沥青混合料桥面防水粘结层施工工艺浅析

沥青混合料桥面防水粘结层施工工艺浅析摘要：本文结合海湾大桥青岛端接线工程桥面沥青铺装工程的施工经验，从防水粘结层的作用、设计、技术要求和施工技术要点等几个方面展开论述，以期待为沥青混合料防水粘结层施工的技术推广提供参考。正文：在沥青混合料桥面防水系统中，防水粘结层是在水泥混凝上桥面上进行沥青铺装设计的核心技术之一，原因在于沥青混合料与水泥混凝土是性能差异较大的材料，两种材料的有效结合是桥面铺装成败的关键，因此应重点进行防水粘结层的材料选择与设计，确保其有较强的粘结能力和防水能力，同时满足水泥混凝土桥面与沥青铺装层间抗剪强度的要求。桥面防水层的材料类型可分为以下几种类型：沥青基防水卷材(包括改性沥青防水卷)、合成高分子防水卷材、防水涂料、热喷SBS改性沥青等。1沥青混合料铺装层与桥面防水粘结的必要性沥青混合料铺装层同桥梁结构在材料的物理与力学性能上有明显的差异，即一柔一刚。因此，这一特性会导致二者在温度应力及荷载作用下应力与位移的不连续性，尤其是水平剪切力往往主要由铺装层承当。如果桥面同铺装层之间的粘结不够牢固，或者是铺装层的抗剪强度缺乏，那么极易在铺装层中产生剪切破坏，即表现为推挤、车辙、拥包、撕裂，导致形成人们通常所讲的“搓皮”现象，也就是刚柔两局部变形不一致。由此可见，对于桥面铺装层而言，桥面板与沥青铺装层之间的粘结至为重要。这一粘结层除了具有“承上启下”的粘结作用外，还应具有对桥面板的防水保护功能，因此常被称为防水粘层。这一层次的损坏将直接导致桥面板与铺装层的各自独立，铺筑层也会因失去与桥面板的粘结而承受更大的应力，因而更易产生各种损坏。然而，在工程实践中这一粘层/防水层往往没有受到人们的足够重视，有的直接在桥面上铺设桥面铺装层，有的那么采用普通乳化沥青粘结层，而且洒布量控制不严，易导致粘层油过量。由于在天气高温时，桥面的温度远远超过了粘层油的软化点，过量的粘层油起到了“润滑油”的作用，从而加剧了铺装层的滑移等损坏。因此，对铺筑层及防水粘层材料的温度稳定性要有比对沥青路面高得多的要求，另外，防水粘层还应具有更高的粘韧性，以适应桥面上严苛的应力、应变条件。2沥青混合料桥面防水层设计常规防水材料适用于建筑物的防水，如屋顶、厨卫间墙。但对于承受动态荷载且应力应变较大的桥面而言，便显示出了局限性。SBS改性剂能全面地提升沥青的使用性能，当参加到沥青中时，SBS聚合物能显著地改变沥青的粘度—弹性特性，在较高的温度下，沥青会变得更粘稠，而在较低温度下，聚合物会更有弹性，从而使沥青更坚韧。总之，SBS聚合物会使沥青对温度不太敏感，使沥青刚柔并济并具备优良的防水特性和粘结性能，因而，SBS改性沥青防水粘结层在桥面铺装防水系统中应用越来越多。本工程所用的桥面防水系统是在原桥面上洒布一层热的SBS复合式改性沥青膜，然后再洒铺一层单一粒径的碎石，如下图。图1热SBS改性沥青防水粘结层其中沥青和碎石洒布量确实定与下承层的外表特性以及上层沥青混合料类型有关。洒布量过多，可能会导致防水层甚至面层泛油；过少那么缺乏以形成要求厚度的沥青膜，进而影响防水效果甚至整个桥面铺装层的性能。碎石的用量、粒径大小也影响着防水层效果。嵌入碎石的作用是提高层间抗剪强度，同时保护防水层沥青膜不被破坏。碎石的粒径过小容易引起泛油，粒径过大那么不能有效粘结沥青层，从而不能提供足够的层间抗剪强度。通过大量工程实践发现，10mm~15mm尺寸碎石较理想。现行试验方法中，剪切试验通常用来评价桥面铺装层间水平抗剪强度，拉拔试验用来评价铺装层间粘结强度，带水压的渗水试验用来评价防水层的防水能力。用防水沥青进行大量剪切和拉拔试验，综合以往工程检验结果，认为1.5kg/m2的沥青洒布量和8.0kg/m2〔占满铺面积的70%左右〕的碎石撒铺量时，层间水平抗剪强度最大，同时层间粘结力也最大。