混凝土橋用環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層材料性能試驗(yàn)研究

1、混凝土橋用環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層材料性能試驗(yàn)研究胡偉（東南大學(xué)交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院 210096）摘要：目前，環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層材料開始應(yīng)用于水泥混凝土橋梁，本文結(jié)合蘇通大橋北引橋相關(guān)工程實(shí) 際，嘗試根據(jù)室內(nèi)外試驗(yàn)對(duì)環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層材料特性進(jìn)行初步分析，并對(duì)施工方法作一簡(jiǎn)介。 關(guān)鍵詞：環(huán)氧瀝青； 防水粘結(jié)層；性能試驗(yàn) 中圖分類號(hào): u443文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a research on the epoxy asphalt of waterproof layer for the concrete bridge abstract: now, the epoxy asphalt of waterproof lay

2、er begins to appear on the concrete bridge. basing on the construction of sutong bridges north approach span and the indoor and outdoor experiments, this article tries to make a preliminary analysis on the epoxy asphalt of waterproof layer, and makes a brief introduction about the job practice. key

3、words:the epoxy asphalt; waterproof layer; performance testing一、概述 橋面防水的重要意義在于通過從根本上切斷水的來源從而有效的保證橋梁免遭破壞、延長(zhǎng)橋梁使用壽命、提高橋梁的耐久性。目前水泥混凝土橋梁普遍使用水性瀝青基噴涂型防水材料，但在實(shí)際施工中存在抗硌破性能差的缺點(diǎn)，即施工過程中車輪、特別是攤鋪機(jī)履帶輪和重載料車等對(duì)防水層的硌破，以及熱瀝青碾壓攤鋪過程中對(duì)防水層的硌破，據(jù)觀察此類破壞普遍存在，很難解決，因此，有必要探索用于水泥混凝土橋梁的新型防水材料。 環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)材料主要使用于鋼橋面鋪裝，隨著人們對(duì)于環(huán)氧瀝青防水材料優(yōu)異的

4、防水粘結(jié)特性的不斷認(rèn)識(shí)，目前，環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)材料開始逐漸在水泥混凝土橋梁使用。環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)材料是一種采用環(huán)氧樹脂和石油瀝青以及其它助劑等組成的一種高性能復(fù)合材料，固化后的環(huán)氧瀝青形成不可逆、不熔化的空間網(wǎng)絡(luò)體系。不同于常規(guī)樹脂類和瀝青類材料，該材料在低溫下表現(xiàn)出優(yōu)異的柔韌性、高溫下又具有獨(dú)特的熱固性、同時(shí)具有很好的耐腐蝕性能。采用環(huán)氧瀝青作為混凝土橋防水粘結(jié)層，具有高強(qiáng)的粘結(jié)性能，并能有效的阻止水分的滲透。 在水泥混凝土橋梁上使用環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)材料目前處于起步階段，對(duì)于性能指標(biāo)要求以及施工試驗(yàn)方法均沒有明確的規(guī)范規(guī)定，如環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)材料的低溫柔性就不能采用路橋用水性瀝青基防水涂料（

5、jt/t5352004）中的相關(guān)方法。本文結(jié)合蘇通大橋北引橋相關(guān)工程實(shí)際，嘗試對(duì)環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)材料的相關(guān)路用性能進(jìn)行定量分析，并探索了相關(guān)的試驗(yàn)方法，對(duì)于各種防水材料進(jìn)行了室內(nèi)外試驗(yàn)的對(duì)比，并對(duì)施工方法作一簡(jiǎn)介。二、室內(nèi)性能試驗(yàn)及分析 蘇通大橋引橋上部結(jié)構(gòu)為跨徑30m、50m、75m的預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)、矩形實(shí)體承臺(tái)、矩形薄壁和矩形空心墩，引橋橋面瀝青鋪裝設(shè)計(jì)采用二層共8cm厚（4cm4cm分兩層施工）sma13瀝青混凝土結(jié)構(gòu)型式?？紤]到大交通量以及重載交通對(duì)橋面的影響，蘇通大橋北引橋橋面防水粘結(jié)層采用南通東南環(huán)氧瀝青防水材料。由于環(huán)氧瀝青防水材料與其它防水材料性質(zhì)差

