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专题报道

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浅析2020年桥面防水材料的选择与应用

作者:李冬波 来源:黑龙江省绥化市北林区公路管理处 时间:2020-02-11 10:22:40 次数:

公路和城市道路建设,特别是高速公路和城市快速道路,动辄几亿、十几亿的投资,而且桥梁占总造价的 10- 30%左右,比重很大,所以要求设计使用年限较大。设计标准几十年的桥梁,几年后就出现不同程度的损坏。因而桥面铺装的早期破损以及板梁绞缝漏水现象,引起了人们对桥面防水层施工工艺及材料关注。选择合适的防水层型式既能起到良好的防水效果,又能延长桥面铺装的使用寿命。
    公路和城市道路建设,特别是高速公路和城市快速道路,动辄几亿、十几亿的投资,而且桥梁占总造价的 10- 30%左右,比重很大,所以要求设计使用年限较大。设计标准几十年的桥梁,几年后就出现不同程度的损坏。因而桥面铺装的早期破损以及板梁绞缝漏水现象,引起了人们对桥面防水层施工工艺及材料关注。选择合适的防水层型式既能起到良好的防水效果,又能延长桥面铺装的使用寿命。

    1、桥面铺装渗漏的原因及危害。

    桥面铺装防水问题过去在我国一直没有能引起足够的重视,很多人往往有一个错误的认识,混凝土本身是不怕水的, 钢筋混凝土结构的桥梁无须作防水。因此对桥面系的构造设计不太重视。恰恰就因为桥面系构造的设计缺陷而引起了很多病害,再由于交通量的增长以及车辆超载的影响,使桥面铺装层过早地遭到破坏,因而降低了桥梁的使用寿命。

    2、桥梁防水系统的设置。

    混凝土经常接触的部位都要设计为防水混凝土,保证本身的密实性和防腐性能。尤其是桥面和下部结构水位浮动的部位。在混凝土中加入粉煤灰或细矿粉等可以减少水泥带入在碱量,加入钢纤维、聚丙烯纤维可以对膨胀、开裂起到防裂作用,并具有很好的抗渗能力,达到自防水的基本要求。无论桥面混凝土施工质量如何好, 均不能完全保证不开裂。所以桥面水泥混凝土铺装层上面必须设置防水层。防水层的要求不但本身能起到防水作用,而且要求其与水泥混凝土和沥青混凝土都有很好的亲和性,附着力好。下面牢固地与水泥混凝土表面粘结,否则会成为隔离层,导致沥青混凝土的拥包、脱离、松散、破坏。因此桥面防水层除要保证桥面结构不渗水外必须考虑到以下要求:在下面的水泥混凝土及上面的沥青混凝土的亲合性和粘结强度;防水层必须具有抗碾压、抗搓及抗剪切性能; 防水材料的耐高温性能一般不低于130 摄氏度,但不高于 160 摄氏度(沥青混合料指摊铺温度);在行车荷载的作用下,防水层应具有较小的变形,否则将导致防水层之上的结构层受力状况恶化,极大地缩短其使用寿命,所以防水层的最佳厚度在 1.2- 1.5 毫米之间为宜; 防水层施工简便、快速。

    3、桥面铺装防水材料的应用比较。

    荷载、材料、施工质量及突发事件都可能引起桥梁破坏,但桥面防水系统没有达到使用要求以至造成桥梁破坏,是极其重要的原因,其后果是灾难性的。所以必须设置完善的防水系统,将混凝土与水隔离开来。通常桥梁防水系统由刚性防水(混凝土本身的防水)和柔性防水(桥面防水涂层)两部分组成。

    3.1、柔性防水材料的选择原则。桥面防水层除要保证桥面结构不渗、漏水外必须考虑到以下要求。

    (1)防水层必须具有抗剪切、抗搓及抗碾压性能。因为防水层上面要进行摊铺沥青混凝土一层,施工机械要直接在防水层上操作,所以施工时一定要增加胎基布,一般采用玻璃纤维布作为辅助材料。

    (2)防水材料与其下面的水泥混凝土及上面的沥青混凝土的亲和性和粘结强度也是很重要的一方面。

    (3)防水材料的耐高温性能一般不低于 130 度但不高于 160 度。因为在防水层上摊铺热沥青混凝土时,防水层既不能因沥青混合料的高温而流淌,又能在热混合料的温度影响下软化,使防水层与混凝土牢固粘结,所以防水层耐高温性能过高(超过 160 度)将影响防水层与沥青混凝土的粘结,因而降低其使用寿命。

    (4)在行车荷载的作用下,防水层应具有较小的压缩变形,否则将导致防水层之上的结构层受力状况恶化,极大地缩短其使用寿命, 所以防水层的厚度一般不超过 3毫米,最佳厚度在 1.5~1.8 毫米之间为宜。

    (5)防水层施工快速、简便。所选择的防水材料既可以机械喷涂,又可以人工进行涂刷,因为只能用于机械喷涂不能用于人工涂刷的防水涂料对泄水孔、阴阳角等小面积的防水质量将难以保证。

