公路工程论文-SBS防水卷才在混凝土桥面维修中的应用

公路工程论文-SBS防水卷才在混凝土桥面维修中的应用
道桥用SBS改性沥青防水卷材在桥面混凝土板块维修中的应用
李兆南张为耀
（江都市公路管理站扬州市）
摘要：针对之前一些桥梁桥面混凝土板块接缝和裂缝未及时处理，桥面沥青混凝土铺装层出现反射裂缝后需要维修加固，而道桥用SBS改性沥青防水卷材在桥面维修中的应用还不广泛，许多研究尚处于初级阶段的情况，分析了道桥用SBS改性沥青防水卷材的工作原理，并在参照相关行业标准的基础上，考虑层间粘结及防治反射裂缝的特殊要求，通过工程实例，证实了道桥用SBS
改性沥青防水卷材实际应用于桥面裂缝维修的可行性，明确了施工技术要点，为道桥用SBS改性沥青防水卷材在桥梁维修加固中的运用提供了技术参考。

关键词：桥面维修；桥面混凝土板块；反射裂缝；道桥用SBS改性沥青防水卷材；工作原理；施工技术要点；应用
一．前言
由于以前的一些旧桥防水设计和施工缺陷，引起了混凝土桥面的很多病害，主要是桥面沥青混凝土铺装层和水泥混凝土板块之间无防水层或设置的防水层效果不理想，随着沥青混凝土面层反射裂缝的产生，雨水渗入存积在水泥混凝土桥面板上，在行车荷载的反复作用下，水泥混凝土表面逐渐软化造成唧浆，沥青混凝土和桥面混凝土板块剥离，抗剪能力降低，发生油面壅包、沥青粘结力降低、油面开裂松散形成坑槽等病害，随着交通量的增大和超载交通的影响，使桥梁过早地遭到破坏，成为危桥。

目前，交通部门正在对相关桥梁逐步进行维修改造，其中最普遍的做法是将原桥面铺装层铣刨后增设防水层再加铺沥青混凝土面层，这样就要求防水层能有效地防止或延缓加铺层反射裂缝的产生，并起到很好的防水效果。

S336海通都线是江北联系江南的重要通道之一，交通量大且重型车辆多，在扬州干线路网中起着重要作用。

其中的杨弯桥是双曲拱桥，桥面混凝土板块的分块小，裂缝和接缝多，在使用过程中因行车荷载及温度的影响，施工缝不断扩展，使得沥青混凝土面层反射裂缝较多，水渗入桥面造成拱顶填料流失，影响了桥梁的使用寿命。

2008年我们结合大中修工程铣刨加铺面层的有利时机，决定对其混凝土板块裂缝和接缝进行维修。

二．桥面裂缝维修方案比选
桥面板接缝或裂缝处理方案比选
和沥青混凝土都有很好的亲和性，附着力好，避免使其成为一个层间抗剪力很低的夹层，造成桥面沥青混凝土拥包、滑移，直至松散、破坏。

鉴于海通都线在交通上起到的重要作用，并受施工条件和工期的影响，我们决定选择用道桥用SBS改性沥青防水卷材处理S336上杨弯桥桥面混凝土的裂缝。

根据检测道桥用SBS改性沥青防水卷材各项指标基本符合《GB18234-2000塑性体改性沥青防水卷材》的要求，而且该卷材不但具有普通SBS改性沥青防水卷材和APP改性沥青防水卷材的特点外，还具有高耐热、耐碾压、抗剪切及粘结性能好的特点，并且适用于桥梁受重复冲击荷载变形的要求，特别适合我国北部气候严寒地区的道桥防水使用。

三．道桥用SBS改性沥青防水卷材的材料组成和性能要求
道桥用SBS改性沥青防水卷材是以热塑性弹性体SBS改性材料为主，辅以各种助剂制成的沥青涂盖料浸涂聚酯胎基，并在上表面撒以细砂、聚乙烯膜、矿物粒料而制成的道桥专用改性沥青防水卷材。

其具体性能如下：
1．不透水性、抗冻融：
常温地区，防止水渗入桥梁结构混凝土结构，引起钢筋锈蚀，导致混凝土膨胀开裂剥落；严寒地区，防止自由水渗入桥梁结构中，引起混凝土桥梁的冻融破坏。

