淺析防水粘結層在瀝青層橋面鋪裝的重要性及施工注意事項

■詹建林

（福建省交通建設工程監理咨詢有限公司，福州 350001）

淺析防水粘結層在瀝青層橋面鋪裝的重要性及施工注意事項

■詹建林

（福建省交通建設工程監理咨詢有限公司，福州 350001）

以泉州灣跨海大橋引橋橋面鋪裝為例，重點對防水粘結層施工前施工工藝基面處置、材料選擇、用量控制、滲水試驗進行分析，闡明防水粘結層的質量對橋面鋪裝的重要性，為類似工程提供經驗和借鑒。

防水粘結層 基面處理 橋面鋪裝

隨著公路、城市交通建設的發展，橋梁的數量急劇增加，瀝青混凝土具有行車舒適、噪聲小的特點，已廣泛運用于橋梁鋪裝。但經常發現橋面的瀝青層有坑洞現象，經研究，產生坑洞的重要原因是瀝青層與瀝青層，瀝青層與橋面層的粘結狀況，如果瀝青層與橋面層出現完全滑動情況，該瀝青層的疲勞壽命只有3～4年，如果該層面出現滑動現象，必將出現局部疲勞狀態，路面也因此出現坑洞，因此必須保證瀝青層與橋面的連續狀態[1]。我國瀝青路面橋面鋪裝起步較晚，對橋面防水粘結層的研究，更缺乏實際應用數據。

泉州灣跨海大橋地處海洋性氣候條件，屬于典型的季風區，冬季盛行偏北風、夏季盛行偏南風，還伴有長達3～8個月的熱帶氣旋（臺風）。路面結構層作為橋面鋪裝形式，除了一般的平整、密實、抗滑、耐久品質以外，還應具良好的抗水損壞能力及保護橋梁的作用 ，因此泉州灣跨海大橋的橋面鋪裝層選用的防水粘結層，從選材到施工始終圍繞著這一理念及其要求進行，其重點在于提高橋面鋪裝的耐久性和防水損害性能。

現該橋已通車兩年，橋面層運行良好。本文以該橋的防水粘結層施工前施工工藝基面處置、材料選擇、用量的控制進行分析，提出施工好防水粘結層這一結構層對橋面鋪裝的重要性，為廣大同行提供經驗和借鑒。

1 鋪裝前施工基面處置

因橋梁的結構受力的限制，一般橋面的設計厚度都偏薄，在承受荷載時需與橋面板共同受力，故層間結合效果極為重要。橋梁鋪裝層的早期破壞，一個重要原因是鋪裝層與橋面結構之間的結合不良。所以鋪裝前施工基面即原水泥混凝土橋面的處置非常重要。

1.1 處置注意事項

鋪裝前原水泥混凝土橋面的處置有以下注意點：

（2）混凝土橋面的浮漿、污染物：浮漿及污染物是層面結合不良的一個主要因素。首先，浮漿層在行車振動、水侵濁作用下，很容易破碎，導致其防水粘結層破壞；第二，水泥混凝土浮漿層表面光滑，在鋪裝層中將形成一個隔離層，對防水粘結層結合極為不利，很容易在出現很大的水平剪力和底部彎拉應力時，橋面鋪裝必然迅速破壞。

（3）混凝土橋面的碳化：混凝土表面的碳化，使混凝土強度降低，混凝土內聚力也降低，由此形成的表層將對鋪裝層形成一層隔離層，不利于承受荷載的整體作用。

（4）混凝土橋面粗糙度不夠：混凝土表面過于光滑，將直接導致層間粘結的不夠緊密，即將影響鋪裝層與水泥混凝土層的整體受力效果，易造成鋪裝層脫層、推移等病害的產生。

1.2 真空拋丸鑿毛工藝[2]

為保證瀝青鋪裝層與橋面間有很好聯結性，在進行瀝青層橋面施工前必須進行處理。

周教授還想繼續往下說，鬼子軍官不耐煩了，也火了，也罵了一聲八嘎，你的撒謊的不要，皇軍是不可戰勝的。你們要是不與皇軍合作死啦死啦的。

本項目采用真空拋丸鑿毛工藝，能夠一次將混凝土表面的浮漿、雜質清除干凈，經拋丸處理過的混凝上表面潔凈又堅硬，具有比較均勻的紋理。最重要的是還能夠充分暴露混凝土的裂紋等病害，以便提前采取補救措施，本項目對裂縫寬度大于0.2mm的進行環氧樹脂注漿處理。拋丸前后的效果比較見圖1。

圖1 拋丸前后對比

2 防水粘結材料的選擇

2.1 防水粘結層材料的選擇要求

防水粘結層材料，應適應海洋性氣候，具有良好的防水和粘結作用，保證上下層聯成一體，同時還要考慮橋面鋪裝的穩定性和耐久性。因此，防水粘結層材料應具備幾個優點：

（1）優良的溫度適應性：首先，瀝青層鋪筑階段的溫度環境，熱瀝青混合料鋪到防水材料后，其溫度會急劇上升，作為有機材料，受到這種熱沖擊，會出現不同程度的老化，此時，防水膜變軟，很容易被熱集枓刺破。其后，防水層運營期間，由于溫度壞境的交替變化，防水材料不斷的遭受凍融循環破壞，也加快了老化速度。

（2）良好的層間粘結力：一旦出現脫層現象，橋面鋪裝層將很快發生破壞，橋面鋪裝層與橋面板之間脫層可以認為是橋面鋪裝的完全破壞。橋面鋪裝層與橋面板間的粘結力是鋪裝層的附著基礎，如果沒有橋面板的約束，鋪裝層在輪載的振動沖擊作用下與橋面板分離，將很快發生破壞。

