混凝土橋面板MMA防水層粘結(jié)力對(duì)瀝青路面攤鋪質(zhì)量的影響

楊 凱

(中交二航局第四工程有限公司，安徽 蕪湖 241000)

隨著一帶一路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展，大中型橋梁施工建設(shè)層出不窮，MMA防水材料的使用已經(jīng)趨于常態(tài)化。在國(guó)內(nèi)以往的研究中，MMA材料的粘結(jié)力非常好，且能滿足橋面鋪裝要求[1]，而對(duì)MMA防水層的粘結(jié)力具體研究并不多見(jiàn)。

以歐洲橋梁橋面板MMA防水層施工為研究對(duì)象，對(duì)施工過(guò)程中的問(wèn)題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并針對(duì)MMA防水層粘結(jié)力的問(wèn)題研究分析，針對(duì)不同的情況找出具體原因和解決措施。同時(shí)以MMA英國(guó)生產(chǎn)廠家公司的內(nèi)部試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析作為借鑒，以粘結(jié)力的測(cè)試結(jié)果為依據(jù)，證明橋梁MMA防水層各層之間粘結(jié)力值的重要性。

1 工程概況

Moracica大橋是黑山共和國(guó)通往塞爾維亞南北高速項(xiàng)目中最大的一座橋，此橋由六跨95 m+125 m+3×190 m+125 m的懸臂連續(xù)鋼構(gòu)組成的960 m高墩大橋，橋梁結(jié)構(gòu)為單幅單箱雙室斜腹板箱梁結(jié)構(gòu)。其中橋面板寬為23.40 m，腹板最高為10.6 m，結(jié)構(gòu)尺寸較大且為4%縱坡橋面，為混凝土的布料造成較大的困難。

2 目前國(guó)內(nèi)外MMA防水層的使用情況

根據(jù)國(guó)內(nèi)橋梁的發(fā)展，在對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)耐久性研究問(wèn)題上，高性能的防水MMA材料被更多接受和廣泛應(yīng)用，其中大型跨徑的混凝土橋梁使用較多。國(guó)外的混凝土橋梁和鋼橋梁建設(shè)基本采用MMA防水材料，有的業(yè)主會(huì)在業(yè)主要求(TOR)中明確要求，橋面板的防水層材料必須采用MMA甲基丙烯酸甲酯樹(shù)脂的彈性防水涂料。其拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、沖擊韌性、硬度、耐低溫性以及斷裂伸長(zhǎng)率在內(nèi)的各種物理特性的平衡組合令客戶和設(shè)計(jì)師信服，且施工環(huán)境在-5 ℃～+30 ℃，施工效率快，每天施工可達(dá)到2 000 m2。

3 混凝土橋梁MMA防水層結(jié)構(gòu)分析

本課題根據(jù)海外項(xiàng)目混凝土橋梁施工項(xiàng)目對(duì)MMA防水材料性能的研究，在混凝土箱梁或?qū)嶓w橋面板完成混凝土澆筑成橋后，直接在面板上施工3～4 mm厚MMA防水層，并在防水層上面攤鋪9 cm厚的瀝青混凝土材料。其中本橋面板存在4%的縱坡。混凝土橋梁MMA防水層結(jié)構(gòu)如圖1所示。

4 瀝青混凝土質(zhì)量問(wèn)題情況

MMA防水層施工后， 在粘層上直接施工瀝青混凝土，根據(jù)結(jié)果統(tǒng)計(jì)，瀝青混凝土分別出現(xiàn)了一些鼓包、裂縫的問(wèn)題，雨后的瀝青混凝土表面出現(xiàn)滲水情況，如圖2所示。

5 MMA防水層粘結(jié)力不足問(wèn)題分析

根據(jù)分析研究，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)切開(kāi)瀝青混凝土，發(fā)現(xiàn)部分防水層粘結(jié)力強(qiáng)度不足，第二層防水層存在褶皺情況，以及防水層和瀝青混凝土之間的粘結(jié)力不能滿足瀝青攤鋪是的性能要求。根據(jù)目前已經(jīng)發(fā)生的情況，項(xiàng)目部通過(guò)對(duì)正在施工的MMA防水層進(jìn)行過(guò)程追蹤研究分析，并通過(guò)每層間的拉脫實(shí)驗(yàn)來(lái)研究MMA材料粘結(jié)力對(duì)瀝青攤鋪質(zhì)量的影響情況。