2．高温抗剪性能：
在沥青混凝土面层铺筑前、铺筑中、通车后，道桥用SBS改性沥青防水卷材不破损。

在夏季高温季节，路面温度往往高达65℃以上，道桥用SBS改性沥青防水卷材在65℃左右仍具有相当的稳定性，并且仍具有相当的粘结力和抗剪能力，满足恶劣条件下的行车要求。

3. 低温抗裂性能：
卷材在冬季寒冷条件下能够适应混凝土中微裂缝产生的应力而不断裂，能有效遏制桥面裂缝的产生和破坏作用。

4．良好的粘结性能：
能与原桥面混凝土板块良好地粘结，防止沥青混凝土摊铺及使用过程中产生挪动或者滑移现象；并且与沥青混凝土面层有足够的粘结强度，不会起泡、分层、滑动。

5．良好的高温稳定性和抗铬破性能：
沥青混合料的伴和温度多控制在170－180℃,其摊铺温度一般在170℃左
右，道桥用SBS改性沥青防水卷材在此高温下不溶化，并保持膜体完好，同时不因高温改变其材料的原有特性。

6．良好的抗拉强度和延展性：
防水卷材有良好的抗拉强度和延伸性能能适应桥面板的裂缝和变形，防止或延缓了反射裂缝的出现[1]。

7. 简单快捷的施工以保证工期。

四．道桥用SBS改性沥青防水卷材的技术指标
道桥用SBS改性沥青防水卷材性能[2-3]
青防水卷材标准JC/T 974-2005的性能指标要求，物理力学指标也符合
GB18242-2000《弹性体改性沥青防水卷材》标准规定的物理力学性能要求。

五．道桥用SBS改性沥青防水卷材的工作原理
从宏观上分析，防水卷材是依靠聚酯胎基粘贴到桥面板上形成具有良好弹性的薄膜，起到防水、隔离和防止或延缓反射裂缝的作用。

防水方面即可以在桥面面层开裂的情况下防止水分进入梁体，延长结构的使用寿命；在防治反射裂缝方面，由于此次桥面维修为铣刨原桥面铺装面层后再在水泥混凝土桥面板上重新加铺沥青混凝土面层，这样面层就容易产生反射裂缝[4]，此时道桥用SBS改性沥青防水卷材作为旧混凝土板与加铺的沥青混凝土之间的夹层，当板缝在温度或受力作用下其间隙发生变化时，板缝处集中应变首先作用于卷材，再由卷材传递给加盖其上的沥青混凝土面层，此时卷材将反射裂缝应力由垂直方向转为水平方向，增强沥青混凝土的整体抗拉强度，而卷材自身也有一定的厚度，
能够吸收一定的变形能量，起到应力吸收夹层的作用，从而消散集中应变，协调桥面铺装结构的变形，起到防止、延缓反射裂缝的作用。

六．道桥用SBS改性沥青防水卷材施工技术要点
道桥用SBS改性沥青防水卷材用于桥面裂缝维修和防水时的基本构造如图1
图1 卷材粘帖构造示意
卷材铺贴前，应根据桥面混凝土板裂缝和接缝数量及长度和桥宽、卷材幅宽(一般为lm)和搭接宽度计算材料用量，在基层上弹出铺贴线。

铺贴方法有两种：全熔法和冷粘法(冷粘法尚在试验阶段)，此次桥面维修在半幅通车的情况下施工作业，施工作业面小，交通量大且重型车辆多，为缩短工期我们采用热熔法铺贴防水卷材。

下面介绍道桥用SBS改性沥青防水卷材热熔施工法，即用火焰喷枪或喷灯烘烤卷材底面和基层表面，使卷材表面的沥青熔化，边烘烤边向前滚铺卷材，随后用压辊滚压，使其与基层或与卷材粘结牢固。

道桥用SBS改性沥青防水卷材热熔施工法：
1、劳动组织
应根据桥面维修工程量的大小和工期的要求，合理安排组织劳动力，一般情况下，安排一个施工小组负责施工，由于桥面裂缝和接缝维修的重要性，因为卷材铺贴必须由专业人员进行，该施工小组配备5～6人，其中专业技术人员2～3人。

