SBS改性沥青作为北方地区桥面防水层的试验研究

2006年第4期 试 验 研 究 辽 宁 建 材 UAO NING BUILDING MATERIALS 27 SBS改性沥青作为 北方地 区桥 面防水层 的试验研 究 唐 明 。南雪峰 (1．沈阳建筑大学，辽宁 沈阳 110168；2．辽宁省交通科学研究院，辽宁 沈阳 110015) [摘 要]本文介绍了北方地区水泥混凝土桥面铺装在使用过程中存在的问题，以及 SBS改性沥青作为桥面防水层的试 验研究，并提出了该防水层施工技术要点和防治桥面铺装早期破坏的几点建议。 [关键词]桥面铺装 ；防水层 ；SBS改性沥青 [中图分类号]rrU571 [文献标识码]A [文章编号]1009—0142(2006)o4—0027—02 1 概述 桥面铺装作为桥梁建设 中的重要组成部分，直接承受着 行车荷载的作用和气候环境的影响，使混凝土桥面板免于遭 受车轮的直接磨耗和剪切作用 以及雨水的侵蚀作用等影响， 并对行车安全、舒适等使用性能起重要作用。 桥面防水层技术是我国桥梁建设 中亟待解决的问题，尤 其是随着我国大跨径桥梁的发展 ，特别是在交通量逐渐增加 的情况下 ，对桥面防水的要求也越来越高。本文主要介绍了 基于辽宁省高速公路水泥混凝土桥面铺装 ，对 SBS改性沥青 防水层进行的试验研究情况。 1．1 北方地区桥面铺装存在的问题 随着高等级公路的发展 ，特别是在交通量逐渐增加的情 况下，水泥混凝土桥面铺装在使用过程中出现的问题越来越 引起人们的注意。由于桥面铺装体系的受力情况是十分复杂 的，不仅承受荷载的垂直应力、温度应力作用，而且还要承 受剪切应力的作用 ，对跨径较大的桥面铺装，其局部变形的 影响更为明显。在北方寒冷地区，水泥混凝土桥面铺装出现 早期破坏是比较常见的问题，严重的在通车几个月到一年的 时间内就出现唧浆、反白、推移及坑槽等病害，不仅影响桥 梁美观，而且给行车安全带来了隐患，同时也会造成重大的 经济损失。 1．2 北方桥面铺装破损原因的分析 由于高速公路交通量大、车速快 、车辆载重量大，车轮在铺 装层上产生的集中荷载和车辆制动时的剪力很大，加速了桥面 铺装层的破坏。辽宁地区的桥面铺装使用条件更为恶劣，辽宁 地区是全国冬季冻融循环次数最多的省份之一，加之冬季洒除 冰盐的影响，桥面铺装破损问题在辽宁省更较为突出。 其中车辆载重量大是一个比较重要的原因，图 1表示动 载作用下的沥青混凝土桥面铺装荷载与变形的关系曲线，从 图1中可以看出：当荷载小于某一数值pa时，变形 与荷载 P接近成正比关系，即图 1中 O8段为直线关系，此时桥面铺 装处于弹性变形阶段 ；当荷载超过 pa时，荷载与变形间不 再是直线关系 (ab段)，桥面沥青混凝土内部发生剪切变形 ， 桥面防水层将承受剪切力；当荷载超过 pb时 (bc段)，变形 与荷载 P的高次方存在一定关系，车辆对桥面产生 的剪切 力成倍增加，桥面形变急剧增加，甚至出现塑性流动，桥面 铺装层不可恢复变形增大 ，对变形抵抗能力减弱 ，容易发生 剪切破坏。 可见车辆载重量大是桥面铺装破损的一个重要原因。当 然，桥面铺装的破坏也有其他方面的原因，比如桥面在防排 水方面考虑不周、桥面水泥混凝土施工质量差、桥面铺装的 沥青混合料压实度不足、沥青混合料的抗疲劳破坏性能差以 及冬季频繁冻融循环作用等原因。 【收稿日期]2006—07—15 图 1 沥青混凝土桥面铺装荷载一变形关系曲线 1．