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1、 水泥混凝土桥面隧道防水粘结层 技术建议书WEA水性环氧沥青防水粘结层江苏同安道路工程有限公司版本V14.4 WEA水性环氧防水粘结层 技术建议书1背景 1.1 水泥混凝土桥面隧道沥青铺装层常见病害目前，水泥混凝土桥面隧道铺装大多采用沥青混凝土，但是由于沥青铺装层材料和水泥混凝土板材料的模量相差很大，受力模式大不相同，桥面沥青铺装所承受的作用状态要比普通沥青路面更恶劣，因此，桥面比路面更容易出现病害。图1-1 面层铺装结构示意图 图1-2 某高速桥面路面病害对比常见的水泥混凝土桥面隧道铺装体系病害包括：推移拥包、车辙、坑槽、白斑、裂缝等，如下图所示。 图1-3 横纵向裂缝 图1-4 松散、坑槽
2、 图1-5 白斑 图1-6 推移拥包1.2 水泥混凝土桥面隧道沥青铺装层病害病因分析造成铺装层病害的外部因素包括桥面隧道所在区域的交通荷载及环境条件，而铺装层材料类型选择、施工、养护中存在的不足则是深层原因，除此之外，还有一个容易被忽视的重要原因防水粘结层。传统防水粘结层材料与桥面隧道水泥板之间的相容性差，使得粘结强度难以保证，形成一个抗剪性能差的薄弱夹层。经过下渗雨水的浸泡、冲刷和车辆的反复作用，粘结层容易与桥面脱离，导致桥面铺装丧失整体性。桥面铺装成为一个单独受力的层次，夏季高温时，铺装层和防水粘结层都开始变软，在车轮荷载反复的挤压、剪切作用下，必然会迅速破坏，最终出现车辙、推移、松散和坑
3、槽等破坏。 1-7层间粘结性能差 1-8 粘结层被硌破刺穿通常防水材料渗透性差，无法渗透并封闭水泥混凝土板的微裂纹，加上因施工损伤等因素导致防水粘结层硌破或失效，水分渗入水泥板，造成混凝土浆体随渗入水上浮，形成白斑。而裂缝类病害通常为负弯矩区或者T梁翼缘板铰接部位的反射裂缝所导致。图1-9 钢筋锈蚀防水粘结层作用失效，渗入的雨水中常含有溶解的酸性离子以及碱金属，这些酸、碱物质超过一定限度时，会侵蚀、损害桥梁的混凝土和金属材料，造成严重的桥梁结构性破坏，影响桥梁使用安全，如图1-9所示。防水粘结层不仅将水泥混凝土板上的毛细孔隙和细小裂缝完全封闭，阻隔水分自上而下从铺装层渗入到水泥混凝土板内，同时
4、，还牢固地与水泥混凝土面板粘结。因此，桥面防水粘结层体系是桥面铺装结构中不可忽视的重要环节，它与面层的设计及施工是有机的整体，其修筑是提高桥梁使用寿命的重要保证。2水泥混凝土桥面隧道防水粘结层技术现状2.1传统防水粘结层技术现状及缺点我国早期的桥面防水粘结层材料大多数是由建筑防水材料转变过来的，因此其分类情况与建筑防水材料大致相同。现阶段我国桥面防水粘结材料中大都以沥青为基质材料，主要包括卷材类、结构类和涂膜类。（1）卷材类防水粘结层卷材类防水粘结材料共同的特点是具有良好的耐热性、强度高、延展性好、耐疲劳性高。桥面隧道铺装用卷材按施工方法不同，可分为热熔型、热粘型、冷粘型、自粘型等。图2-1为
5、桥面卷材型防水粘结层的施工现场：图2-1 防水卷材的施工缺点：卷材类防水粘结层材料与水泥混凝土桥面板很难紧密贴合，在水泥混凝土板和沥青铺装层之间易形成夹层，出现脱层破坏，如图2-2所示。另外，卷材类防水粘结层施工需要人工铺设，施工质量难以控制。图2-2 卷材类防水层脱层破坏（2）结构类防水粘结层结构类防水粘结材料由于碎石的作用，一方面可以减少施工过程中机械对防水层的破坏作用，另一方面可以增强铺装层与桥面的摩阻力，增强抗剪切强度。常用的有改性乳化沥青+碎石、改性沥青+碎石、橡胶沥青+碎石及沥青胶砂等。 图2-3热喷橡胶沥青+碎石 图2-4热喷SBS改性沥青+碎石缺点：结构类防水层造价较高；所用沥
