RBS水性環氧瀝青橋面防水粘結層試驗研究及應用

羅國偉

(山西交通建設監理咨詢集團有限公司 太原市 030012)

0 引言

目前在混凝土橋梁中使用較多的防水粘結層材料是水性瀝青基材料，該種材料雖然具備一定的防水性能，但其在噴涂的施工過程中，極易受到施工機械的破壞且不宜察覺，嚴重影響防水層的完整性，造成不可修復的破壞[1-2]。因此，研究新型橋面防水粘結層材料勢在必行。

水性環氧瀝青是在石油瀝青及環氧樹脂的基礎上，以水為介質，添加一定助劑復合而成的高性能材料。已有研究表明[3-5]該種防水材料整合了環氧樹脂與瀝青的綜合性能，高溫下熱固性及耐腐蝕性強，低溫下仍能確保足夠的柔韌性，應用在橋面防水粘結層中可有效切斷上層路面水分入侵，并具備優異的粘結性能。但目前環氧瀝青在我國橋面防水層中的應用尚不成熟，對其性能要求、試驗方法缺乏系統的規范標準，其在工程中的實際應用效果缺乏有效論證。

選用RBS水性環氧瀝青作為混凝土橋面鋪裝的防水粘結層材料，通過室內試驗對其防水粘結性能進行了試驗研究，并進行了工程應用。

1 室內試驗

1.1 試驗材料

水性環氧瀝青：采用廣東雙虹防水保溫工程有限公司生產的RBS水性環氧瀝青防水材料，其為黑褐色液體，相關技術指標檢測結果見表1。

表1 RBS水性環氧瀝青防水材料主要性能指標

1.2 試驗方案

RBS水性環氧瀝青防水粘結層的粘結性能采用40°斜面剪切試驗及拉拔試驗進行試驗檢測。試件制備過程如下：

(1)選用車轍板模具制備3.5cm厚的水泥混凝土板，待試件標準養護28d后對其表面刷毛并清除浮漿確保試件表面平整潔凈。

(2)在整平及清理后的水泥混凝土板上分別灑布0.7～1.0kg/m2水性環氧瀝青防水涂料。

(3)防水涂料灑布完成后對試件進行常溫養護，待干燥后，加鋪SMA-13型瀝青混合料(5cm厚)，并采用輪碾機碾壓成型。

(4)瀝青面層鋪裝完成后對試件室溫養護48h，鉆芯取樣進行剪切與拉拔試驗。

2 室內試驗結果分析

2.1 抗剪強度試驗

抗剪強度測試采用40°斜面剪切試驗，試驗溫度分別為20℃、40℃，試驗儀器采用剪切與拉拔綜合測試儀(東南大學研制)[6]，防水層粘結面的正應力設定為0.15MPa，并以10mm/min速率進行加載。試驗測定不同類型防水粘結層材料在不同灑布量下的剪切強度，結果如表2所示。

表2 防水粘結層剪切試驗結果

由表2及圖1所示試驗結果可知，常溫條件20℃時，不同灑布量下，各種防水層材料的抗剪強度大小為：RBS水性環氧瀝青>橡膠瀝青>SBS改性瀝青>改性乳化瀝青。其中不同灑布量下的橡膠瀝青與RBS水性環氧瀝青剪切強度相當，前者略低于后者。當灑布量由0.7kg/m2增大到1.0kg/m2時，RBS防水層的剪切強度呈先增大后減小的趨勢。當灑布量為0.9kg/m2時，剪切強度最大，分別達到了0.83MPa(20℃)、0.66MPa(40℃)。

圖1 不同防水粘結層材料的抗剪強度(20℃)

由表2及圖2所示試驗結果可知，高溫條件40℃時，不同灑布量下的RBS防水層的剪切強度均遠遠大于SBS改性瀝青與改性乳化瀝青。在灑布量為0.9kg/m2時，RBS防水粘結層的剪切強度要優于橡膠瀝青，其他灑布量下的剪切強度要稍劣于橡膠瀝青，但差距不大，表明RBS水性環氧瀝青防水粘結層在常溫及高溫下均具有優異的抗剪切性能。

圖2 不同防水粘結層材料的抗剪強度(40℃)

2.2 抗拉強度試驗

拉拔試驗儀器采用剪切與拉拔綜合測試儀(東南大學研制)，試驗分別在20℃及40℃的溫度條件下進行，并以0.5kN/min的速度進行加載。試驗結果如表3所示。

表3 防水粘結層拉拔試驗結果

由表3及圖3可知，常溫條件20℃時，不同灑布量下，各種防水層材料的拉拔強度大小為：RBS水性環氧瀝青>橡膠瀝青>SBS改性瀝青>改性乳化瀝青。其中，不同灑布量下，RBS平均抗拉強度分別達到了SBS改性瀝青與改性乳化瀝青的3.2及1.9倍，橡膠瀝青與RBS水性環氧瀝青拉拔強度相當，前者略低于后者。

圖3 不同防水粘結層材料的抗拉強度(20℃)

由表3及圖4可知，高溫條件40℃時，不同灑布量下，RBS防水粘結層的拉拔強度優勢更加明顯，其平均拉拔強度分別是橡膠瀝青、SBS改性瀝青與改性乳化瀝青的1.6倍、4.9倍及3.1倍。

圖4 不同防水粘結層材料的抗拉強度(40℃)

