橋面防水粘結(jié)材料的性能對比研究

孟令國，江瑞齡，祝爭艷

(江蘇現(xiàn)代路橋有限責任公司，南京 210049)

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橋面防水粘結(jié)材料的性能對比研究

孟令國，江瑞齡*，祝爭艷

(江蘇現(xiàn)代路橋有限責任公司，南京 210049)

摘要：通過室內(nèi)試驗，結(jié)合項目橋面鋪裝特點和氣候條件，對NKY、熱噴SBS改性瀝青、改性乳化瀝青、橡膠瀝青4種防水粘結(jié)材料，進行低溫柔韌性、耐熱性、抗拉性能、抗剪性能、抗?jié)B水性能以及常低溫條件下抗損傷性能的試驗，對比分析各性能，并綜合考慮項目冬季施工的實際情況，最終確定在該橋面鋪裝中采用NKY防水粘結(jié)材料，灑布量為0.9 kg/m2。

關(guān)鍵詞：橋面鋪裝；NKY；防水粘結(jié)材料；灑布量

0引言

目前我國橋梁的上部結(jié)構(gòu)一般以鋼筋混凝土梁或混凝土橋面板為主，橋面攤鋪瀝青混凝土面層。然而，一些橋梁在通車后不久，面層就出現(xiàn)損壞，原因是瀝青面層與橋面板之間的粘結(jié)力不足，在車輛行駛的重復荷載下產(chǎn)生相對滑移，導致瀝青面層出現(xiàn)裂縫、坑洞，降低橋梁的行車舒適。由于面層存在裂縫，降雨時，雨水下滲，在車輛荷載長期作用下，橋面鋪裝層將出現(xiàn)更為嚴重的破壞，降低橋面的使用壽命[1-3]。橋面出現(xiàn)的損壞與防水粘結(jié)層有直接關(guān)系[4-6]，因此有必要對橋面防水粘結(jié)材料的性能進行研究。

我國橋梁上使用的防水粘結(jié)層材料有很多種，例如SBS改性熱瀝青，改性乳化瀝青，橡膠瀝青等[9-12]。但是這些材料不能完全滿足橋梁通車使用后的實際性能要求。NKY環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層材料是一種新型的高性能防水粘結(jié)層材料。相比一般橋面防水粘結(jié)層材料，NKY既有良好的防水性能，又有優(yōu)異的粘結(jié)性能。本文以NKY材料為主，通過試驗對比分析不同防水粘結(jié)層材料的性能，為實際工程應用提供依據(jù)。

1試驗方案與評價方法

橋面防水粘結(jié)材料種類眾多，化學組成、技術(shù)性能等存在較大的差異，工程中優(yōu)選材料以及質(zhì)量控制需要有全面、合理的材料性能評價指標體系、試驗方法及其技術(shù)標準。根據(jù)我國橋梁防水粘結(jié)層材料的使用情況，選用了NKY、熱噴SBS改性瀝青、改性乳化瀝青、橡膠瀝青4種具有代表性的防水粘結(jié)材料，對其進行耐熱性、低溫韌性、抗拉性能、抗剪性性能、抗?jié)B水性能、以及常低溫的抗損傷試驗。

其中低溫柔韌性試驗按照水性瀝青基防水涂料6.6的方法進行。耐熱性須符合技術(shù)要求，試驗按照水性瀝青基防水涂料6.7的方法進行。以下為抗施工損傷性能試驗方法步驟[7]。

(1)制作30 cm×30 cm×5 cm的混凝土試件，在其表面涂刷一定劑量的防水粘結(jié)材料(0.9 kg/m2)，放入車轍試驗儀中進行保溫，對0、20℃時的破壞情況進行評價。

(2)對車轍儀器進行改裝，將鋼輪表面套上橡膠輪胎材料，荷載設(shè)定為標準要求的0.7MPa，這樣可以更好的模擬實際的施工車輛行駛對粘結(jié)層的破壞。

通過室內(nèi)成型試件模擬橋面鋪裝結(jié)構(gòu)，在常溫和高溫條件下，對不同灑布量的各種防水粘結(jié)材料進行抗拉強度和抗剪強度的試驗研究。灑布量采用0.7、0.8、0.9、1.0 kg/m2等4種，將抗拉性能及抗剪性能作為研究指標，選出最佳的灑布量。粘結(jié)性試驗按照水性瀝青基防水涂料6.8款的方法進行試驗[7]?？辜粜阅馨凑章窐蛴盟詾r青基防水涂料中6.13款的方法進行試驗[8]。不透水性能按照水性瀝青基防水涂料中6.9的方法進行試驗。

2防水粘結(jié)層材料物化性能試驗對比分析

2.1低溫柔韌性能

試驗結(jié)果見表1。江蘇地區(qū)冬季最低溫度在-10℃左右，由以上結(jié)果可知，4種防水粘結(jié)材料基本都滿足低溫要求；NKY環(huán)氧瀝青防水材料的低溫柔韌性優(yōu)于其他3種。

表1　柔韌性試驗結(jié)果

2.2高溫耐熱性

試驗結(jié)果見表2。可知NKY材料和橡膠瀝青的耐熱性能相差不大，但比熱噴SBS改性瀝青、改性乳化瀝青的耐熱性要好。

表2　耐熱性試驗結(jié)果

2.3抗損傷性能

試驗結(jié)果見表3。在抵抗施工損傷性能方面，NKY環(huán)氧防水材料有明顯的優(yōu)勢，其他三種防水粘結(jié)材料都表現(xiàn)出一定程度的損傷。尤其在冬季施工時，一般防水粘層都表現(xiàn)出脆裂現(xiàn)象，而NKY防水材料不起皮、不粘輪、不脆裂，表現(xiàn)出很好的實用性。

