新型桥面防水材料在湖南夯力湖特大桥的应用

2016-11-29罗分平

公路与汽运 2016年5期

关键词：防水涂料防水材料防水层

罗分平

（湖南路桥建设集团有限责任公司，湖南长沙 410004）

新型桥面防水材料在湖南夯力湖特大桥的应用

罗分平

（湖南路桥建设集团有限责任公司，湖南长沙 410004）

桥面防水是采用防水材料对桥梁上部结构进行处理，防止水侵害，保证其正常使用，防水层防水性能的优劣直接关系到桥梁和桥面铺装的使用寿命。为改善桥面防水层的防水性能，文中采用新型防水材料聚氨酯防水涂料，依托其在湖南夯力湖特大桥的应用，介绍了其施工工艺，验证了其优良的防水性能。

桥梁；桥面防水；抛丸喷砂；聚氨酯防水涂料

在中国早期桥梁建设中，对桥面防水的重视程度不够，以至于桥梁和桥面铺装近年来呈现越来越多的因水而造成的损坏。在这种情况下，人们开始重视桥面防水层材料和施工工艺的选择。但由于有关行业技术规范滞后，且在处理方法上各不一致，所起到的效果也参差不齐，如何选择成为难题。该文依托湖南夯力湖特大桥建设，从材料特性、施工工艺等方面对新型防水材料聚氨酯防水涂料进行介绍，为桥面防水材料选择提供依据。

1 常用桥面防水材料

当今常用的桥面防水材料主要有喷涂反应型防水粘结材料、改性沥青同步碎石封层和橡胶沥青同步碎石封层等，其在防水性能方面各有优劣。

改性沥青和橡胶沥青同步碎石封层在施工效率、工艺控制方面具有明显优势，在大面积施工时更具有快捷性和可控性，在中国的应用也最为广泛。但其渗透性和耐热性等较差，造成桥梁在长久使用过程中比较容易出现防水损坏。

喷涂反应型防水粘结材料包括普通反应型粘结料、二阶反应型粘结料两种。普通反应型防水粘结料的主要成分为天然沥青、石油沥青、石油基活性物质及其他改性材料，它是在特殊工艺反应的基础上形成的具备特殊粘结性能和抗剪切强度的防水粘结材料，主要用在水泥砼桥面铺装上。

二阶反应型防水粘结料的产生效果分为两个阶段：第一阶段是原材料在和O2、SO2等活性气体发生共聚性物理化学反应后产生一种弹性胶质防水粘结层；第二阶段是在热沥青砼摊铺过程中，该粘结层在100℃以上温度下溶化，使大骨料嵌入弹性防水粘结层中形成剪力键，起到良好的粘结、剪切作用。在整个反应完成后，便形成具有更高弹塑性的防水粘结层，因而二阶反应粘结料的使用效果好。

2 聚氨酯防水涂料简介

聚氨酯防水涂料是在二阶反应粘结料的基础上开发的一种新型防水涂料，与一般防水材料相比具有以下优势：

（1）渗透和防水效果优秀。聚氨酯防水涂料在喷涂到桥面上后极容易渗入砼的3～5mm毛细孔深处，不仅能堵塞渗水孔，而且能在一定程度上修复水泥砼微缺陷，封水效果优秀；同时在摊铺沥青砼时生成弹塑性防水粘结层，能避免热沥青砼铺装过程中对防水粘结层所产生的刺破，保证防水粘结材料在使用过程中的防水效果。

（2）粘结性能优良。在完成面涂层喷涂后，防水层所形成的粘结界面能使水泥砼与沥青砼的剪切力及粘结力同时达到1 MPa以上，因而能有效减少路面各层间因推移而产生的破坏。

（3）耐久性和抗刺破性能好。因为材料本身的粘结性能不同，聚氨酯防水涂料具有更好的抗张力性能，在抗刺破能力方面，聚氨酯防水涂料也远强于同步碎石封层。

3 工程应用

3.1工程简介

夯力湖特大桥是湖南龙山至永顺高速公路跨越峡谷的一座特大桥，宽24.5 m，设计速度80km/h，设计荷载为公路-Ⅰ级。桥面铺装为沥青砼。

该桥所处地区潮湿多雨、夏季炎热、冬季寒冷，气候对桥梁的影响较大。因此，要求桥面防水层具有较强的耐候性和抗水损坏性能。同时，在作用力方面，其不仅受到汽车荷载垂直和水平应力的综合作用，还会受到摊铺沥青混合料过程中的高温碾压、桥面裂缝的张拉动、疲劳和荷载的冲击等影响，对材料的选择需考虑多方面因素。结合聚氨酯防水涂料的特点，该项目采用0.35kg/m2左右聚氨酯防水涂料作为层间防水粘结层（见图1）。

