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1、防水粘结层病害机理分析以及SBS改性沥青摘要：防水粘结层与桥面铺装的设计和施工是有机的整体，由于桥面防水层的设置存在诸多问题直接导致桥面破坏。本文针对施工中存在的不足采取或探讨相应措施以提高防水层施工质量，以期延长桥面铺装的寿命。关键词：防水粘结层; 病害; 机理分析; 施工技术措施; 剪切强度; 粘结强度1.防水粘结层病害综述 我国建设了大量的大型桥梁，非常雄伟、美观，许多桥梁成为了当地的标志性建筑。但十分遗憾的是，无论水泥混凝土桥梁还是钢桥，其桥面铺装往往都不能令人满意，成为早期损坏的通病。而且，至今仍然缺乏有效的措施来保证桥面铺装的使用年限。近年来，在我国的部分地区如北京、天津、山东等地
2、区的防水层也出现了相应的病害。研究分析防水层破坏原因以及探讨治理措施成为了公路建设者急需解决的重要课题之一。 2.防水层病害机理分析 1.1防水层缺乏相应的理论指导，导致设计无依据。 目前，我国还没有统一的桥面防水粘结的设计、施工、检验方面的规范，桥面铺装的设计与施工仍沿用传统的习惯做法，在进行桥梁结构设计时，对桥面铺装层一般不作专门的计算分析。当前，设防水层的水泥混凝土桥，桥面沥青混凝土铺装在行车荷载作用下的破坏形式一般为剪切破坏，常表现为拥包和推移现象。另外，桥面铺装层内部的排水不畅，被侧面的护栏底座阻挡。桥面的泄水孔不能排走沥青层内部的水。有相当一部分桥面在雨后有积水现象，导致沥青层长时
3、间处于被水侵泡的状态下。 1.2材料本身性能原因。 由于柔性防水层的强度与主板和铺装层的强度有较大差异，它的存在使上部结构按模量形成刚柔刚的板体，中间柔性夹层会增大桥面板中部的板底拉应力。处于防水层上的铺装层一经开裂，在车轮的动力荷载作用下，彼此之间的缝隙越来越大，直接松散脱落。 1.3施工质量问题是引起防水粘结层破坏的主要原因。 通过大量调查和了解发现，铺装层与桥面板的粘结不好是导致铺装层损坏的最根本原因，而防水粘结层的破坏又是导致桥面铺装破坏的直接因素。从现在的情况看，防水粘结层的损坏主要是施工质量问题。无论哪一种防水粘结层都能做好，但如果不认真施工，都可能造成破坏。 1.3.1材料的选择
4、和使用不当造成。 用于桥面的防水材料应具备抵抗面层摊铺和碾压的能力、抵抗热沥青混凝土的温度作用和经受行车荷载的考验，并应与桥面和面层粘结良好，保证水分无法渗透到桥面板。但目前防水材料厂家多而杂，质量参差不齐，而施工单位又注重经济效益，偷工减料，从源头就留下了质量隐患。 桥面防水层基面处理不当、人工撒布不均、交通控制不严等导致防水层破损、漏空、脱离，水渗入防水粘结层与水泥混凝土板的界面上，影响与桥面板的粘结强度，甚至成为滑动的界面状态，使得桥面铺装成为一个单独受力的层次，就会出现很大的水平剪应力和底部的弯拉应力，桥面铺装必然导致迅速破坏。 1.3.2桥面水泥混凝土板施工的平整度不好，偏差有时能达
5、2cm之多，使得防水粘结层洒布厚度不均，导致粘结厚度不一致，进而影响了沥青层厚度的粘结效果。因为，经试验证明SBS改性沥青存在最佳厚度，在最佳厚度时其抗剪强度最高。 1.3.3铺筑前桥面砼没有处于完全干燥的状态，在潮湿和有水气的情况下铺设防水粘结层和沥青混合料，可能在施工或使用过程中遇热变成水气使防水粘结层产生鼓泡脱离。 1.3.4铺装层与梁板表面粘结强度较低，在桥面进行铺装前没有将桥面板表面清洗干净，凿毛的密度和深度不够，导致铺装层与梁面之间的粘结能力不足，在荷载作用下铺装层与主要承重构件不能以一个整体来承受外荷载，破坏了混凝土的整体性，在行车的剧烈冲击和荷载作用下容易使桥面出现脱皮、裂缝、
