路橋用改性瀝青防水卷材的應(yīng)用研究

王宇飛

【摘要】

本文以路橋用改性瀝青防水卷材為研究對(duì)象，針對(duì)相關(guān)問(wèn)題展開(kāi)探討。文章首先引出了改性瀝青防水卷材研究的意義，在分析了改性瀝青防水卷材工作機(jī)理的基礎(chǔ)之上，闡述了橋面防水對(duì)改性瀝青防水卷材的性能要求。希望本文的研究能能夠?yàn)橄嚓P(guān)領(lǐng)域提供指導(dǎo)和參考。

【關(guān)鍵詞】路橋；改性瀝青防水卷材；應(yīng)用研究

一、改性瀝青防水卷材研究的意義

目前，我國(guó)公路建設(shè)正處于高速發(fā)展時(shí)期，用了近10年的時(shí)間走過(guò)了發(fā)達(dá)國(guó)家40年的發(fā)展歷程；隨著公路里程的延長(zhǎng)和橋梁的增多，橋梁鋪裝及橋梁結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中所暴露的缺陷也越來(lái)越多，如由于我國(guó)水泥混凝土橋梁設(shè)計(jì)大部分采用簡(jiǎn)支、簡(jiǎn)支連續(xù)橋面或連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，在連續(xù)橋面的負(fù)彎矩區(qū)受汽車(chē)載荷作用下，不可避免地產(chǎn)生表面混凝土裂縫，即使在橋面其它部位也會(huì)因溫度或濕度的變化而出現(xiàn)細(xì)微裂紋。由于這些裂縫和裂紋的存在，若不及時(shí)處理，雨水就會(huì)滲入梁體發(fā)生堿集料反應(yīng)、鋼筋銹蝕等，從而影響混凝土橋梁的耐久性。因此，凍融破壞、鋼筋銹蝕、堿集料反應(yīng)等成為路橋工程領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題之一，很多橋梁就因水害而導(dǎo)致其遠(yuǎn)未達(dá)到其設(shè)計(jì)壽命時(shí)，就出現(xiàn)橋面板破碎、鋪裝層松散剝離等問(wèn)題而需要早期加固維修或提前終止運(yùn)營(yíng)，大大降低了橋梁的營(yíng)運(yùn)效益。更嚴(yán)重的是，它還會(huì)對(duì)車(chē)輛行駛舒適性、安全性構(gòu)成潛在威脅。隨著高速公路的快速建設(shè)，橋梁在道路中的比重越來(lái)越大，這些問(wèn)題若不及時(shí)解決，將嚴(yán)重影響公路的運(yùn)營(yíng)。

要消除這些病害，若采用不斷的進(jìn)行局部挖除修補(bǔ)和更換板塊作業(yè)，不僅修復(fù)成本高，而且會(huì)因水泥強(qiáng)度的齡期問(wèn)題而較長(zhǎng)時(shí)間地占用道路有效面積，導(dǎo)致交通阻塞不暢。因此，大量地采用白加黑技術(shù)，即在原水泥混凝土路面加蓋一層瀝青混凝土。但是，由于板塊的整體作用，在溫度變化和貨載的作用下，水泥板塊的間隙和裂縫處有較大的位移變形存在，對(duì)加蓋的瀝青混凝土產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變的集中，在其反復(fù)作用下，瀝青混凝土?xí)O易迅速出現(xiàn)復(fù)制性開(kāi)裂，既反射裂縫；白加黑技術(shù)應(yīng)用成功的關(guān)鍵就成為如何防止或減緩反射裂縫的產(chǎn)生和相應(yīng)的防水。通常有以下兩種方法：一是提高瀝青混凝土自身的抗拉和抗裂性能，二是在水泥混凝土路面的裂縫處加蓋一層改性瀝青防水卷材，依靠卷材消散和吸收集中的應(yīng)力應(yīng)變，防止反射裂縫的產(chǎn)生。采用第二種方法的效果得到了認(rèn)可和應(yīng)用。

我國(guó)防水材料在路橋方面的應(yīng)用研究起步較晚。至20世紀(jì)80年代才開(kāi)始逐步認(rèn)識(shí)到鋼筋腐蝕的嚴(yán)重性和橋面防水的重要性，隨后逐漸有新的研究成果出現(xiàn)，特別是近年來(lái)的研究有了較快的發(fā)展。但這些研究基本上是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，并且往往是從理論上進(jìn)行研究。因此，改性瀝青防水卷材研究對(duì)橋梁防水技術(shù)的應(yīng)用及推廣具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、改性瀝青防水卷材的工作機(jī)理

影響橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量的因素較多，其中凍融破壞、鋼筋腐蝕、堿集料反應(yīng)、混凝土炭化等已被視為影響橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素。在實(shí)際工作中，也時(shí)常會(huì)出現(xiàn)橋面滲水、鋪裝層剝離、橋面塊破碎等問(wèn)題。這些問(wèn)題均是由于水的存在而引起的。因此，可以認(rèn)為，水的滲入是橋梁結(jié)構(gòu)破壞的最直接和最重要的主要原因之一。要提高橋梁的安全性和壽命，設(shè)置防水層是必須的手段之一。防水層的工作原理簡(jiǎn)言之就是形成阻隔層防止水進(jìn)入橋梁結(jié)構(gòu)中。