3.2材料技术要求及检测

参照国家及相关规范的要求，对该项目所采用的防水材料进行试验检测，结果见表1，符合相关规范的要求。

表1　聚氨酯防水涂料的技术指标检测结果

3.3施工工艺及要求

聚氨酯防水涂料的施工较为简单，但每个环节都需要严格控制，应由具备实践经验的施工队伍施工。

3.3.1砼面板处理

由于防水粘结层的抗剪强度主要依靠面层沥青混合料与水泥砼板之间的机械咬合形成的嵌锁摩擦作用，防水水泥砼桥面板处理方式直接关系到防水粘结层的抗剪强度。目前常用的桥面板处理方式主要有精铣刨、人工打毛和抛丸喷砂。

（1）人工打毛主要用于桥面面板的局部清除，不能对全桥面面板进行有效处理，而且处理后桥面上的浮浆、软弱部位容易形成软弱夹层，极大地影响界面的粘结和抗剪性能。

（2）精铣刨是采用铣刨机将砼表面的浮浆、软弱部位整体清除，铣刨后砼板可与沥青混合料层起到良好的嵌挤作用，尤其在高温条件下可保证层间抗剪力。但在实际使用过程中存在局部位置浮浆不易清除、局部位置可能产生松散破坏等问题，施工效果并不理想。

（3）抛丸喷砂是通过机械的方法把砂粒或钢丸以一定角度和很高的速度抛射到工作面上，让丸料冲击水泥砼表面，然后通过机器将丸料和清理出来的杂质进行回收，在回收的同时工作面也得到清理，桥面的清洁度很高，基本不需要进行二次清理。

综合考虑该项目的实际情况和喷砂的使用效果，该项目采用喷砂方式处理桥面面板。

3.3.2底涂封闭层的施工

底涂封闭层为环氧封闭底漆，由两种原料组成，主剂为15kg/桶，固化剂为3kg/桶，使用比例为主剂：固化剂=15：3。将主剂和固化剂按比例混合，均匀搅拌3～5min后立即施工，可采用辊涂、刷漆、喷漆方式。必须在40min左右使用完毕，因时间过长导致混合物凝聚时应停止使用，作报废处理。

封闭底漆分二遍施工。第一遍喷涂或辊涂后自然干燥，用量0.2～0.25kg/m2，要求渗透到砼中；干燥4 h后（20℃）涂布第二遍底漆，用量0.15～0.20kg/m2，要求在砼表面形成膜面。第二遍底漆涂布、养护24 h后（20℃）开始涂布腻子或底面漆。

3.3.3找平层的施工

找平层为环氧砂浆型腻子，主要成分为环氧树脂合成物、固化剂、混合砂和助剂。底漆涂布完毕并干燥24 h后，将环氧树脂合成物、固化剂倒入混合桶中，迅速用电动搅拌器搅拌3min后，边搅拌边缓缓倒入混合砂和助剂，搅拌5min后呈腻子状态时即可施工（稠度过高时可略加稀释剂）。环氧砂浆型腻子的施工一般采用批涂和刮涂方式，也可采用喷涂方式。要求在40min内用完。若基面平整度较好，可以不用腻子，直接将底面漆涂布在环氧封闭底漆膜面上。

3.3.4中层漆的施工

中层漆由主剂和固化剂组成，使用比例为1：1。混合均匀后，静置5min消除汽泡后即可施工。中层漆施工采用刮涂。要求厚度一致，用量为1～1.5kg/m2，漆膜厚度1mm。阴阳角、管根部、变形缝等基础细部使用刷涂，分2～4次涂刷，厚度不小于1mm。中层漆施工完毕后养护24 h，基本实干时即可涂布面漆。

3.3.5聚氨酯防水面漆的施工

中层漆完全固化后即可施工面漆。施工前应保证基面清洁、干燥、无尘、无油腻，要求在阴、晴天，大气温度10～35℃，湿度80%以下的天气条件下施工。面漆由主剂和固化剂组成，使用比例为5：3。混合均匀后，采用刮涂、滚涂或刷涂方式，可一遍成型，用量0.3kg/m2，要求在40min左右施工完毕。在面漆固化前撒播石英砂骨料，粒径2～4mm，用量1kg/m2。

施工完成后，指派专人进行维护保养，一般4 h内严禁行人踩踏，12 h内封闭交通。养护期过后，必须行驶的车辆其速度必须低于5km/h，且不得刹车或小径掉头，防止防水层损坏。同时严禁在施工完成后的防水层上任意堆放其他物品或重物冲击，严防钉子、钢筋等锐利物破坏防水层。现场技术人员要随时检查并清扫防水层，发现问题及时维修。

3.3.6注意事项

（1）施工过程中严禁一切烟火。

（2）气温在5～35℃之外、风力大于5级、雨天等天气条件下严禁施工。

（3）施工过程中注意通风、换风并配备充足的消防器材。

3.4施工效果检测

3.4.1材料防水性能检测

为检验聚氨酯防水涂料的防水效果，采用渗水测试仪器对喷刷后的桥面进行现场检测，每车道检测1处/（100 m），共选取32个检测点。通过0.3 MPa空气压力以雾状方式喷洒到桥面，仪器试管内水面下降到一定程度后保持不变，观察30min，数据结果显示渗水系数都为零，说明桥面基本不透水，防水效果优良。

3.4.2材料粘结性能检测

通过拉拔试验对粘结效果进行评价，结果见表2，符合技术要求。