混凝土桥面板MMA防水层粘结力对沥青路面摊铺质量的影响

杨 凯

(中交二航局第四工程有限公司，安徽 芜湖 241000)

随着一带一路基础设施建设的发展，大中型桥梁施工建设层出不穷，MMA防水材料的使用已经趋于常态化。在国内以往的研究中，MMA材料的粘结力非常好，且能满足桥面铺装要求[1]，而对MMA防水层的粘结力具体研究并不多见。

以欧洲桥梁桥面板MMA防水层施工为研究对象，对施工过程中的问题进行统计，并针对MMA防水层粘结力的问题研究分析，针对不同的情况找出具体原因和解决措施。同时以MMA英国生产厂家公司的内部试验数据信息进行分析作为借鉴，以粘结力的测试结果为依据，证明桥梁MMA防水层各层之间粘结力值的重要性。

1 工程概况

Moracica大桥是黑山共和国通往塞尔维亚南北高速项目中最大的一座桥，此桥由六跨95 m+125 m+3×190 m+125 m的悬臂连续钢构组成的960 m高墩大桥，桥梁结构为单幅单箱双室斜腹板箱梁结构。其中桥面板宽为23.40 m，腹板最高为10.6 m，结构尺寸较大且为4%纵坡桥面，为混凝土的布料造成较大的困难。

2 目前国内外MMA防水层的使用情况

根据国内桥梁的发展，在对桥梁结构耐久性研究问题上，高性能的防水MMA材料被更多接受和广泛应用，其中大型跨径的混凝土桥梁使用较多。国外的混凝土桥梁和钢桥梁建设基本采用MMA防水材料，有的业主会在业主要求(TOR)中明确要求，桥面板的防水层材料必须采用MMA甲基丙烯酸甲酯树脂的弹性防水涂料。其拉伸强度、撕裂强度、冲击韧性、硬度、耐低温性以及断裂伸长率在内的各种物理特性的平衡组合令客户和设计师信服，且施工环境在-5 ℃～+30 ℃，施工效率快，每天施工可达到2 000 m2。

3 混凝土桥梁MMA防水层结构分析

本课题根据海外项目混凝土桥梁施工项目对MMA防水材料性能的研究，在混凝土箱梁或实体桥面板完成混凝土浇筑成桥后，直接在面板上施工3～4 mm厚MMA防水层，并在防水层上面摊铺9 cm厚的沥青混凝土材料。其中本桥面板存在4%的纵坡。混凝土桥梁MMA防水层结构如图1所示。

4 沥青混凝土质量问题情况

MMA防水层施工后， 在粘层上直接施工沥青混凝土，根据结果统计，沥青混凝土分别出现了一些鼓包、裂缝的问题，雨后的沥青混凝土表面出现渗水情况，如图2所示。

5 MMA防水层粘结力不足问题分析

根据分析研究，现场通过切开沥青混凝土，发现部分防水层粘结力强度不足，第二层防水层存在褶皱情况，以及防水层和沥青混凝土之间的粘结力不能满足沥青摊铺是的性能要求。根据目前已经发生的情况，项目部通过对正在施工的MMA防水层进行过程追踪研究分析，并通过每层间的拉脱实验来研究MMA材料粘结力对沥青摊铺质量的影响情况。

5.1 混凝土和MMA防水层之间的粘结力问题

在混凝土面板打磨之后，一般会根据基本MMA施工手册进行第一层Primer滚轮涂抹施工，在确保混凝土表面完全覆盖后，在材料要求的工作施工环境内，1 h后可以进行防水层施工，同时进行局部的Primer拉脱实验，研究小组现场进行了28个5.2 cm直径的切割样本并进行拉脱实验，平均拉拔力为1.8 MPa，其中有3个点位置低于1 MPa拉拔力。

根据现场拉脱实验，研究小组认为，MMA防水层Primer和混凝土桥面板的粘结力不稳定，根据剥离Primer后的混凝土表面情况，研究小组确定以下主要原因导致底漆和混凝土面板之间的粘结力不足。

(1)由于施工过程中避免面板出现龟裂质量通病，现场施工采用人工二次收面，导致面板表面浮浆较多，致使喷砂打磨后的骨料裸露率不高。

(2)因大型桥梁箱梁结构采用混凝土泵送施工，且混凝土配合比和易性要求比较高，这就导致混凝土含沙量大。且因地区原因采用机制砂，混凝土中含有的机制砂粉末含量也相应增加，这对粘结力大小有直接的影响[2]。一般无明显骨料、只有水泥浆的表面，粘结力只有0.5～1 MPa。

(3)因大型桥梁一般采用挂篮现浇或者移动模架箱梁现浇等浇筑施工工艺，造成桥面板的平整度和标高控制精度不足。相反MMA防水层的平整度要求在3 m范围内平整度误差<1 cm。表面凹凸不平，对喷砂打磨处理的效果影响较大。