（3）優良的耐久性：經長時間外部條件作用后，它們的化學成分和物理性質應沒有大的變化，或雖變化但不致使其各項性能變得太差；使用壽命至少應有不低于瀝青鋪裝層使用年限，當混凝土橋面板開裂≤2mm時，防水材料的變形應仍能滿足不被拉裂，以保證防水要求。

（4）優良的不透水性能：作為橋面防水材枓，不透水性能是其最基本、最重要的性能。橋梁在車輛、風力、溫度等復雜因素作用下，防水層材料易發生損壞，因此，防水層材料應保證在設計期限內，在橋面所遇到的各種情況下都應該是不透水的。

2.2 SBS改性乳化瀝青

SBS改性乳化瀝青是以瀝青為基料，以SBS高分子聚合物為改性材料，在一定的設備和工藝條件下，通過乳化劑及助劑的作用，使瀝青、改性劑與水混溶而成的乳液。

改性乳化瀝青粘層取代傳統乳化瀝青粘層和熱瀝青粘層應用于本項目，具有三個鮮明的特點：一是保留著乳化瀝青的特性；二是具有改性材料的優點；三是安全環保，不需要像熱瀝青一樣加熱至高溫方可施工并節約燃料。實質上它是瀝青乳化技術和瀝青改性技術的結合，使瀝青的功能趨于完善。與乳化瀝青相比，改性乳化瀝青具有以下優點：①提高高溫穩定性；②增強抗低溫性能；③提高粘附強度；④擴大應用范圍；⑤提高內聚力；⑥延長使用壽命；⑦提高早期強度。

為適應泉州灣地區的高溫等復雜的惡劣氣候環境，選用SBS改性乳化瀝青作為橋面粘層的材料。

3 防水粘層材料最佳用量的確定

涂膜類防水材料在不同界面型式的橋面鋪裝結構中存在最佳用量。防水材料如果用量過小，會由于防水涂膜無法形成連續的薄膜而影響層間的粘結力，用量太大，而使層間的摩阻力減小。層間摩阻力與層間粘結力的平衡點所對應的防水材料的用最即為最佳用量。防水層材料的最佳用最不僅與混凝土的表面紋理有關，還與試驗的豎向荷錢和試驗時的溫度有關，不同的豎向荷載和試驗溫度對應著不同的防水涂膜的最佳用量值。當有豎向荷載時，層間的剪切應力主要是由層間摩阻力貢獻的，這對于鋪筑瀝青混凝土的鋪裝結構表現的將會更明顯，防水層材料的粘結作用將得不到充分的體現，因此，經過綜合考慮，直剪試驗的豎向力選用0.2MPa。試驗溫度統一取25℃，剪切速率為10mm/min。

表1 SBS改性乳化瀝青防水涂膜不同用量下的層間抗剪強度(MPa)

由表1可見，橋面板鑿毛界面在SBS用量為1.0kg/m2時層間剪應力最大，考慮施工可操作性，可取最佳用最為0.9～1.1kg/m2之間；本項目在施工SBS改性乳化瀝青防水粘層前，橋面均已經過拋丸處理，所以選擇SBS改性乳化瀝青的用量為1kg/m2。

4 橋面鋪裝防水粘結層室內滲水模擬試驗

當橋面防水粘結層層上鋪筑瀝青面層時，壓路機碾壓熱瀝青混合料，可能導致防水層在高溫骨料的作用下產生刺破損壞，從而失去了防水效果，故在室內模擬碾壓試驗件測其不透水性能。試驗裝置如圖2。

（1）試驗步驟

主要試驗步驟如下：

①將試樣放在底座區中間位置，帶有防水層的一面朝上；

圖2 ZHY結構層材料滲透儀

②將帶加壓筒的壓板（帶O型密封圈）放在試樣上并與底座對準；

③用下加緊螺栓將壓板與底座聯結起來，并用扳手擰緊；

④給加壓桶加水至筒的2/3處，將加壓桶上蓋與加壓筒用螺栓聯結并加緊；

⑤給加壓桶用打氣筒充氣至預定壓力，保持至規定時間；

⑥觀察車轍板側面的滲水情況，并記錄開始滲水時間。

將項目使用的SBS改性乳化瀝青，取最佳用量及50%最佳用量分別作滲水試驗。在環境溫度為25℃條件下加壓0.7MPa，觀察48h后加壓簡內氣壓的變化，檢測SBS改性乳化瀝青在不同用量下的透水性能。

表2 滲水試驗結果

（2）試驗結果分析

試驗結果表明，在最高0.7MPa的水壓下，SBS改性乳化瀝青的用量為最佳用量的50%時，48h后，氣壓表讀數下降了一半，表明出現滲漏和應力衰減現象。而在最佳用量時，沒有出現滲漏和應力衰減現象，顯示出了優良的抗滲性能，為其應用于橋面防水實際工程提供了可靠的依據。

5 結語

泉州灣跨海大橋現已通車2年，根據現場觀測，瀝青鋪裝層裂縫、坑槽、車轍等病害較少，與橋面鋪裝的防水粘結層質量有著密不可分的關系。該項目在防水粘層施工中，注重對施工前施工工藝基面處置、材料材質選擇以及用量的控制，有力提高了防水粘結層的質量，延長了橋面鋪裝層的使用壽命，為泉州灣跨海大橋取得了良好的經濟效益，為類似工程提供了良好的借鑒和指導。

[1]黃曉明,趙永利,高英.高速公路瀝青路面設計理論與方法[J].北京：人民交通出版社,2006，（1）:18-19.

[2]福建省高速公路施工標準化管理指南第三分冊路面工程及交通安全設施（第二版）［S］.北京：人民交通出版社，2013.

[3]JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術規范［S］.北京：人民交通出版社，2004.