性能、抗渗水性能、以及常低温的抗损伤试验。

其中低温柔韧性试验按照水性沥青基防水涂料6.6的方法进行。耐热性须符合技术要求，试验按照水性沥青基防水涂料6.7的方法进行。以下为抗施工损伤性能试验方法步骤[7]。

(1)制作30 cm×30 cm×5 cm的混凝土试件，在其表面涂刷一定剂量的防水粘结材料(0.9 kg/m2)，放入车辙试验仪中进行保温，对0、20℃时的破坏情况进行评价。

(2)对车辙仪器进行改装，将钢轮表面套上橡胶轮胎材料，荷载设定为标准要求的0.7MPa，这样可以更好的模拟实际的施工车辆行驶对粘结层的破坏。

通过室内成型试件模拟桥面铺装结构，在常温和高温条件下，对不同洒布量的各种防水粘结材料进行抗拉强度和抗剪强度的试验研究。洒布量采用0.7、0.8、0.9、1.0 kg/m2等4种，将抗拉性能及抗剪性能作为研究指标，选出最佳的洒布量。粘结性试验按照水性沥青基防水涂料6.8款的方法进行试验[7]。抗剪性能按照路桥用水性沥青基防水涂料中6.13款的方法进行试验[8]。不透水性能按照水性沥青基防水涂料中6.9的方法进行试验。

2防水粘结层材料物化性能试验对比分析

2.1低温柔韧性能

试验结果见表1。江苏地区冬季最低温度在-10℃左右，由以上结果可知，4种防水粘结材料基本都满足低温要求；NKY环氧沥青防水材料的低温柔韧性优于其他3种。

表1　柔韧性试验结果

2.2高温耐热性

试验结果见表2。可知NKY材料和橡胶沥青的耐热性能相差不大，但比热喷SBS改性沥青、改性乳化沥青的耐热性要好。

表2　耐热性试验结果

2.3抗损伤性能

试验结果见表3。在抵抗施工损伤性能方面，NKY环氧防水材料有明显的优势，其他三种防水粘结材料都表现出一定程度的损伤。尤其在冬季施工时，一般防水粘层都表现出脆裂现象，而NKY防水材料不起皮、不粘轮、不脆裂，表现出很好的实用性。

表3　各种防水粘结材料抗施工损伤性能试验结果

3防水粘结层材料路用性能试验对比分析

3.1抗拉强度试验

对4种不同洒布量的防水粘结材料，研究其抗拉强度的变化，试验温度分为常温(20±2℃)和高温(40±2℃)两种条件。各材料抗拉强度如图1和图2所示。

由图1、图2试验数据可知：在常温和高温条件下，4种防水粘结材料抗拉强度总体随洒布量呈抛物线变化。NKY环氧沥青粘结材料粘结力最佳，常温条件下，其抗拉强度是改性乳化沥青的3倍，是热喷SBS改性沥青的1.9倍，是橡胶沥青的1.1倍。高温条件下，其抗拉强度是改性乳化沥青的4.8倍，是热喷SBS改性沥青的3倍，是橡胶沥青的1.57倍。NKY环氧沥青防水粘结材料的抗拉强度随洒布量呈单峰曲线变化。常温下，强度峰值达到0.7 MPa，相应的洒布量为0.9 kg/m2；高温条件下，其峰值为0.63 MPa，对应洒布量也为0.9 kg/m2。

图1　20℃时防水粘结材料抗拉强度Fig.1 Tensile strength of waterproof bonding materials at 20℃

图2　40℃时防水粘结材料抗拉强度Fig.2 Tensile strength of waterproof bonding materials at 40℃

3.2抗剪强度试验

试验温度分为常温(20±2℃)和高温(40±2℃)。不同洒布量下各防水粘结材料抗剪强度如图3和图4所示。

由图3、图4的试验数据可知：在常温条件下，抗剪强度从大到小的顺序为：NKY环氧沥青、橡胶沥青、热喷SBS改性沥青、改性乳化沥青。橡胶沥青与NKY环氧沥青的抗剪强度比较接近，总体上略低于NKY环氧沥青的抗剪强度；在高温条件下，当洒布量为0.7、0.8、1.0 kg/m2时，橡胶沥青的抗剪强度略高于NKY环氧沥青，当洒布量为0.9 kg/m2时，NKY的抗剪强度高于橡胶沥青的抗剪强度。在常温和高温条件下，NKY环氧沥青的抗剪强度峰值分别为0.81、0.65 MPa、洒布量均为0.9 kg/m2。

图3　20℃时防水粘结材料剪切强度Fig.3 Shear strength of waterproof bonding material at 20℃

图4　40℃时防水粘结材料剪切强度Fig.4 Figure 3 Shear strength of waterproof bonding material at 40℃

3.3不透水性

防水粘结层最重要的功能之一为防水性，在原始的状态之下要保证具有不透水的路用性能。试验结果见表4。可知不同材料，不透水性能均比较好，基本无透水现象。根据防水粘结材料路用性能试验结果表明，NKY防水粘结材料粘结性能、抗剪切性能以及不透水性都较好。

表4　各种粘结材料的不透水性试验结果

4结论

通过试验对NKY防水粘结材料、热喷SBS改性沥青、改性乳化沥青、橡胶沥青4种防水粘结材料的物化性能及路用性能进行研究，得出以下结论：

(1)NKY环氧沥青防水材料的高温耐热性和低温柔韧性都比较好，橡胶沥青的高温耐热性与NKY环氧沥青材料相近，但低温柔韧性较差。

(2)在洒布量为0.9 kg/m2时，NKY防水粘结材料的抗拉强度及抗剪强度最高。

(3)根据试验结果对比，大桥防水粘结层推荐使用NKY材料，洒布量建议为0.9 kg/m2。

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Performance Research of NKY Waterproof Bonding Materials

Meng Lingguo，Jiang Ruiling*，Zhu Zhengyan

(Jiangsu Modern Road and Bridge Co.，Ltd，Nanjing 210049)

Abstract：Through the indoor experiment，combined with bridge deck pavement characteristics of the project and climatic conditions，the performance of four kinds of waterproof adhesive materials including the NKY，thermal spray SBS modified asphalt，modified emulsified asphalt，and rubber asphalt were tested in terms of low temperature flexibility，heat resistance，tensile properties，anti-shear strength，impermeability performance and anti-damage performance under the condition of low temperature.By comparison and analysis and taking the actual situation of the project in winter construction into consideration，the NKY waterproof adhesive material was finally determined as the bridge pavement material and the usage amount was 0.9 kg/m2.

Keywords：bridge deck pavement；NKY；waterproof adhesive materials；spraying amount

中图分类号：S 777.4；U444

文献标识码：A

文章编号：1001-005X(2016)03-0073-03

作者简介：第一孟令国，学士，高级工程师。研究方向：道路工程养护。*通信作者：江瑞龄，硕士，教授级高级工程师。研究方向：道路工程养护。E-mail：jiangah@sina.com

收稿日期：2015-10-20

引文格式：孟令国，江瑞龄，祝争艳.桥面防水粘结材料的性能对比研究[J].森林工程，2016，32(3)：73-75.