6、異較大，采用相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1對(duì)其原材料進(jìn)行了相關(guān)性能，試驗(yàn)結(jié)果見表1。東南環(huán)氧瀝青防水材料原材料性能試驗(yàn)表1品種試驗(yàn)項(xiàng)目 環(huán)氧瀝青a組分試驗(yàn)環(huán)氧瀝青b組分試驗(yàn)外觀 /淡黃色粘稠棕黑粘稠粘度，（120） mpa.s17242含水量 %0.060.09色度 apha400/閃點(diǎn)（開口杯法） 216222相對(duì)密度，（20） g/ml1.160.97為了對(duì)比環(huán)氧瀝青防水材料與水性瀝青基防水材料的路用性能，依據(jù)防水粘結(jié)層在橋面鋪裝層中所處的特殊環(huán)境，選取有代表性的防水材料進(jìn)行性能試驗(yàn)，對(duì)改性乳化瀝青（蘇通大橋連接線下封層采用），天津禹王fyt-1、fyt-2型橋面防水材料，南通東南環(huán)氧瀝青防水材料進(jìn)行了相

7、關(guān)的性能試驗(yàn)，包括防水材料的延伸抗裂性、低溫柔性（耐低溫性）、高溫穩(wěn)定性（耐熱性）、與水泥混凝土的粘結(jié)性能、抗剪切性能、施工便利性等，具體試驗(yàn)結(jié)果見表2。防水材料路用性能匯總 表2 規(guī)格項(xiàng)目fyt1fyt2改性乳化瀝青環(huán)氧瀝青防水材料與水泥砼粘結(jié)強(qiáng)度 252， (mpa)0.4611.0520.4341.826 (水泥砼內(nèi)部斷裂)防水材料與水泥砼抗剪強(qiáng)度252，剪切角=40o(mpa)0.3971.1690.5062.173延伸率 %4169551584232抗低溫柔性2 -20,2h無裂紋無裂紋有裂紋/耐熱性 160 30min不流淌、不起泡不流淌、不起泡略有流淌、不起泡300不熔化試驗(yàn)結(jié)果

8、表明：環(huán)氧瀝青粘結(jié)強(qiáng)度較高，本次試驗(yàn)進(jìn)行拉拔試驗(yàn)時(shí)均為水泥砼內(nèi)部斷裂，環(huán)氧瀝青粘結(jié)面保持良好，因此，此強(qiáng)度僅表征水泥砼內(nèi)部強(qiáng)度，不能表征環(huán)氧瀝青實(shí)際粘結(jié)強(qiáng)度。另外，環(huán)氧瀝青耐熱性采用加熱至300不熔化流淌來進(jìn)行評(píng)定，高于水性瀝青基防水材料的160評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)說明相對(duì)于水性瀝青基防水材料，環(huán)氧瀝青防水材料具有較好的粘結(jié)性能、抗剪切性能以及高溫穩(wěn)定性。 一般水性瀝青基防水材料表征低溫柔性的試驗(yàn)方法為在鐵皮上涂刷防水涂料并成型，在-20繞10mm棒以不產(chǎn)生裂紋來進(jìn)行評(píng)定2，因環(huán)氧瀝青強(qiáng)度較高，低溫時(shí)變形較大即發(fā)生脆斷，不能以此評(píng)定低溫柔性，一種測(cè)定環(huán)氧瀝青防水材料低溫柔性的方法是測(cè)量材料在

9、低溫下的斷裂延伸率，但經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)變形量較小即斷裂，難以精確測(cè)量數(shù)值，在此我們嘗試設(shè)計(jì)一種新的試驗(yàn)評(píng)定方法：在377cm鐵片上均勻成型環(huán)氧瀝青材料以及其它防水材料，養(yǎng)護(hù)結(jié)束后在-15時(shí)在瀝青混合料小梁彎曲機(jī)上將鐵片于跨中處以50mm/min進(jìn)行加載彎曲，直至防水材料出現(xiàn)裂紋，以此時(shí)跨中處的變形值來表征低溫柔性，同時(shí)成型sbs改性瀝青、fyt相關(guān)試件進(jìn)行相同試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。防水材料低溫柔性試驗(yàn)表3項(xiàng)目東南環(huán)氧瀝青sbs改性乳化瀝青fyt鐵片彎曲（15） cm跨中變形3cm時(shí)出現(xiàn)裂紋跨中變形2cm時(shí)出現(xiàn)裂紋至最大變形均無裂紋根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，環(huán)氧瀝青低溫柔性基本與sbs改性瀝青相當(dāng)，但遠(yuǎn)小