1、橋梁橋面防水系統(tǒng)組成

綜合國(guó)內(nèi)外已有的研究成果，在采用熱熔施工的情況下，混凝土橋面防水系統(tǒng)由底涂層、防水層、防水保護(hù)層(有時(shí)保護(hù)層可省略)、上粘結(jié)層(若直接在卷材上攤鋪瀝青混凝土，可省略上粘結(jié)層)構(gòu)成，其中防水層可采用單層卷材或雙層卷材。

（1）底涂層

底涂層的作用是，通過(guò)使底涂材料滲入混凝土毛細(xì)孔，并對(duì)混凝土毛細(xì)孔封堵，同時(shí)粘附于混凝土橋面，以改善混凝土橋面與改性瀝青防水卷材的粘附特性，使卷材與混凝土表面有很好的粘結(jié)力。一般選用經(jīng)過(guò)良好改性的具有較好表面活性的乳化瀝青作為底涂劑。

（2）防水層

防水層是構(gòu)成整個(gè)防水系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是橋面是否防水的關(guān)鍵，是由具有一定厚度、抗水壓的完整、連續(xù)膜構(gòu)成。

（3）保護(hù)層

由于防水層上要鋪瀝青面層，當(dāng)鋪瀝青面層時(shí)，需要進(jìn)行高溫瀝青混合料的攤鋪與碾壓(溫度約120～170℃)，這可能導(dǎo)致防水層軟化和流淌，瀝青混凝土中的骨料還會(huì)烙破防水層。因此，有時(shí)會(huì)考慮設(shè)置保護(hù)層。但保護(hù)層的設(shè)置與面層類(lèi)型、防水卷材的上表面覆面材料和厚度等有關(guān)，一般情況下，由于改性瀝青防水卷材的上表面覆面材料為具有良好抗烙破性的頁(yè)巖片，因此通常取消保護(hù)層。

（4）上粘結(jié)層

主要針對(duì)非瀝青類(lèi)防水材料，以確保防水層與瀝青層粘結(jié)良好，對(duì)于瀝青類(lèi)防水材料，可取消此粘結(jié)層。

2、橋面改性瀝青防水卷材的工作機(jī)理

從宏觀上，改性瀝青防水卷材的防水功能主要是，依靠防水卷材粘貼在橋面板上形成具有良好彈性的防水膜，阻隔水與基層混凝土的接觸，起到防水作用。同時(shí)，防水卷材施工時(shí)在基層涂刷底涂層，使底涂材料分子滲入水泥混凝土表面孔隙中封堵混凝土內(nèi)空隙，強(qiáng)化混凝土表面的防水性，提高混凝土的自防水能力；同時(shí)也提高防水卷材與基層的粘結(jié)能力。

三、橋面防水對(duì)改性瀝青防水卷材的性能要求

橋面防水所采用的改性瀝青防水卷材不同于普通建筑防水用改性瀝青防水卷材，其主要區(qū)別在于：橋面防水所采用的改性瀝青防水卷材要能經(jīng)受面層瀝青混凝土攤鋪的高溫碾壓和車(chē)載荷的作用，簡(jiǎn)言之，在施工過(guò)程中卷材對(duì)溫度和濕度變化有良好的適應(yīng)性、與橋面基層和瀝青混凝土面層有良好的粘結(jié)性、能抵抗面層攤鋪前的運(yùn)輸車(chē)輛碾壓、能抵抗面層攤鋪中松散集料及油污和跌落物等的破壞、不被熱瀝青高溫與鋪筑機(jī)械破壞，在使用期內(nèi)卷材有良好的不透水性、不被重載交通作用下集料刺破及良好的抗剪能力和抗裂能力等。其特殊要求如下：

具有優(yōu)良的耐高溫性能。瀝青混凝土混合料的拌和溫度一般控制在160～180℃，攤鋪溫度一般在160℃左右。因此，要求防水卷材能完全滿足攤鋪瀝青混凝土?xí)r的高溫要求，在高溫環(huán)境下不融化，并保持膜體完好，同時(shí)不因高溫而改變其材料的原有特性。

具有不透水性和不被砂石烙破的性能。路、橋面的防水在使用功能上完全不同于建筑防水，要求具有較強(qiáng)的抗烙破、抗穿刺和碾壓性能，其施工早期必須承受施工設(shè)備的裸碾及粒料的戳刺，路橋開(kāi)通運(yùn)營(yíng)后還得承受行車(chē)的反復(fù)碾壓和動(dòng)水壓力。

必須具有良好的低溫柔性和低溫抗裂性能，可有效地遏制低溫環(huán)境下路、橋面微裂縫的產(chǎn)生。

【參考文獻(xiàn)】

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