6、剥落等病害。 1.3.5施工人员质量认识上有偏差，大多数技术人员认为铺装工程为附属工程，故忽略其施工质量。 3.施工技术措施探讨 通过以上分析，要提高桥面铺装寿命，当务之急是要加快对沥青混凝土桥面铺装的进一步研究，以明确桥面铺装各结构层计算模型、理学特性及相关参数，为桥面铺装的设计提供指导；同时要加强对各铺装层材料的材料性能指标和测试技术的研究，开发适应桥面破坏机理的新材料；另外，严把防水粘结层施工工艺关至关重要。笔者本文主要从原材选择、工艺控制及检测验收方面严格控制，对治理桥面铺装早期损坏将得到举足轻重的作用。 3.1原材料的选择及其质量控制 普通沥青具有热淌冷脆，而改型沥青具有良好的施工性
7、能。实践证明，热塑性弹性体SBS是最理想的沥青改性剂，SBS改性沥青也成为了应用最广的材料之一。用于防水层的SBS改性沥青加工后的性能技术指标应满足： SBS改性沥青（I-D型）技术指标 检验项目 AH-70 针入度（25，100g，5s） 0.1mm 50 针入度指数 -0.2 延度（5cm/min，5） 不小于（cm） 30 软化点（环球法） 不小于（） 60 动力粘度（绝对粘度60） 不小于（pa.s） 500 动力粘度（绝对粘度135） 不小于（pa.s） 3 闪点（coc） 不小于（） 230 溶解度（三氯乙烯） 不小于（） 99 弹性恢复（25） 不小于（） 70 薄膜加热试验（）
8、 质量损失 不小于（） 1.0 针入度比 不小于（） 60 延度（15） 不小于（cm） 20 3.2施工工艺措施 大中型水泥混凝土桥桥面铺筑的沥青铺装层，应满足与混凝土桥面的粘结，防止渗水、抗滑及有较高的抵抗振动变形的能力等功能性要求，并设置有效的桥面排水系统。 3.2.1桥面处理 基面处理或拉毛的程度不同等都会影响剪切强度，故首先应对桥面进行凿毛，深度3mm，宽度4mm；相邻拉毛净距24mm；并进行全面、严格检查，直至有新鲜的结合面，且无浮浆及其尘末；对不合格部位重新处理达到要求，然后用小型自行式机械钢刷清刷桥面两遍，对个别机械清刷不到的凹陷处，用人工拿钢刷处理干净，最后用两台空压机把浮尘
9、彻底清理干净。一般情况下，不需要水洗，一是阻塞了结合孔隙，二是浸水不容易干，易造成隔离层而浮于桥面之上。 另外，要确保水泥混凝土基面的平整，根据标准规定应控制在5mm以内。 3.2.2洒布防水层SBS 3.2.2.1洒布前对洒布车进行检验保养，彻底清理车罐和管道内原有沥清，并清洗底盘，防止夹带杂物污染桥面。洒布时先进行桥面外试洒，确定洒布车的车速、泵速、喷管高度、洒布宽度等工作参数以及洒布量、洒布厚度，方可进行正常施工。 3.2.2.2将SBS改性沥青均匀加热，升温至180185，使用自动式沥青洒布车以1.11.3Kg/m2的数量喷洒SBS热态改性沥青；洒布时应对沥青泵和沥青管道充分预热并试喷