常溫20℃及高溫40℃條件下，RBS防水粘結層在灑布量由0.7kg/m2增大到1.0kg/m2的情況下，抗拉強度均呈現出先增大后減小的趨勢，均在灑布量為0.9kg/m2時達到峰值，分別為0.70MPa(20℃)、0.63MPa(40℃)。試驗表明RBS水性環氧瀝青防水粘結層在常溫及高溫下均具有優異的粘結性能。

2.3 不透水性試驗

防水性能采用不透水性試驗進行檢測，參照相關規范標準制備試件進行試驗。試驗儀器為不透水儀，試驗水溫為20℃±5℃、測試水壓力范圍為0.1～0.3MPa，測試時間30min。試驗結果如表4所示。試驗結果表明RBS防水粘結層具有較好的不透水性能。

表4 防水粘結層的不透水試驗結果

3 工程應用

3.1 工程概況

某公路橋梁全長155m，上部結構采用預應力混凝土連續箱梁，跨徑組成為30m+50m+75m，橋面鋪裝采用4cm+4cm的SMA型瀝青混合料，采用RBS水性環氧瀝青作為橋面防水粘結層材料，灑布量為0.9kg/m2，施工現場所采用材料類型均同室內試驗。施工現場對橋面防水粘結層施工工藝進行了嚴格控制，并采用自動檢測設備對防水粘結層的相關性能進行了檢測與分析。

3.2 防水粘結層施工要點

(1)施工條件

施工前應確保橋面板達到足夠強度，并且平整、干燥、潔凈。防水粘結層灑布時的室外溫度應大于10℃，并避免雨霧天氣施工。

(2)橋面清理

施工前應對橋面的雜物及灰塵進行清理，采用打毛機清除表面浮漿，側面浮漿采用人工清理，最后采用鋼絲清掃車再次清掃并及時封閉交通。

(3)RBS水性環氧瀝青灑布

采用高壓無氣噴涂設備進行灑布，對于路緣石及中央護欄等構造物的垂直面等不宜灑布地方可進行人工補涂，防水粘結層施工完成并干燥后，應立刻進行瀝青混合料的攤鋪及碾壓，并確保攤鋪溫度>170℃。

3.3 現場剪切強度測定

防水粘結層及橋面鋪裝施工完成并養護7d后，采用電動剪切儀對防水粘結層進行水平直剪試驗測定剪切強度，現場檢測時的溫度為26℃，水平剪切強度達到了0.651MPa，滿足規范≥0.4MPa(25℃)的要求，表明RBS水性環氧瀝青防水粘結層具有較好的抗剪切性能。由于室內試驗采用的40°斜面剪切試驗，并且測試溫度低于施工現場，所以施工檢測結果小于室內試驗結果。

3.4 現場拉拔強度測定

待防水粘結層及橋面鋪裝施工完成并養護7d后，施工現場采用拉拔儀測定了抗拉拔強度，檢測時的溫度為26℃，測得防水粘結層最大拉拔強度為0.67MPa，由于檢測溫度不同，施工現場所測拉拔強度略低于室內試驗20℃時所測值，但檢測結果較好地滿足規范≥0.4MPa(25℃)的要求，表明RBS水性環氧瀝青防水粘結層具有較好的粘結性能。

3.5 持續觀測

該預應力混凝土連續箱梁橋梁在通車后的三年內對其進行了持續的觀測，觀測期間內該橋梁經歷了頻繁的高溫及暴雨天氣，并承受了復雜的行車荷載，但觀測結果表明：該橋梁在采用RBS水性環氧瀝青作為橋面防水粘結層后，檢測期間橋面鋪裝層平整度好，無裂縫、推移及擁包等現象產生，橋面板未檢測到滲水，表明RBS水性環氧瀝青橋面防水粘結層的實際應用效果優異，可進行推廣應用。

4 結論

(1)RBS防水粘結層在灑布量由0.7kg/m2增大到1.0kg/m2時，其剪切強度呈先增大后減小的趨勢，當灑布量為0.9kg/m2時，剪切強度最大，最大值分別達到了0.83MPa(20℃)、0.66MPa(40℃)。

(2)RBS防水粘結層在灑布量由0.7kg/m2增大到1.0kg/m2情況下，抗拉強度均呈現出先增大后減小的趨勢，在灑布量為0.9kg/m2時達到峰值，最大值分別達到了0.70MPa(20℃)、0.63MPa(40℃)。

(3)RBS防水粘結層材料的抗剪切及抗拉拔強度均遠遠優于SBS改性瀝青與改性乳化瀝青。其抗拉拔強度平均為橡膠瀝青1.6倍，20℃時的抗剪切強度優于橡膠瀝青。

(4)溫度為40℃時，在灑布量為0.9kg/m2時，RBS防水粘結層的剪切強度要優于橡膠瀝青，其他灑布量下的剪切強度要稍劣于橡膠瀝青，但差距不大。

(5)推薦RBS防水粘結層材料的最佳灑布量為0.9 kg/m2。

(6)工程應用實例表明：混凝土橋梁在采用RBS水性環氧瀝青作為橋面防水粘結層后，橋面鋪裝層平整度好，無裂縫、推移及擁包等現象產生，橋面板未檢測到滲水，表明RBS水性環氧瀝青作為橋面防水粘結層的實際應用效果優異，可進行推廣應用。