6、青粘稠，不具有良好的渗透性，无法渗透水泥混凝土板微裂纹中，因而不能闭合桥面隧道水泥混凝土板中的微小裂缝，造成的防渗水功能不足；撒布均匀性得不到保证；碎石易将防水粘结层硌破刺穿，失去防水功能，如图2-5，图2-6所示。 图2-5 石料刺穿粘结层 图2-6 防渗水功能不足（3）涂膜类桥面专用防水层涂膜类材料是典型的桥面隧道专用防水涂料，大多采用石油沥青为基料，配以表面活性剂及多种化学助剂为辅助原料，再掺加大剂量的高分子材料，经高温共聚改性后，再经过特殊工艺乳化，经过专用设备而加工的一种水基性防水涂料。具有施工方便，温度适应性好，材料固化成膜块，成膜韧性好，粘结力强等优点。图2-7 桥面防水涂料施工
7、缺点：涂膜类材料抗施工损伤能力差，在高气温环境下可能因发粘而被运料车辆的轮胎粘连带起而拉坏，容易被机械、集料等硌破，影响防水效果。另外，粘结性能不足，抗剪切破坏能力差。图2-8 涂膜类防水粘结层施工损伤2.2 WEA水性环氧沥青传统防水粘结层技术的突破针对以上传统桥面隧道防水粘结层：抗施工损伤差、与水泥板贴合粘结差和渗透性能差等缺点，我公司推出新型桥面隧道防水粘结材料WEA水性环氧沥青。WEA水性环氧沥青防水粘结层是近年来新兴材料，主要性能特点表现为优良的粘结性能、可靠的防水性能、优良的高温稳定性、低温抗裂性能、优异的耐老化特性，并且具有很好的渗透性，对于桥面板的微裂缝具有很好的修复作用，在国
8、外已有一定的工程应用成功范例，因此在国内有较好的推广应用前景。与传统防水粘结层相比，WEA水性环氧沥青技术在以下方面做出改进和突破：（1）良好的防水抗渗性有效减轻表面水透入后形成的冲刷现象，它对桥面水泥混凝土铺装层的使用性能和使用寿命有很大影响，从这个意义上讲，它具有约束沥青路面水损坏的作用。（2）良好的层间联结性在沥青混合料铺装层施工过程中，产生二次融化固化的作用，能够使沥青层与水泥混凝土桥面板产生良好的粘结效果。（3）对微裂缝有较好的渗透修复作用水性环氧沥青是常温低粘度液态施工，有较强的渗透性，对对水泥混凝土板上的微裂缝有较好的渗透修复作用。针对国内近年来主要推广的桥面隧道防水粘结材料的性
9、能进行试验对比，试验结果如表2-1所示。不同类型桥面防水粘结层室内性能试验汇总 表 2-1 材料 评价实验FYT防水粘结材料SBS改性沥青橡胶沥青水性环氧沥青渗透性（mm）24325附着力拉拔实验200.732.113.717.44400.411.712.065.29180老化1h后，20拉拔强度0.211.462.542.38老化后强度比28.7%69.2%68.5%32.0%复合式拉拔实验250.280.370.650.39400.160.210.400.22600.050.110.180.04复合件抗剪强度（Mpa）250.390.470.754.58400.210.260.641.98