3 桥面防水层的作用 高速公路上的沥青混凝土层都有一定的空隙率 ，在实际 使用过程中，总会有少量雨水或雪水渗入沥青混凝土铺装层 的空隙中。如果冬季含除冰盐的水滞留在沥青混凝土和水泥 混凝土桥面板之间时，将会腐蚀水泥混凝土。在车轮荷载的 挤压作用下 ，这种层间积水会产生较大的动水压力，初期出 现泛白现象，继续发展会使沥青混凝土剥离水泥混凝土 ，冬 季则会出现冻胀现象。在工程实践中，有的高速公路桥面在 重交通及超载车辆的作用下，使新铺筑的沥青桥面铺装层经 过几个冻融循环后就出现了桥面损坏。如果设置了桥面防水 层 ，就可以防止沥青混凝土中滞留水渗入水泥混凝土桥面 板 ，从而防止了水对水泥混凝土桥面板的破坏。因此 ，桥面 排水的一个重点就是利用桥面防水层为面层渗入水提供排泄 通道，防止桥面铺装的水损害。 1．4 水泥混凝土桥面防水层的技术要求 桥面防水层是设置在混凝土桥面板和沥青混凝土铺装层 之间，其作用除保证防水层不透水外，还要保证防水层同混 凝土桥面板及沥青混凝土铺装层之间都有足够的粘结强度和 剪切强度 ，以适应行车的要求。 所以，水泥混凝土桥面防水层首先要和水泥混凝土桥面 板有较好的亲和性，以保证桥面板和沥青混凝土铺装层之间 形成一定的粘结强度，并保证与上下层之间有效结合。其 次，防水 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 应具有较好的耐酸碱性 、防老化性、抗裂性以 及低温条件下的柔韧性。最后 ，防水层必须能够承受沥青混 合料铺筑时的碾压、剪切和粒料的搓压作用，并能耐受摊铺 时的车辆作用不粘车，也能耐受高温作用不流淌，以免造成 防水层破坏。 2 桥面防水层试验研究 因目前对桥面防水层的检测尚没有统一的试验方法和标 准，本文主要研究对桥面防水层的试验采用常规试验和针对 桥面的非常规试验，常规试验包括：固体含量、不透水性、 耐热性、流淌温度、低温柔性、抗裂性、延伸性、耐酸碱性 和粘结强度等9项。试验方法可参照现行 《中华人民共和国 行业 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 》“水性沥青基防水涂料”的试验方法。非常规试 验包括抗剪强度试验、热碾压后防水层渗透试验和防水层裂 维普资讯 http://www.cqvip.com 28 缝开合疲劳试验。 2．1 防水材料常规性能指标检测 我们的试验路选择在沈阳至丹东高速公路干河大桥和饮 马河大桥，施工 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 为 ：喷洒热 SBS改性沥青防水材料，施 工面积约2 500 rn2。我们主要对 SBS改性沥青防水层进行了固 体含量、不透水性、耐热性、流淌温度、低温柔性、抗裂性、 延伸性、耐酸碱性和粘结强度等常规性能测试，结果如下： 表 1 SBS改性沥青桥面防水层检验结果 试验表明，SBS改性沥青防水层不透水性满足基本防水 材料要求 (0．1Mpa。30min不透水)。SBS改性沥青粘结强 度、低温柔性和延伸率均较好，流淌温度满足要求。 2．2 非常规试验指标抗剪试验介绍及部分结果 2．2．1 热碾压后防水层的渗透试验 试验方法为首先成型透水砂浆抗渗试模，然后在砂浆试 模上涂刷桥面防水涂料，厚度为 1 mm，并在防水涂膜成型 后将透水砂浆试块迅速放到轮辙模上紧密排列，上铺2 cm 厚度沥青石屑 (温度 125℃)，然后模拟轻、中型8、10 t压 路机各碾压4遍 (碾压温度 120℃)，剥去沥青石屑，用砂 浆渗透仪进行透水试验。