表3　各種防水粘結(jié)材料抗施工損傷性能試驗結(jié)果

3防水粘結(jié)層材料路用性能試驗對比分析

3.1抗拉強度試驗

對4種不同灑布量的防水粘結(jié)材料，研究其抗拉強度的變化，試驗溫度分為常溫(20±2℃)和高溫(40±2℃)兩種條件。各材料抗拉強度如圖1和圖2所示。

由圖1、圖2試驗數(shù)據(jù)可知：在常溫和高溫條件下，4種防水粘結(jié)材料抗拉強度總體隨灑布量呈拋物線變化。NKY環(huán)氧瀝青粘結(jié)材料粘結(jié)力最佳，常溫條件下，其抗拉強度是改性乳化瀝青的3倍，是熱噴SBS改性瀝青的1.9倍，是橡膠瀝青的1.1倍。高溫條件下，其抗拉強度是改性乳化瀝青的4.8倍，是熱噴SBS改性瀝青的3倍，是橡膠瀝青的1.57倍。NKY環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)材料的抗拉強度隨灑布量呈單峰曲線變化。常溫下，強度峰值達到0.7 MPa，相應的灑布量為0.9 kg/m2；高溫條件下，其峰值為0.63 MPa，對應灑布量也為0.9 kg/m2。

圖1　20℃時防水粘結(jié)材料抗拉強度Fig.1 Tensile strength of waterproof bonding materials at 20℃

圖2　40℃時防水粘結(jié)材料抗拉強度Fig.2 Tensile strength of waterproof bonding materials at 40℃

3.2抗剪強度試驗

試驗溫度分為常溫(20±2℃)和高溫(40±2℃)。不同灑布量下各防水粘結(jié)材料抗剪強度如圖3和圖4所示。

由圖3、圖4的試驗數(shù)據(jù)可知：在常溫條件下，抗剪強度從大到小的順序為：NKY環(huán)氧瀝青、橡膠瀝青、熱噴SBS改性瀝青、改性乳化瀝青。橡膠瀝青與NKY環(huán)氧瀝青的抗剪強度比較接近，總體上略低于NKY環(huán)氧瀝青的抗剪強度；在高溫條件下，當灑布量為0.7、0.8、1.0 kg/m2時，橡膠瀝青的抗剪強度略高于NKY環(huán)氧瀝青，當灑布量為0.9 kg/m2時，NKY的抗剪強度高于橡膠瀝青的抗剪強度。在常溫和高溫條件下，NKY環(huán)氧瀝青的抗剪強度峰值分別為0.81、0.65 MPa、灑布量均為0.9 kg/m2。

圖3　20℃時防水粘結(jié)材料剪切強度Fig.3 Shear strength of waterproof bonding material at 20℃

圖4　40℃時防水粘結(jié)材料剪切強度Fig.4 Figure 3 Shear strength of waterproof bonding material at 40℃

3.3不透水性

防水粘結(jié)層最重要的功能之一為防水性，在原始的狀態(tài)之下要保證具有不透水的路用性能。試驗結(jié)果見表4。可知不同材料，不透水性能均比較好，基本無透水現(xiàn)象。根據(jù)防水粘結(jié)材料路用性能試驗結(jié)果表明，NKY防水粘結(jié)材料粘結(jié)性能、抗剪切性能以及不透水性都較好。

表4　各種粘結(jié)材料的不透水性試驗結(jié)果

4結(jié)論

通過試驗對NKY防水粘結(jié)材料、熱噴SBS改性瀝青、改性乳化瀝青、橡膠瀝青4種防水粘結(jié)材料的物化性能及路用性能進行研究，得出以下結(jié)論：

(1)NKY環(huán)氧瀝青防水材料的高溫耐熱性和低溫柔韌性都比較好，橡膠瀝青的高溫耐熱性與NKY環(huán)氧瀝青材料相近，但低溫柔韌性較差。

(2)在灑布量為0.9 kg/m2時，NKY防水粘結(jié)材料的抗拉強度及抗剪強度最高。

(3)根據(jù)試驗結(jié)果對比，大橋防水粘結(jié)層推薦使用NKY材料，灑布量建議為0.9 kg/m2。

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Performance Research of NKY Waterproof Bonding Materials

Meng Lingguo，Jiang Ruiling*，Zhu Zhengyan

(Jiangsu Modern Road and Bridge Co.，Ltd，Nanjing 210049)

Abstract：Through the indoor experiment，combined with bridge deck pavement characteristics of the project and climatic conditions，the performance of four kinds of waterproof adhesive materials including the NKY，thermal spray SBS modified asphalt，modified emulsified asphalt，and rubber asphalt were tested in terms of low temperature flexibility，heat resistance，tensile properties，anti-shear strength，impermeability performance and anti-damage performance under the condition of low temperature.By comparison and analysis and taking the actual situation of the project in winter construction into consideration，the NKY waterproof adhesive material was finally determined as the bridge pavement material and the usage amount was 0.9 kg/m2.

Keywords：bridge deck pavement；NKY；waterproof adhesive materials；spraying amount

中圖分類號：S 777.4；U444

文獻標識碼：A

文章編號：1001-005X(2016)03-0073-03

作者簡介：第一孟令國，學士，高級工程師。研究方向：道路工程養(yǎng)護。*通信作者：江瑞齡，碩士，教授級高級工程師。研究方向：道路工程養(yǎng)護。E-mail：jiangah@sina.com

收稿日期：2015-10-20

引文格式：孟令國，江瑞齡，祝爭艷.橋面防水粘結(jié)材料的性能對比研究[J].森林工程，2016，32(3)：73-75.