5.1 混凝土和MMA防水層之間的粘結(jié)力問(wèn)題

在混凝土面板打磨之后，一般會(huì)根據(jù)基本MMA施工手冊(cè)進(jìn)行第一層Primer滾輪涂抹施工，在確保混凝土表面完全覆蓋后，在材料要求的工作施工環(huán)境內(nèi)，1 h后可以進(jìn)行防水層施工，同時(shí)進(jìn)行局部的Primer拉脫實(shí)驗(yàn)，研究小組現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了28個(gè)5.2 cm直徑的切割樣本并進(jìn)行拉脫實(shí)驗(yàn)，平均拉拔力為1.8 MPa，其中有3個(gè)點(diǎn)位置低于1 MPa拉拔力。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)拉脫實(shí)驗(yàn)，研究小組認(rèn)為，MMA防水層Primer和混凝土橋面板的粘結(jié)力不穩(wěn)定，根據(jù)剝離Primer后的混凝土表面情況，研究小組確定以下主要原因?qū)е碌灼岷突炷撩姘逯g的粘結(jié)力不足。

(1)由于施工過(guò)程中避免面板出現(xiàn)龜裂質(zhì)量通病，現(xiàn)場(chǎng)施工采用人工二次收面，導(dǎo)致面板表面浮漿較多，致使噴砂打磨后的骨料裸露率不高。

(2)因大型橋梁箱梁結(jié)構(gòu)采用混凝土泵送施工，且混凝土配合比和易性要求比較高，這就導(dǎo)致混凝土含沙量大。且因地區(qū)原因采用機(jī)制砂，混凝土中含有的機(jī)制砂粉末含量也相應(yīng)增加，這對(duì)粘結(jié)力大小有直接的影響[2]。一般無(wú)明顯骨料、只有水泥漿的表面，粘結(jié)力只有0.5～1 MPa。

(3)因大型橋梁一般采用掛籃現(xiàn)澆或者移動(dòng)模架箱梁現(xiàn)澆等澆筑施工工藝，造成橋面板的平整度和標(biāo)高控制精度不足。相反MMA防水層的平整度要求在3 m范圍內(nèi)平整度誤差<1 cm。表面凹凸不平，對(duì)噴砂打磨處理的效果影響較大。

Primer的施工時(shí)，對(duì)空氣濕度有明確要求，但對(duì)混凝土橋面板的濕度控制要求不太明確，導(dǎo)致橋面板橫坡低處局部在混凝土內(nèi)部不干燥的情況下，進(jìn)行底漆涂刷施工，這樣會(huì)導(dǎo)致后期防水層的鼓包和粘結(jié)損失的問(wèn)題。

5.2 MMA防水層第一二層之間的粘結(jié)力問(wèn)題

針對(duì)MMA第一二層噴灑結(jié)束后，研究小組對(duì)防水層進(jìn)行整體上下三層切割取樣，并通過(guò)拉脫實(shí)驗(yàn)確保每層之間的粘結(jié)力情況，其中Primer和第一層粘結(jié)良好，未發(fā)生拉脫情況，但在第一二層之間出現(xiàn)多次拉脫現(xiàn)象。其中28個(gè)點(diǎn)，有24個(gè)點(diǎn)滿足要求，防水層和混凝土面板脫離，粘結(jié)力基本滿足拉力要求，而另外4個(gè)點(diǎn)是防水層第一二層之間脫離，拉脫力小于1 MPa，不滿足防水層粘結(jié)力要求。根據(jù)施工過(guò)程分析，主要為以下原因。

(1)防水層夏季高溫施工，在現(xiàn)成施工時(shí)分包商時(shí)根據(jù)空氣溫度實(shí)測(cè)，小于30 ℃控制且早晚班進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工，但局部因忽略混凝土梁體的溫度滯后于空氣的問(wèn)題，導(dǎo)致防水層施工時(shí)混凝土面過(guò)高[3]。

(2)因大風(fēng)原因，在第一次層防水層施工時(shí)周圍環(huán)境大風(fēng)，導(dǎo)致另一側(cè)橋面板灰塵雜物等粘結(jié)在第一層防水層中，導(dǎo)致二次噴涂后的粘結(jié)力不足。

(3)廠家提供部分材料超過(guò)質(zhì)保期，在現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中分包商發(fā)現(xiàn)材料性能不穩(wěn)定，存在固結(jié)不及時(shí)和后續(xù)粘結(jié)力不足情況。

5.3 MMA防水層和瀝青混凝土之間的粘結(jié)力問(wèn)題

執(zhí)行防水層以500 m2一個(gè)拉脫抽檢點(diǎn)的檢驗(yàn)后，為確保防水層和瀝青混凝土之間的粘結(jié)力，MMA廠家提供一層粘結(jié)力材料，避免瀝青混凝土在攤鋪和滾輪壓力機(jī)碾壓時(shí)引起移動(dòng)和褶皺的情況發(fā)生。