试验结果包括水泥砂浆试块本身渗 水系数和涂有 SBS改性沥青涂料水泥砂浆试块的渗水系数。 2．2．2 防水层裂缝开合疲劳试验 主要控制裂缝开合变化量为 0．5 mm、变化频率为24 Hz、经过200万次循环后，观查防水层情况。 2．2．3 SBS改性沥青防水层在多种温度下的剪切试验 我们对SBS改性沥青防水材料进行了抗剪强度的试验， 结果见表 2。 表 2 SBS改性沥青防水材料 试验表明 SBS改性沥青在低温 (一25℃)时，抗剪强 度值很大，即使在 一lO℃盐水条件下，也有较高 的抗剪强 度，但5O℃以上高温时抗剪强度低。 3 防水层的施工技术要点 3．1 水泥混凝土桥面的清洁要求 (1)水泥混凝土桥面凿毛处理后要保持桥面干净，不得 在桥面上拌合混凝土和砂浆； (2)防撞墙浇注混凝土时 ，应 防止混凝土撒落桥面上， 万一撒落应及时清除掉； (3)一般不允许运送混凝土和砂浆的车子从已凿毛处理 过的混凝土桥面上通过，必须通过时，应采取 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 防止漏浆； (4)防撞墙拆模后，应彻底清除防撞墙和混凝土桥面交 接部位的木模 、钢筋、 铁丝等杂物； (5)在混凝土桥面上的施工机械，应防止漏油，污染混 凝土桥面。 3．2 喷洒热 SBS改性沥青防水层的施工 (1)喷洒热 SBS改性沥青防水层施工须由有资质的专业 队伍施工，防水层做完后 ，在沥青混凝土铺装层未施工之 前，要严加保护，禁止车辆通行； (2)使用改性沥青洒布设备喷洒 SBS热改性沥青 (SBS 改性剂含量可为5％)用量宜为 0．6—0．7 kg／m ，必须保证 沥青洒布量并洒布均匀； (3)为防止粘轮，可洒布 3—5 mm洁净的单一粒径的碎 石或石屑，用量约 2～3 111 ／1 000 m ； (4)防水层必须全桥均匀洒布，局部及防撞墙底部防水 层可采用人工喷涂。防水层厚度和涂刷遍数须严格按照施工 技术质量要求进行施工，保证防水层的施工质量。 4 防治桥面铺装早期破坏的几点建议 (1)应对桥面铺装在结构上进行特殊设计，可以考虑采 用浇筑式沥青混凝土或尝试具有一定厚度的改性沥青稀浆封 层等作为桥面铺装的防水层； (2)建议加强桥面的防水和排水设计： (3)北方水泥混凝土桥面铺装建议采用抗渗、抗冻、高 性能混凝土； (4)建议加强沥青混凝土配合比的水稳定性控制 (浸水 残留稳定度、冻融劈裂)； (5)养护管理过程中，应注意冬季桥面的排水。 总之，避免桥面铺装破损必须从水泥混凝土铺装 、桥面 防水粘结层、沥青混凝土铺装三方面人手，全面考虑，综合 设计。 5 结语 本文只是对喷洒热 SBS改性沥青作为北方地区桥面铺装 防水层的试验研究做了介绍，这种材料在实际使用过程中也 存在一些问题，比如施工控制不当导致的桥面铺装使用效果 不佳的情况。实际上，单单依靠桥面防水层是无法彻底地解 决桥面铺装存在的问题的，应该将现有水泥混凝土铺装技术、 桥面防水层技术及沥青混凝土铺装技术结合起来进行研究。 参考文献 ： [1]高立波，李迎，等．桥面铺装技术的研究 [M]．2O03．10． [2]崔作石，王玉国，等．浅析超限运输对公路的破坏 [J]．辽宁交通科技，2002，3．▲ 维普资讯 http://www.cqvip.com