2、施工工具
一般应备有汽油喷灯(3kg热熔施工用)、高压吹风机、铁抹子、拌料桶、钢丝刷、滚刷、鬃刷、压子、剪刀、卷尺、手捶等常用工具及消防用干粉灭火器。

3、热熔法施工流程：
铣刨桥面铺装→清理基层→检查含水率→涂刷基层处理剂→附加层处理→铺贴卷材→热熔封边→试水→摊铺面层沥青混凝土。

4、基础要求
(1)卷材铺贴前要求原有桥面混凝土板面清洁。

(2)铣刨清理后基层原有混凝土板表面不应有起砂、起皮和明显凹凸不平现象，平整度应控制在标准允许误差(5mm)以内，不能有松动，起鼓、面层严重粗糙，不允许有外露的钢筋、钢丝等。

(3)基层应充分干燥，含水率不大于9％，否则卷材易起鼓而造成滑动。

这里所说的干燥不仅指混凝土表面，更重要的是混凝土内部要干燥。

因为如果桥面混凝土含水率高于与当地湿度相平衡条件下的含水率，混凝土内部的水分就会逐渐泛出聚集在卷材下面使卷材与桥面的粘结力降低。

5、施工方案：
5.1基层处理
5.1.1在沥青混凝土铺装层铣刨以后，先用扁铲、锛子等工具挖出桥面混凝土板表面浆皮、沥青混凝土面层残留物，清除接缝、裂缝和施工缝部位的填缝料及泥土。

5.1.2卷材粘帖表面清理后，再用沥青混凝土将缝隙填实，然后用铁抹子抹平压光卷材粘帖部位。

这一点与新建桥梁防水施工不同，应引起注意，因为防水卷材为柔性板体材料，其与基层的粘结面积越大，则粘结效果越好。

5.1.3用高压吹风机将基层表面的粉尘和水泥砂浆余渣清除干净。

5.1.4测试含水率：由于之前雨水有可能顺着面层反射裂缝渗入梁体，因此我们在粘帖卷材之前进行了含水率测试。

测试时现场可取lm×lm卷材(或橡胶共混片)做试片。

选择桥面混凝土不同部位分别放置，放置时PE膜表面与混凝土基面接触。

覆盖测试时间不少于1h，揭开试片后用手擦拭PE膜表面，若无水汽，即达到含水率要求。

5.1.5基层SBS冷底油的涂刷：在需铺贴卷材的原有水泥混凝土桥面板接缝、裂缝和施工缝部位用滚刷涂刷2遍基层处理剂，待冷底子油挥发干燥后铺贴卷材。

冷底子油可封闭基层混凝土毛细孔隙，使防水卷材与混凝土桥面能更好地粘结。

5.2卷材铺贴
我们选择采用滚铺法铺贴卷材，这是一种不展开卷材而边加热烘考边滚动卷材铺贴的方法。

5.2.1起始端卷材的铺贴：将卷材置于起始位置，对好长、短方向搭接缝，滋展卷材1m左右，掀开已展开的部分，开启喷枪点火，喷枪头与卷材保持5-10cm 距离，与基层呈30-45°角，将火焰对准卷材与基层交接处对准卷材底面全幅面往返均匀加热，待表面沥青开始溶化并呈黑色光亮状态稍有微泡出现后，慢慢放下卷材平铺于基层，边烘烤边铺贴卷材，并用压辊压实使卷材与基层粘结牢固。

5.2.2搭接缝施工：热熔卷材表面一般有一层防粘隔离纸，因此在热熔粘结接缝之前，应先将下层卷材表面的隔离纸烧掉，以利搭接牢固严密，长边搭接时单层防水纵横向搭接宽度应≥100mm，双层防水应≥80mm；短边搭接时单层应≥150mm，双层应≥100mm，搭边粘贴应用少量多余的热熔沥青或冷粘剂，挤出并形成条状。

操作时，由持枪人手持烫板（隔火板）柄，将烫板沿需粘贴的裂缝或接缝后退，喷枪火焰随烫板移动，喷枪应离开卷材50-100mm，贴靠烫板。

移动速度要控制合适，以刚好熔去隔离纸为宜。

烫板和喷枪要密切配合，以免烧损卷材。

排气和辊压方法与前述相同。

5.2.3复杂部位附加增强层的铺贴：桥梁泄水管处应做附加层，因为泄水管不仅是沥青混凝土表面水的排出通道，也承担排出渗入到防水层上的层间水的任务，此处必须做附加层密封处理，泄水管口周围80mm和距管顶100mm深度范围的内壁要用事先裁剪好的SBS卷材粘帖牢固。