在瀝青開(kāi)裂和突起部分，切開(kāi)瀝青并從瀝青塊底部發(fā)現(xiàn)，粘結(jié)層和瀝青混凝土粘結(jié)良好，基本能夠滿足瀝青混凝土攤鋪碾壓施工的基本要求。同時(shí)研究小組發(fā)現(xiàn)bond coat粘結(jié)層的涂刷厚度不能過(guò)厚，因此粘結(jié)層是根據(jù)瀝青混凝土溫度進(jìn)行融化粘結(jié)的。只有全面覆蓋一層粘結(jié)層，才能保證瀝青混凝土的滾動(dòng)碾壓質(zhì)量。其中固化后的MMA防水材料表面可耐高溫最高+250 ℃。

6 確保MMA防水層粘結(jié)力的基本措施

通過(guò)對(duì)防水層粘結(jié)力問(wèn)題的研究，特別針對(duì)以上幾個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)具體實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證給出以下合理成本較低的解決措施。

6.1 防水層底漆Primer和混凝土橋面板之前的粘結(jié)力解決措施

(1)針對(duì)橋面板人工二次收面問(wèn)題，項(xiàng)目部應(yīng)加強(qiáng)表面噴砂處理效果，根據(jù)二次收面特點(diǎn)，骨料會(huì)覆蓋包藏，所在施工過(guò)程中應(yīng)無(wú)死角緩慢行進(jìn)設(shè)備，確保骨料充分裸露。

(2)對(duì)于浮漿較厚位置，現(xiàn)場(chǎng)施工可利用小型打磨機(jī)先進(jìn)行初次打磨，消除橋面板表面浮漿，為后續(xù)噴灑處理做好充分的準(zhǔn)備。

(3)針對(duì)橋面板平整度不滿足要求的情況，根據(jù)防水層的使用要求，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)采用磨平并填補(bǔ)較明顯的凹處，確保防水層施工時(shí)的粘結(jié)力滿足要求。

(4)在進(jìn)行防水層施工前，不僅要確保空氣濕度問(wèn)題，還要確保混凝土橋面板內(nèi)部干燥，在下雨或者積水的位置，清理干凈且自然風(fēng)干或者采用其他加熱蒸發(fā)，以保證防水層底漆的施工質(zhì)量。

(5)在底漆Primer施工之前多次清理橋面板，避免灰塵雜物、油漬污染等影響底漆的粘結(jié)力。

6.2 MMA防水層第一二層之間的粘結(jié)力解決的基本措施

(1)首先確保使用材料在有效質(zhì)保期內(nèi)，因橋梁施工的材料采購(gòu)計(jì)劃提前以及海外材料的入關(guān)辦理等，所有施工安排需要在一年內(nèi)完成。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工組織的合理安排和材料的配套使用要求比較高。

(2)防水層施工時(shí)根據(jù)施工環(huán)境和溫度的影響，材料的使用需要及時(shí)確定周圍環(huán)境和梁體的溫度持續(xù)追蹤管控，特別是夏季施工時(shí)更應(yīng)嚴(yán)格管理。

(3)第一層防水層施工時(shí)，應(yīng)避免在大風(fēng)或者天氣變化較大時(shí)間段，避免第一層防水層的外部污染。且較長(zhǎng)的橋梁，施工隊(duì)伍應(yīng)縮短第一層的施工長(zhǎng)度，盡快完成第二層與第一層的粘結(jié)施工，保證第一二層防水層整體的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上，MMA防水層對(duì)無(wú)調(diào)平層混凝土面板和瀝青混凝土之間的粘結(jié)力的重要性越來(lái)越重要，混凝土橋面板MMA防水層對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性起著關(guān)鍵的作用，MMA防水層對(duì)瀝青混凝土的攤鋪碾壓施工有決定性的作用，對(duì)后期的瀝青路面病害問(wèn)題有直接的關(guān)系。現(xiàn)場(chǎng)施工班組不能因MMA材料本身的優(yōu)異性能而忽略了材料本身使用的基本要求，確保MMA每一層的粘結(jié)力，盡量避免死角、局部粘結(jié)力不均等情況，拉脫實(shí)驗(yàn)應(yīng)根據(jù)500 m2取一個(gè)點(diǎn)的樣品頻率，且最小拉脫力≥1 MPa，平均值在1.82 MPa最佳，只有達(dá)到以上基本要求，才能最大可能減少M(fèi)MA防水層對(duì)后續(xù)瀝青路面攤鋪的質(zhì)量影響。