10、于水性瀝青基防水涂料的低溫柔性。為了更好的模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用效果，采用上下界面分別用水泥砼和瀝青混凝土成型試件，并進(jìn)行了常溫以及高溫的強(qiáng)度試驗(yàn)，其中fyt橋面防水材料成型如下：先涂刷2層fyt-1型、再涂刷1層fyt-2型防水材料，改性乳化瀝青防水材料涂刷2遍，環(huán)氧瀝青防水材料按規(guī)定用量涂刷養(yǎng)護(hù)成型，具體試驗(yàn)結(jié)果見表4。防水材料模擬現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)匯總表4項(xiàng)目fyt改性乳化瀝青東南環(huán)氧瀝青模擬現(xiàn)場(chǎng)粘結(jié)強(qiáng)度 252， (mpa)0.3680.6310.903(瀝青混合料內(nèi)部斷裂)模擬現(xiàn)場(chǎng)粘結(jié)強(qiáng)度 402， (mpa)0.2860.2060.402(瀝青混合料內(nèi)部斷裂)模擬現(xiàn)場(chǎng)抗剪強(qiáng)度 252，剪切角=40

11、o(mpa)0.5190.7451.535(瀝青混合料內(nèi)部移動(dòng))模擬現(xiàn)場(chǎng)抗剪強(qiáng)度 402，剪切角=40o(mpa)0.3830.3020.623防水材料模擬現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明：環(huán)氧瀝青粘結(jié)及剪切強(qiáng)度高于其它防水材料，粘結(jié)強(qiáng)度在25和40均為瀝青混合料內(nèi)部斷裂，此粘結(jié)強(qiáng)度不能表征環(huán)氧瀝青實(shí)際粘結(jié)強(qiáng)度；抗剪強(qiáng)度是25時(shí)在瀝青混合料內(nèi)部發(fā)生移動(dòng)，此抗剪強(qiáng)度不能表征環(huán)氧瀝青實(shí)際抗剪強(qiáng)度。 三、試驗(yàn)段現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及分析 為了進(jìn)一步對(duì)比環(huán)氧瀝青防水材料與其它水性瀝青基防水材料的實(shí)際路用性能，在蘇通大橋現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了試驗(yàn)段鋪筑，在施工7天后進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)水平剪切以及拉拔試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)水平剪切以及拉拔試驗(yàn)結(jié)果見表5。防水層試驗(yàn)段試

12、驗(yàn)結(jié)果表5橋面處理方案防水層結(jié)構(gòu)是否鋪筑中面層氣溫()水平剪切(mpa)拉拔強(qiáng)度(mpa)1機(jī)械打磨東南環(huán)氧瀝青是30350.3630.3122 拋丸法東南環(huán)氧瀝青是30350.4120.3143 機(jī)械打磨fyt是30350 .3760.3904 拋丸法fyt是30350.5030.491試驗(yàn)段現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明：在施工7天后，環(huán)氧瀝青防水材料抗剪切能力基本與水性瀝青基防水材料相當(dāng)，粘結(jié)力略小于水性瀝青基防水材料。這是因?yàn)榄h(huán)氧瀝青完全固化達(dá)到最終強(qiáng)度需要一定的時(shí)間，在施工現(xiàn)場(chǎng)常溫養(yǎng)護(hù)的條件下需50天左右方可達(dá)到最終強(qiáng)度，而一般水性瀝青基防水材料7天左右即可達(dá)到最終強(qiáng)度，考慮到工期實(shí)際情況，未進(jìn)行50