    3.2、桥面铺装防水材料的种类及应用选择

    (1)聚氨酯弹性防水涂料。是以聚氨酯为主体配合其他材料组合而成,有甲、乙两种组合而成,固化后形成富有弹性的橡胶状防水层,要求桥面混凝土有一定的平整度并彻底清洁后,人工涂刷两遍。根据需要可调整涂料的使用量,直到一定厚度。优点是聚氨酯弹性防水涂料本身防水性能好,耐老化性能好,缺点是对基层干燥度要求高,与沥青混合料的亲合性差,易出现层间分离。

    (2)改性沥青防水卷材。是以优质沥青为主要原料,以聚脂毡或复合玻璃纤维毡为胎体,以聚乙烯腊或板岩为表面的一种新型柔性防水材料,为使其与桥面砼紧密贴合,对桥面砼的平整度具有较高的要求,对桥面砼的清洁要求也较高,施工时,人工或半自动加热使卷材沥青溶化,边溶化边铺设与桥面紧密贴合。施工中操作人员的工作态度和责任心对质量影响大。如果每一部位均热溶良好、紧密贴合应该有良好的使用性能。优点是该施工方法简单,防水效果好,耐高温,具有一定的抗拉强度和抗刺破强度,与沥青混凝土均具有良好的粘结性能。如果桥面平整度好,能控制好卷材施工工艺和质量,应能达到良好的使用性能。缺点是造价较高,不适合大面积使用。

    (3)聚合物沥青防水涂料。该产品以复合离子型乳化沥青、橡胶树脂改性剂为主要原料构成的单组分水浮型防水涂料。优点:是采用机械喷涂施工速度快。缺点:因其产品特性不能人工涂刷只能机械喷涂,所以对泄水孔、阴阳角部位的防水质量难以保证,又因其中加入树脂等原材料使其防水层耐高温性能太高,在沥青混合料摊铺后不能与沥青混凝土很好地粘结,耐久性差。虽然造价很便宜但在大中型桥梁中。

    (4)FYT- 1 型阳离子氯丁胶乳沥青防水涂料。其主要成份为氯丁胶乳、石油沥青和水以及配套材料组成。优点:施工可用机械喷涂又可以人工涂刷,可做成一布三涂、二布四涂和二布六涂,涂料固化快,操作安全无污染,耐高温 130摄氏度 ~160 摄氏度, 低温 - 5 摄氏度 ~- 25 摄氏度, 又因其有高强玻纤布增加防水层的抗碾压、抗剪切能力,施工机械可直接在其上进行沥青混凝土施工,无需任何保护,不同的作法相应适合不同等级的桥梁,选择性强,应用范围广泛。

    (5)布四涂防水层:聚脂毡加 4 遍防水涂料(沥青基)。采用一层聚脂毡、四遍沥青基防水涂料成型。要求桥面混凝土具有良好的平整并彻底清洁,否则易产生空鼓。施工时由于涂料类似乳化沥青,需等待破乳及彻底干燥, 要求交通管制和晴朗天气施工。如果干燥不彻底,聚脂毡极易形成含水层起到相反作用。一布四涂防水层对施工环境要求较低。由于桥面砼不平形成多处空鼓,影响防水层与桥面粘结。如果采用,须严格控制施工工艺,保证涂层干燥、桥面平整。施工时聚胺脂浸透涂料,铺设完成后应对空鼓处压实并进行交通管制,如在最后两遍涂料喷洒之前被雨淋,或聚脂毡未干透即喷洒最后两遍,以免导致聚脂毡含水,影响防水效果。

    (6)M1500水溶性防水涂料防水层。人工喷洒,对桥面混凝土平整度要求较低,但需要清洁桥面,并在喷洒前用冲洗。此种防水层由于防水材料渗入混凝土的毛细孔中,在表面不成层,因此看上去似乎没有防水层,与沥青面层的粘结差,要做粘层。M1500 防水层施工方便,对桥面平整度要求较低。由于 M1500 是渗入水泥混凝土中堵塞混凝土的细孔达到防水效果,析出水泥混凝土表面的物质还需用水冲去,与沥青混凝土的粘结需加铺粘层实现,同时在桥面使用过程中,如果出现裂缝, 此种防水层没有延性, 裂缝处渗水无法解决。

    (7)高掺量 SBS 改性沥青防水层:高掺量 SBS改性沥青延度﹥60cm,对桥面混凝土平整度要求较低,施工时只需对桥面混凝土彻底清扫。由于改性沥青需要较高的温度方能均匀喷洒,因此,需要具有自动加温、自动控制洒布量的高性能洒布车。 喷洒后需及时机械洒布 0.3- 0.8 的干净石屑,覆盖率 70- 80%,沥青腊厚度 >2mm。高掺量SBS改性沥青防水层,施工简便、迅速,与水泥混凝土均具有优良的粘结性能。每平方米洒 2kg会在桥面表面形成 >2mm厚的沥青膜。表面 >70%的洁净石屑层,有效地防止沥青混凝土加铺时的粘轮打滑。沥青混凝土摊铺时热混合料和防水层紧密粘结成一个整体,是一种造价低廉、防水效果优良的防水材料。(原文:李冬波,黑龙江省绥化市北林区公路管理处)


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