10、（用槽子接住），当每一喷嘴都有粘结剂喷出后，才能进行洒布。 3.2.2.3洒布时应用油毡等对护栏座和伸缩缝进行保护，计算每车沥青洒布长度，在两端用油毡将起点和终点铺垫整齐，以便沥青洒布车起步和停洒时喷洒不正常状态下的沥青落在油毡上，正常状态下的沥青落在桥面上，保持喷洒的均匀性和桥面整洁。伸缩缝侧面用人工涂刷SBS改性沥青，以增加伸缩缝与沥青混合料的粘结。 3.2.3撒布预拌碎石 3.2.3.1使用石屑撒布车直接跟进前道工序，或同步碎石沥青洒布车，撒布预拌碎石。撒布前通过试撒干料确定撒布量和撒布车的行驶速度等参数以指导施工。 3.2.3.2预拌碎石选用38mm单一粒经的玄武岩，使用SBS沥青预拌
11、，沥青用量为0.40.5，以能裹覆碎石，撒布后不粘轮为准。撒布量为610 Kg/m2，覆盖率5060，现场判断标准为所能看见下面防水层，人行走其上不接触为宜。预拌碎石到场温度在180，撒布温度不低于170，运输时应用帆布覆盖保温，撒布后用胶轮压路机或6-8t轻型压路机以较慢的速度及时碾压。 3.2.4撒布机碾压前应在撒布车和压路机轮胎上抹少量菜籽油，以防止粘轮；施工中各类车辆、压路机不得进入未撒布预拌碎石的部分；施工时安排4-6人跟在撒布车后面，用扫帚或耙子对有堆积部位耙平处理均匀；桥面边缘20-30cm范围内不撒布预拌碎石，此处为排水盲沟。 3.3检测验收控制 根据公路工程质量检验评定标准相
12、关要求，荣（成）乌（海）线新河至辛庄子段弥河特大桥SBS桥面防水层试验段施工后（2008年7月交工验收），主要进行了厚度、粘结强度、剪切强度、剥落强度等指标的检测，以及外观、渗水试验的检测，试验检测结果如下： 实测项目 检验方法 设计要求 实际结果 厚度 mm 测厚仪：每200m2测4点或 按材料用量推算 不大于2 1.98 粘结强度 MPa 拉拔仪：每200m2测4点 0.5 0.75 剪切强度 MPa 剪切仪：每200m2测4点 0.5 1.43 剥落强度 MPa 剥落仪：每200m2测4点 0.5 0.6 渗水系数 ml/ min 7d蓄水试验，水高5-10cm，蓄水时间不小24h 无渗
13、漏 无渗漏 外观质量: 1) 防水粘结层的洒布厚度均匀。 2) 防水粘结层平整、密实，无破损，气孔和起皱现象。 可以看出，该桥防水层达到了标准要求的各项指标，是否起到了应有的作用还有待进一步跟踪检验。 3.4施工中注意事项 3.4.1环境条件：防水材料有温度要求，除所有桥面干燥外，当天洒布时气温不低于10，风速应适度，风大、有雾或下雨不应施工。 3.4.2洒布效果验收。使用时应搅拌均匀，做好洒布量、厚度的检测；应控制车速，匀速行驶，保持洒布量稳定。若不够，应采取调整措施。 3.4.3养护。整个铺筑过程铺设石屑保护层时，严禁包括行人在内的一切交通。施工单位应对施工完毕的防水层进行适当保护，必须行驶的施工车辆最少在12h后方可上路，宜保持车速不高于5km/h，不得刹车或调头，以免粘带防水层，而影响防水效果。 4.结束语 通过对防水层病害机理分析，除积极进行关于桥面铺装的理论研究外，还应主要在材料设计和工艺方面对症下药，从源头把关材料质量、严格过程施工控制，就会减少桥面铺装破坏的可能，并延长桥梁使用寿命。 参考文献: 【1】马涛，黄晓明，居浩，桥面防水粘结材料性能研究，公路交通科技，2007. 【2】JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范，人民交通出版社.