10、600.140.210.280.79抗冻性复合件剪切强度250.430.470.754.58冻融后，250.050.070.133.86强度比，%11.6%14.9%17.3%84.3%从试验结果可知，环氧沥青防水粘结层各项室内试验性能均较为优异，其抗剪强度和渗透性能突出，特别对于对裂缝修复有特殊要求的桥面可以优先选择。综合以上试验检测及分析结果，对不同水泥混凝土桥面防水粘结材料的综合比较见表2-2。不同水泥混凝土桥面防水粘结材料综合比较 表 2-2防水粘结层类型热喷SBS改性沥青+碎石热喷橡胶沥青+碎石水性环氧沥青防水粘结材料FYT-1型防水粘结材料AWP-2000F防水粘结材料性能比较渗透
11、性较差较差优良较差较好常温抗剪切能力一般一般优良较差一般高温抗剪切能力一般一般优良较差一般抗拉拔能力较好较好较好较差较好低温抗冻性较差较差优良较差较好施工工艺工艺复杂、质量控制环节较多，控制难度较大工艺复杂、质量控制环节较多，控制难度较大工艺简便，控制难度较小、质量易于保证工艺简便，控制难度较小工艺复杂、工序较多、质量控制难度大能耗比较SBS沥青高温洒布，能耗高高温洒布，能耗高常温施工，能耗低常温施工，能耗低常温施工，能耗低施工组织施工后需封闭交通施工后需封闭交通施工后可快速开放交通施工后不宜开放交通施工后不宜开放交通工程造价（元/m2）1824362680综合分析技术成熟、总体性能一般，工艺
12、复杂、质控环节较多，价格较低。技术成熟、总体性能优良，机械化施工，工艺简单，价格较低。技术成熟、总体性能优良，工艺简便，常温施工、施工组织方便，价格适中。技术成熟、总体性能较差，工艺简便、常温施工、施工组织方便，价格低。技术成熟、总体性能较好，工艺复杂、施工控制环节较多，造价高。通过比较可知：WEA水性环氧沥青防水粘结材料造价适中，性能优良，施工简便，是质量有保证的新型桥面防水粘结材料。3 WEA水性环氧沥青桥面隧道防水粘结层3.1 什么是WEA水性环氧沥青WEA水性环氧沥青是指将高分子聚合的热固性环氧树脂水性化，与沥青混合后形成的新型高性能防水粘结材料。WEA水性环氧沥青为褐色液体，无腐蚀性
13、，无污染。如图3-1所示。将加工、调配好的水性环氧沥青以雾状喷洒在处理后的水泥桥面，隧道水泥板之上，作为防水粘结层。如图3-2所示。WEA水性环氧沥青由沥青和环氧树脂与固化剂产生固化反应，形成不可逆的固化物，这种材料从根本上改变了沥青的热塑性质，而赋予了沥青全新的优良物理力学性质。 图3-1 WEA水性环氧沥青 图3-2 WEA水性环氧防水粘结层现场特征3.2 材料组成WEA水性环氧沥青材料由环氧树脂、酸酐类固化剂、聚氨酯改性材料和乳化沥青构成。WEA水性环氧沥青桥面隧道防水粘结层是将环氧树脂剪切乳化后与酸酐类固化剂、适量聚氨酯改性材料、乳化沥青混合喷洒，失水后凝聚，沥青混合料高温摊铺时发生固化反应形成最终结构强度。3.3 性能优势作为一种新型的桥隧水泥板防水粘结技术，WEA水性环氧防水粘结层相对其他技术存在更明显的优势：3.3.1 优良的材料性能（1）高渗透性采用先进的W/O结构剂型，使得WEA水性环氧沥青材料具有良好的表面渗透性，对水泥混凝土表面裂纹有修复作用。同时，封堵了水泥混凝土表面的微裂纹，杜绝了“泛白”现象的发生。（2）超强粘结性能防水粘结层是水泥混凝土桥面铺装的重要组成部分，除了需要达到防水的目的，同时还需要达到层间粘结的作用。WEA水性环氧沥青相对油性材料，能够渗入水泥混凝土桥面板内，因此具有更好的粘结效果。图3-3 水性环氧沥青防水粘结层粘结效果（3）防水性能强
