SBS改性沥青作为北方地区桥面防水层的试验研究

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》 “ 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
表 １ Ｓ Ｓ改性 沥青桥面 防水层检验结果 Ｂ
试验 表明 Ｓ Ｓ改性 沥青 在低 温 （一２ Ｂ ５℃ ） 时 ，抗剪 强 度值很大 ，即使 在 一ｌ Ｏ℃ 盐水 条 件下 ，也 有 较高 的抗 剪 强 度 ，但 ５ Ｏ℃ 以上高温 时抗剪强度低 。
３ 防 水 层 的施 工技 术要 点
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２０ ０６年第 ４期
试 验 研 究
辽 宁 建 材
ＵＡ ＮＩＧ ＵＬ Ｎ ＭＡ Ｅ Ａ Ｓ Ｏ Ｎ Ｂ ＩＤＩＧ Ｔ ＲＩＬ ２７
Ｓ Ｓ改 性 沥青 作 为 Ｂ
北 方 地 区桥 面 防水 层 的试 验 研 究
唐 明 。南 雪峰
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 Ｓ Ｓ 性沥青 Ｂ 改 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 、 速快 、 车 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 ｐ ，变形 与荷 载 ａ时 Ｐ接近成正比关系 ，即图 １中 Ｏ 段 为直 线关 系，此 时桥 面铺 ８ 装处于弹性变形 阶段 ；当荷 载超 过 ｐ ，荷 载与变 形 间不 ａ时 再是直线关系 （ ｂ ） ａ 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 ｐ ｂ时 （ｃ段 ） ｂ ，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 ］２ ０ ０ ０ ６— ７—１ ５
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 。
（ ．沈 阳建 筑大 学 ，辽 宁 沈 阳 １０６ ；２ 宁省 交通科 学研 究 院 ，辽 宁 沈 阳 １０ １ ） １ １１８ ．辽 １０５
［ 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 Ｓ Ｓ改性 沥青作 为桥 面防水 层 的试 Ｂ 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 ；Ｓ Ｓ改性沥青 Ｂ ［ 中图分类号 ］ｒ ５ １ ｒ ７ Ｕ ［ 文献标识码 ］Ａ ［ 文章编号 ］１０ ０ ４ （０ ６ ４— ０ ７— ２ ０ ９— １２ ２０ ）ｏ ０２ ０
试验表 明，Ｓ Ｓ改性 沥青 防水 层不透 水性 满 足基本 防水 Ｂ 材料要求 （ ． Ｍｐ 。３ ｍｎ不透 水 ） Ｂ ０１ ａ ０ ｉ 。Ｓ Ｓ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 １ｍｍ，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 ｃ ｍ 厚度沥青 石屑 （ 温度 １５℃ ） ２ ，然后模拟轻 、中型 ８ ０ｔ 、１ 压 路机 各碾压 ４遍 （ 碾压 温度 １０℃ ） ２ ，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 Ｓ Ｓ改性 沥青 涂料 水泥砂浆试块 的渗水系数 。 Ｂ 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 ０５ ｍｍ、变 化 频 率 为 ２ ． ４ Ｈ 、经过 ２ ０万次循环 后 ，观查 防水层情况 。 ｚ ０ ２ ２ ３ Ｓ Ｓ改性沥青防水层在多种温度下的剪切试验 ． ． Ｂ 我们对 Ｓ Ｓ改性沥 青 防水 材料 进行 了抗剪 强度 的试验 ， Ｂ 结果见表 ２ 。 表 ２ Ｓ Ｓ改性沥青防水材料 Ｂ
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。
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
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缝开合疲劳试验 。
２ １ 防 水 材 料 常 规 东高速公 路干河大桥 和饮 马河大桥 ，施工方案为 ：喷洒 热 Ｓ Ｓ改性沥青 防水材 料 ，施 Ｂ 工面积约 ２５０ｒ 。我们主要对 Ｓ Ｓ ０ ２ ｎ Ｂ 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 ：
４ 防治桥 面铺 装早期破 坏的几点建议
（ ）应对桥 面铺装在结构上进行特 殊设计 ，可以考虑采 １ 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 ； （ ）建议加强桥 面的防水 和排 水设 计 ： ２ （ ）北方水泥混凝土桥面铺装建议采 用抗渗 、抗 冻 、高 ３ 性能混 凝土 ； （ ）建议加强沥青混 凝土配合 比的水稳定性控制 （ ４ 浸水 残 留稳定度 、冻融劈裂 ） ； （ ）养护管理过程中 ，应 注意冬季桥面 的排水 。 ５
３ １ 水泥 混凝土桥面 的清洁要求 ． （ ） 水泥混凝 土桥面凿 毛处理后要保 持桥面 干净 ，不得 １
在桥面上拌合混凝土和砂浆 ； （ ）防撞墙浇 注混 凝土时 ，应 防止混 凝土 撒落 桥 面上 ， ２
万一撒落应及时清除掉 ； （ ）一般 不允许运送混凝土 和砂 浆的车子从 已凿 毛处理 ３ 过的混凝土桥面上通过 ，必须通过 时，应采取措施防止漏浆 ； （ ）防撞墙拆模后 ，应彻底清除防撞墙 和混凝土 桥面交 ４ 接部位的木模 、钢 筋、 铁丝等杂物 ； （ ）在混凝土桥面上 的施工机 械 ，应 防止漏 油 ，污染混 ５ 凝土桥面 。 ３ ２ 喷 洒 热 Ｓ Ｓ改 性 沥 青 防水 层 的施 工 ． Ｂ （ ）喷洒热 Ｓ Ｓ改性沥青防水层施 工须 由有 资质 的专 业 １ Ｂ 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 ； （ ）使用改性沥青 洒布设 备喷 洒 Ｓ Ｓ热 改性 沥青 （ Ｂ ２ Ｂ ＳＳ 改性剂含 量可为 ５ ）用量 宜为 ０ ６— ． ｇｍ ，必须保 证 ％ ． ０ ７ｋ ／ 沥青 洒布 量并洒布均匀 ； （ ）为防止粘轮 ，可洒布 ３— ｍ洁净的单一粒径 的碎 ３ ５ｍ 石或石屑 ，用 量约 ２～３１ ／ ０ １ １００ｍ ； １ （ ） 防水层必须全桥均匀洒布 ，局部 及防撞墙底 部防水 ４ 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 。