图2不同沥青和集料喷洒量下水平剪应力的关系图3不同沥青喷洒量下粘结强度和集料撒布量的关系根据本工程桥梁跨径大小、坡度情况、交通荷载情况及设备情况，最后决定碎石用沥青预先裹覆〔建议有条件时尽量对碎石进行预裹覆处理〕，具体方案如下：表1防水粘结层技术方案技术方案沥青胶结料5mm~10mm碎石防水沥青洒布量控制在1.2kg/m2~1.5kg/m2，根据现场实际情况确定在碎石外表预裹覆占碎石质量3~5‰的普通热沥青3防水粘结层技术要求本工程防水粘结层所用防水沥青必须满足表2的相关技术要求，所用碎石除满足表3技术要求外，还必须洁净、枯燥、外表粗糙无风化。表2复合改性沥青技术要求检测指标单位技术要求检测方法针入度〔25℃,100g,5s〕0.1mm≤65T0604延度〔5cm/min,5℃〕Cm≥20T0605软化点〔环球法〕℃≥85T0606运动粘度〔135℃〕Pa.s≤4T0625闪点〔开口式〕℃≥230T0611溶解度%≥99T060725℃弹性恢复%≥85T066248h贮存稳定性℃≤2.5T0661RTFOT后残留物质量变化—±1.0T061025℃针入度比%≥70T06045℃延度cm≥15T0605表3集料技术要求检测指标单位技术要求检测方法石料压碎值%≤26T0316洛杉矶模耗损失%≤30T0317巩固性%≤12T0314针片状颗粒含量%≤15T0312软石含量%≤5T0320与沥青粘附性级≥4T06164防水粘结层施工工艺〔1〕热沥青洒铺应在桥面处理后3～5天内进行，以免处理后的外表被再次污染。洒布前应对下承层进行认真的处理，保持干净、枯燥。在施工期间，如遇下雨，应在下承层外表充分枯燥的条件下洒铺。〔2〕热SBS改性沥青防水粘结层施工时，先将SBS改性沥青加热至185℃以上，采用专用的改性沥青洒布车，在经过处理、清洗、枯燥以后的混凝土面上洒布一层1.2～1.5L/m2的SBS改性沥青作为粘结剂，然后在其上撒布一层粒径5～10mm单一尺寸经过3～5‰沥青预拌碎石。撒布碎石为经过清洗枯燥后的5～10mm〔3〕热沥青防水粘结层洒布应采用专用的，可有效控制洒布剂量的，具有加温、保温和搅拌功能的洒布设备。洒布设备在施工前应进行认真清理，将储油罐中的残油去除干净。在正式洒布前应进行试洒。严格清理有关的施工机械，特别是沥青洒布车和碎石撒布车的车轮，严禁将污染物带上施工断面。在洒铺过程中，洒布车应保持匀速行驶，稳定的转速，以保证洒铺的均匀。〔4〕预拌碎石撒布量一般为5～7m3/Km2，具体撒布量经过试撒确定。撒布时需严格控制用量，单粒径碎石撒布要求均匀、无堆积，对撒布量偏高，局部碎石重叠的局部〔5〕热SBS改性沥青防水粘结层施工过程中严格控制洒〔撒〕布量及洒〔撒〕布均匀性。〔6〕局部露白处应由人工刷涂方式用热沥青进行重洒并撒布碎石，之后用喷灯烘烤稳定。〔7〕当出现大面积漏洒时，应立即停止作业，并对洒布设备机械参数进行检测，正常前方可重新施工。〔8〕在沥青洒铺过程中应注重对横向接头和纵向接头的施工处理。在横向接头的位置，再次施工时既要与前次施工紧密的衔接，同时也要防止与前次施工断面重叠。每次洒铺前应用油毛毡或铁皮等物将已洒铺的路段遮挡覆盖，防止再次洒铺时造成沥青的重叠。〔9〕防水粘结层施工时，应采用油毛毡等物对防撞体等边缘构造物进行必要遮盖，防止洒布时对其造成污染。参考文献[1]公路沥青路面设计标准〔JTGF40-2000〕.2005[2]公路工程沥青及沥青混合料实验规程JTJ052-2000).2000[3]季节，罗晓辉，徐世法，张晓军.SBS改性沥青桥面粘结/防水层材料与工艺研究[J].北京建筑工程学院学报，2003年04期