此外，桥头搭板处和中间拼缝处根据变形也需做附加增强层。

5.2.4根据工程需要可分为单层做法和双层做法：我们选择在桥头搭板处、桥梁中间拼缝和桥面混凝土板块接缝处做双层铺贴，以便能更好地抗剪和适应桥梁变形的要求。

双层做法施工工艺和单层做法的施工工艺基本一样，粘结第二层施工时要和第一层卷材缝错开，涂刷一道粘合剂后粘贴第二层卷材，然后把缝接好。

一般第二层长边和短边比第一层卷材长20cm，以便压边。

5.3卷材铺贴质量经检查验收合格后，将桥面重新清理干净，摊铺面层沥青混凝土后进行碾压。

6、施工注意事项
(1)卷材的热熔、滚铺、压实要紧密连贯，一气呵成。

(2)沥青混凝土铺筑时，所有机械、车辆均应放慢运行速度。

严禁在卷材上急刹车或原地转向，否则将导致卷材因揉搓而破坏。

(3)检查人员发现气泡、空鼓，应划定修补范围，做好标记，修补时，应用壁纸刀打出“十”字切口，重新烤贴。

(4)卷材接缝要严密。

卷材接缝处理的好坏是防水的重要环节，接缝不严密，势必使透过沥青混凝土空隙的水渗入到卷材下面，在长期荷载作用下会使水泥混凝土表面软化、卷材与桥面剥离，油面出现唧浆、推移、壅包等病害。

(5)严禁在雨天、雪天及气温5℃以下和5级风以上施工，雨雪后需待基面晾干后方可施工；
7、检查验收
(1)施工完毕后，要进行检查，卷材应铺贴牢固，密封严密，不得有鼓泡、皱折、脱落、翘边等缺陷，做到面层平整、美观，保证卷材的防水年限。

(2)桥面防水卷材经烘烤后，必须与基层完全密贴，不允许有气泡。

主要是桥面防水层要抵抗活荷载的冲击，这一点与建筑防水不同，因此现场应严格控制，认真检查。

除了检查有无气泡外，还应逐条检查搭接口粘结封闭情况，着重检查未溢出油边的部位。

(3)卷材的铺贴方向正确，卷材搭接宽度的允许偏差为-10mm。

8、劳动保护及安全防护
卷材在运输及施工过程中要防止坚硬物体硌伤、刺破，施工完毕后禁止随意践踏，并做好使用保护工作。

在施工过程中戴好手套，避免烧伤、烫伤，对于汽油桶、卷材等易燃物品要单独存放，远离火源，预防火灾和工伤事故的发生。

七．结语
经过一年的观察，杨弯桥桥面至今使用效果良好，未有明显的反射裂缝产生，而且经受梅雨季节和冬季严寒的考验未出现渗水现象，说明道桥用SBS改性沥青防水卷材用于桥梁防水和裂缝维修能有效地防治反射裂缝的产生，并达到很好的防水效果，而且此次桥面混凝土板维修加固只对局部版面接缝和裂缝进行处理，并不覆盖整个桥面，具有较强的针对性，因而工程造价大幅降低，且施工简单。

但是到目前为止，还没有完善的桥面防水设计、施工、检测规范和标准，尤其在防水材料的选择和应用上缺乏科学性和实践经验，大多简单借鉴屋面防水的技术标准与施工工艺，但桥梁工程与建筑工程在受力及结构上有很大的不同，因此急需制定统一的标准。

目前道桥用SBS改性沥青防水卷材的应用尚属试验阶段，道桥用SBS改性沥青防水卷材在我国旧路面或桥面沥青加铺层间防裂中应用还不广泛，许多研究尚处于初级阶段，其产品的耐盐、耐碾压及抗剪切等性能有待进一步试验证实，而旧水泥混凝土桥面的接缝或裂缝引起的加铺层反射裂缝问题仍是目前桥梁维修加固工程的一个难题。

参考文献:
[1] 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,2003,(11).
[2] 田金凯,杜勇,保云.道桥用SBS改性沥青防水卷材的研制[J].中国建筑防
水,2007,(12).
[3] 道桥用改性沥青防水卷材 (JC/T-974-2005)
[4] 陈奕帆.水泥混凝土路面沥青加铺罩面层反射裂缝的防治[J].公路，2007，
（5）。