路桥用改性沥青防水卷材的应用研究

2019-08-20 版权声明 举报文章

【摘要】

本文以路桥用改性沥青防水卷材为研究对象,针对相关问题展开探讨。文章首先引出了改性沥青防水卷材研究的意义,在分析了改性沥青防水卷材工作机理的基础之上,阐述了桥面防水对改性沥青防水卷材的性能要求。希望本文的研究能能够为相关领域提供指导和参考。

【关键词】路桥;改性沥青防水卷材;应用研究

一、改性沥青防水卷材研究的意义

目前,我国公路建设正处于高速发展时期,用了近10年的时间走过了发达国家40年的发展历程;随着公路里程的延长和桥梁的增多,桥梁铺装及桥梁结构在使用过程中所暴露的缺陷也越来越多,如由于我国水泥混凝土桥梁设计大部分采用简支、简支连续桥面或连续梁结构,在连续桥面的负弯矩区受汽车载荷作用下,不可避免地产生表面混凝土裂缝,即使在桥面其它部位也会因温度或湿度的变化而出现细微裂纹。由于这些裂缝和裂纹的存在,若不及时处理,雨水就会渗入梁体发生碱集料反应、钢筋锈蚀等,从而影响混凝土桥梁的耐久性。因此,冻融破坏、钢筋锈蚀、碱集料反应等成为路桥工程领域亟待解决的问题之一,很多桥梁就因水害而导致其远未达到其设计寿命时,就出现桥面板破碎、铺装层松散剥离等问题而需要早期加固维修或提前终止运营,大大降低了桥梁的营运效益。更严重的是,它还会对车辆行驶舒适性、安全性构成潜在威胁。随着高速公路的快速建设,桥梁在道路中的比重越来越大,这些问题若不及时解决,将严重影响公路的运营。

要消除这些病害,若采用不断的进行局部挖除修补和更换板块作业,不仅修复成本高,而且会因水泥强度的龄期问题而较长时间地占用道路有效面积,导致交通阻塞不畅。因此,大量地采用白加黑技术,即在原水泥混凝土路面加盖一层沥青混凝土。但是,由于板块的整体作用,在温度变化和货载的作用下,水泥板块的间隙和裂缝处有较大的位移变形存在,对加盖的沥青混凝土产生应力应变的集中,在其反复作用下,沥青混凝土会极易迅速出现复制性开裂,既反射裂缝;白加黑技术应用成功的关键就成为如何防止或减缓反射裂缝的产生和相应的防水。通常有以下两种方法:一是提高沥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缝处加盖一层改性沥青防水卷材,依靠卷材消散和吸收集中的应力应变,防止反射裂缝的产生。采用第二种方法的效果得到了认可和应用。

我国防水材料在路桥方面的应用研究起步较晚。至20世纪80年代才开始逐步认识到钢筋腐蚀的严重性和桥面防水的重要性,随后逐渐有新的研究成果出现,特别是近年来的研究有了较快的发展。但这些研究基本上是在实验室进行,并且往往是从理论上进行研究。因此,改性沥青防水卷材研究对桥梁防水技术的应用及推广具有重要的现实意义。

二、改性沥青防水卷材的工作机理

影响桥梁结构质量的因素较多,其中冻融破坏、钢筋腐蚀、碱集料反应、混凝土炭化等已被视为影响桥梁结构耐久性的主要因素。在实际工作中,也时常会出现桥面渗水、铺装层剥离、桥面块破碎等问题。这些问题均是由于水的存在而引起的。因此,可以认为,水的渗入是桥梁结构破坏的最直接和最重要的主要原因之一。要提高桥梁的安全性和寿命,设置防水层是必须的手段之一。防水层的工作原理简言之就是形成阻隔层防止水进入桥梁结构中。

1、桥梁桥面防水系统组成

综合国内外已有的研究成果,在采用热熔施工的情况下,混凝土桥面防水系统由底涂层、防水层、防水保护层(有时保护层可省略)、上粘结层(若直接在卷材上摊铺沥青混凝土,可省略上粘结层)构成,其中防水层可采用单层卷材或双层卷材。

(1)底涂层

底涂层的作用是,通过使底涂材料渗入混凝土毛细孔,并对混凝土毛细孔封堵,同时粘附于混凝土桥面,以改善混凝土桥面与改性沥青防水卷材的粘附特性,使卷材与混凝土表面有很好的粘结力。一般选用经过良好改性的具有较好表面活性的乳化沥青作为底涂剂。

(2)防水层

防水层是构成整个防水系统的基础,是桥面是否防水的关键,是由具有一定厚度、抗水压的完整、连续膜构成。

(3)保护层

由于防水层上要铺沥青面层,当铺沥青面层时,需要进行高温沥青混合料的摊铺与碾压(温度约120~170℃),这可能导致防水层软化和流淌,沥青混凝土中的骨料还会烙破防水层。因此,有时会考虑设置保护层。但保护层的设置与面层类型、防水卷材的上表面覆面材料和厚度等有关,一般情况下,由于改性沥青防水卷材的上表面覆面材料为具有良好抗烙破性的页岩片,因此通常取消保护层。

(4)上粘结层

主要针对非沥青类防水材料,以确保防水层与沥青层粘结良好,对于沥青类防水材料,可取消此粘结层。

2、桥面改性沥青防水卷材的工作机理

从宏观上,改性沥青防水卷材的防水功能主要是,依靠防水卷材粘贴在桥面板上形成具有良好弹性的防水膜,阻隔水与基层混凝土的接触,起到防水作用。同时,防水卷材施工时在基层涂刷底涂层,使底涂材料分子渗入水泥混凝土表面孔隙中封堵混凝土内空隙,强化混凝土表面的防水性,提高混凝土的自防水能力;同时也提高防水卷材与基层的粘结能力。

三、桥面防水对改性沥青防水卷材的性能要求

桥面防水所采用的改性沥青防水卷材不同于普通建筑防水用改性沥青防水卷材,其主要区别在于:桥面防水所采用的改性沥青防水卷材要能经受面层沥青混凝土摊铺的高温碾压和车载荷的作用,简言之,在施工过程中卷材对温度和湿度变化有良好的适应性、与桥面基层和沥青混凝土面层有良好的粘结性、能抵抗面层摊铺前的运输车辆碾压、能抵抗面层摊铺中松散集料及油污和跌落物等的破坏、不被热沥青高温与铺筑机械破坏,在使用期内卷材有良好的不透水性、不被重载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:

具有优良的耐高温性能。沥青混凝土混合料的拌和温度一般控制在160~180℃,摊铺温度一般在160℃左右。因此,要求防水卷材能完全满足摊铺沥青混凝土时的高温要求,在高温环境下不融化,并保持膜体完好,同时不因高温而改变其材料的原有特性。

具有不透水性和不被砂石烙破的性能。路、桥面的防水在使用功能上完全不同于建筑防水,要求具有较强的抗烙破、抗穿刺和碾压性能,其施工早期必须承受施工设备的裸碾及粒料的戳刺,路桥开通运营后还得承受行车的反复碾压和动水压力。

必须具有良好的低温柔性和低温抗裂性能,可有效地遏制低温环境下路、桥面微裂缝的产生。

【参考文献】

【1】张占军,胡长顺,王秉纲.桥面防水材料路用性能【J】.交通运输工程学报,2010(12):33-36

【2】张志宏,马文彬.防水卷材在白加黑路面的应用研究【J】.中国建筑防水,2010(11):8-10

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