13、天后現(xiàn)場(chǎng)水平剪切以及拉拔試驗(yàn)。四、相關(guān)施工方法 蘇通大橋北引橋環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層于2007年10月初進(jìn)行施工，經(jīng)檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求。環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層施工工藝包括：橋面處理、非噴灑區(qū)防護(hù)、原材料準(zhǔn)備、防水粘結(jié)層材料灑布、碎石撒布等。1、施工條件（1）橋面混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到技術(shù)規(guī)范要求。（2）橋面板應(yīng)保證干燥、清潔，無漏筋和浮漿現(xiàn)象，最好采用拋丸處理。（3）施工環(huán)境溫度應(yīng)高于10，應(yīng)盡量避免施工期間出現(xiàn)雨、霧天氣。2、橋面清潔 首先用掃帚或森林滅火器對(duì)橋面浮塵、雜物清除，并對(duì)橋面局部浮漿采用專用工具清除，凸出橋面的結(jié)構(gòu)物側(cè)面采用人工清除。清掃后應(yīng)達(dá)到無水泥浮漿及浮塵要求。清掃后應(yīng)封閉交通，保證

14、橋面不再受污染。每次的清潔范圍，應(yīng)略大于粘結(jié)料的噴灑范圍。3、非噴灑區(qū)的防護(hù) 凡與鋪裝層接觸的部位都屬噴灑區(qū)。當(dāng)天的噴灑區(qū)要與次日鋪裝層的施工區(qū)相對(duì)應(yīng)，且噴灑區(qū)邊緣要比鋪裝區(qū)邊緣多出23cm。為避免與鋪裝層接觸以外的部位（如緣石和護(hù)欄座的大部分面積）遭受污染，這些部位應(yīng)采用塑料薄膜和膠粘帶事先覆蓋。4、粘結(jié)料準(zhǔn)備 采用專用的環(huán)氧瀝青補(bǔ)給車將已預(yù)熱過的（保溫120）環(huán)氧瀝青運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，加入到智能化瀝青灑布車中。5、噴灑 智能化瀝青灑布車進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)前用吹風(fēng)機(jī)進(jìn)行除塵。按設(shè)計(jì)要求在智能化瀝青灑布車上通過計(jì)量裝置設(shè)定a組與b組料混合比，達(dá)到計(jì)量準(zhǔn)確，混合均勻。環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層噴灑應(yīng)均勻，并且保證

15、噴灑量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。噴灑粘結(jié)料前作業(yè)區(qū)內(nèi)要保持干燥。噴灑區(qū)邊緣應(yīng)保持橫平豎直（采用兩側(cè)擋板法）。路緣石、落水口、護(hù)欄座等的外側(cè)垂直面上，在噴灑時(shí)，要求一并噴灑，對(duì)未噴灑到的部位，可用人工補(bǔ)涂。粘結(jié)料噴灑后如遭雨淋，必須經(jīng)太陽(yáng)曝曬或風(fēng)干，確認(rèn)干燥后，對(duì)粘結(jié)料進(jìn)行檢查，若有必要，可再適量補(bǔ)灑一層粘結(jié)料，再進(jìn)行鋪裝層施工6、碎石撒布 為防止鋪裝層施工中機(jī)具發(fā)生粘輪，環(huán)氧瀝青噴灑一定工作面后即采用碎石撒布機(jī)進(jìn)行等粒徑碎石撒布，原定碎石粒徑為9.5mm13.2mm，考慮到蘇通大橋北引橋下面層為4cm的sma-13混合料，厚度較薄，如采用大粒徑的碎石，對(duì)于結(jié)構(gòu)層厚度及碾壓將產(chǎn)生影響，因此確定采用4.75mm9.5mm粒徑碎石，撒布覆蓋率應(yīng)達(dá)到6070，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況來看，基本無粘輪現(xiàn)象。施工過程中，確保碎石撒布均勻，對(duì)撒布不均勻路段應(yīng)進(jìn)行人工補(bǔ)撒。7、后續(xù)施工工序 環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層噴灑后應(yīng)在24天內(nèi)進(jìn)行鋪裝層作業(yè)，如因故不能在預(yù)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行鋪裝施工，則需在鋪裝層施工前重新噴灑粘結(jié)料。五、結(jié)語(yǔ)（1）采用環(huán)氧瀝青作為混凝土橋防水粘結(jié)層，具有高強(qiáng)的粘結(jié)性能和抗剪切性能，并能有效的阻止水分的滲透。（2）環(huán)氧瀝青防水