Primer的施工时，对空气湿度有明确要求，但对混凝土桥面板的湿度控制要求不太明确，导致桥面板横坡低处局部在混凝土内部不干燥的情况下，进行底漆涂刷施工，这样会导致后期防水层的鼓包和粘结损失的问题。

5.2 MMA防水层第一二层之间的粘结力问题

针对MMA第一二层喷洒结束后，研究小组对防水层进行整体上下三层切割取样，并通过拉脱实验确保每层之间的粘结力情况，其中Primer和第一层粘结良好，未发生拉脱情况，但在第一二层之间出现多次拉脱现象。其中28个点，有24个点满足要求，防水层和混凝土面板脱离，粘结力基本满足拉力要求，而另外4个点是防水层第一二层之间脱离，拉脱力小于1 MPa，不满足防水层粘结力要求。根据施工过程分析，主要为以下原因。

(1)防水层夏季高温施工，在现成施工时分包商时根据空气温度实测，小于30 ℃控制且早晚班进行现场施工，但局部因忽略混凝土梁体的温度滞后于空气的问题，导致防水层施工时混凝土面过高[3]。

(2)因大风原因，在第一次层防水层施工时周围环境大风，导致另一侧桥面板灰尘杂物等粘结在第一层防水层中，导致二次喷涂后的粘结力不足。

(3)厂家提供部分材料超过质保期，在现场使用过程中分包商发现材料性能不稳定，存在固结不及时和后续粘结力不足情况。

5.3 MMA防水层和沥青混凝土之间的粘结力问题

执行防水层以500 m2一个拉脱抽检点的检验后，为确保防水层和沥青混凝土之间的粘结力，MMA厂家提供一层粘结力材料，避免沥青混凝土在摊铺和滚轮压力机碾压时引起移动和褶皱的情况发生。

在沥青开裂和突起部分，切开沥青并从沥青块底部发现，粘结层和沥青混凝土粘结良好，基本能够满足沥青混凝土摊铺碾压施工的基本要求。同时研究小组发现bond coat粘结层的涂刷厚度不能过厚，因此粘结层是根据沥青混凝土温度进行融化粘结的。只有全面覆盖一层粘结层，才能保证沥青混凝土的滚动碾压质量。其中固化后的MMA防水材料表面可耐高温最高+250 ℃。

6 确保MMA防水层粘结力的基本措施

通过对防水层粘结力问题的研究，特别针对以上几个问题，现场通过具体实验验证给出以下合理成本较低的解决措施。

6.1 防水层底漆Primer和混凝土桥面板之前的粘结力解决措施

(1)针对桥面板人工二次收面问题，项目部应加强表面喷砂处理效果，根据二次收面特点，骨料会覆盖包藏，所在施工过程中应无死角缓慢行进设备，确保骨料充分裸露。

(2)对于浮浆较厚位置，现场施工可利用小型打磨机先进行初次打磨，消除桥面板表面浮浆，为后续喷洒处理做好充分的准备。

(3)针对桥面板平整度不满足要求的情况，根据防水层的使用要求，现场应采用磨平并填补较明显的凹处，确保防水层施工时的粘结力满足要求。

(4)在进行防水层施工前，不仅要确保空气湿度问题，还要确保混凝土桥面板内部干燥，在下雨或者积水的位置，清理干净且自然风干或者采用其他加热蒸发，以保证防水层底漆的施工质量。

(5)在底漆Primer施工之前多次清理桥面板，避免灰尘杂物、油渍污染等影响底漆的粘结力。

6.2 MMA防水层第一二层之间的粘结力解决的基本措施

(1)首先确保使用材料在有效质保期内，因桥梁施工的材料采购计划提前以及海外材料的入关办理等，所有施工安排需要在一年内完成。对现场施工组织的合理安排和材料的配套使用要求比较高。

(2)防水层施工时根据施工环境和温度的影响，材料的使用需要及时确定周围环境和梁体的温度持续追踪管控，特别是夏季施工时更应严格管理。

(3)第一层防水层施工时，应避免在大风或者天气变化较大时间段，避免第一层防水层的外部污染。且较长的桥梁，施工队伍应缩短第一层的施工长度，尽快完成第二层与第一层的粘结施工，保证第一二层防水层整体的结构质量。

7 结束语

综上，MMA防水层对无调平层混凝土面板和沥青混凝土之间的粘结力的重要性越来越重要，混凝土桥面板MMA防水层对桥梁结构的耐久性起着关键的作用，MMA防水层对沥青混凝土的摊铺碾压施工有决定性的作用，对后期的沥青路面病害问题有直接的关系。现场施工班组不能因MMA材料本身的优异性能而忽略了材料本身使用的基本要求，确保MMA每一层的粘结力，尽量避免死角、局部粘结力不均等情况，拉脱实验应根据500 m2取一个点的样品频率，且最小拉脱力≥1 MPa，平均值在1.82 MPa最佳，只有达到以上基本要求，才能最大可能减少MMA防水层对后续沥青路面摊铺的质量影响。