【优质文档】水性环氧沥青防水粘结层技术建议书.pdf
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1、水泥混凝土桥面隧道防水粘结层技术建议书 WEA 水性环氧沥青防水粘结层 江苏同安道路工程有限公司 版本 V14.4 1 背景 1.1 水泥混凝土桥面隧道沥青铺装层常见病害 目前,水泥混凝土桥面隧道铺装大多采用沥青混凝土,但是由于沥青铺装层材料和 水泥混凝土板材料的模量相差很大,受力模式大不相同,桥面沥青铺装所承受的作用状 态要比普通沥青路面更恶劣,因此,桥面比路面更容易出现病害。 图1-1 面层铺装结构示意图图1-2 某高速桥面路面病害对比 常见的水泥混凝土桥面隧道铺装体系病害包括:推移拥包、车辙、坑槽、白斑、裂 缝等,如下图所示。 图1-3 横纵向裂缝图1-4 松散、坑槽 图1-5 白斑图1
2、-6 推移拥包 1.2 水泥混凝土桥面隧道沥青铺装层病害病因分析 造成铺装层病害的外部因素包括桥面隧道所在区域的交通荷载及环境条件,而铺装 层材料类型选择、施工、养护中存在的不足则是深层原因,除此之外,还有一个容易被 忽视的重要原因防水粘结层。 传统防水粘结层材料与桥面隧道水泥板之间的相容性差,使得粘结强度难以保证, 形成一个抗剪性能差的薄弱夹层。经过下渗雨水的浸泡、冲刷和车辆的反复作用,粘结 层容易与桥面脱离,导致桥面铺装丧失整体性。桥面铺装成为一个单独受力的层次,夏 季高温时,铺装层和防水粘结层都开始变软,在车轮荷载反复的挤压、剪切作用下,必 然会迅速破坏,最终出现车辙、推移、松散和坑槽等
3、破坏。 1-7层间粘结性能差 1-8 粘结层被硌破刺穿 通常防水材料渗透性差,无法渗透并封闭水泥混凝土板的微裂纹,加上因施工损伤 等因素导致防水粘结层硌破或失效,水分渗入水泥板,造成混凝土浆体随渗入水上浮, 形成白斑。 而裂缝类病害通常为负弯矩区或者T梁翼缘板铰接部位的反射裂缝所导致。 图1-9 钢筋锈蚀 防水粘结层作用失效,渗入的雨水中常含有溶解的酸性离子以及碱金属,这些酸、 碱物质超过一定限度时,会侵蚀、损害桥梁的混凝土和金属材料,造成严重的桥梁结构 性破坏,影响桥梁使用安全,如图1-9所示。 防水粘结层不仅将水泥混凝土板上的毛细孔隙和细小裂缝完全封闭,阻隔水分自上 而下从铺装层渗入到水泥
4、混凝土板内,同时,还牢固地与水泥混凝土面板粘结。因此, 桥面防水粘结层体系是桥面铺装结构中不可忽视的重要环节,它与面层的设计及施工是 有机的整体,其修筑是提高桥梁使用寿命的重要保证。 2 水泥混凝土桥面隧道防水粘结层技术现状 2.1 传统防水粘结层技术现状及缺点 我国早期的桥面防水粘结层材料大多数是由建筑防水材料转变过来的,因此其分类 情况与建筑防水材料大致相同。现阶段我国桥面防水粘结材料中大都以沥青为基质材 料,主要包括卷材类、结构类和涂膜类。 (1)卷材类防水粘结层 卷材类防水粘结材料共同的特点是具有良好的耐热性、强度高、延展性好、耐疲劳 性高。桥面隧道铺装用卷材按施工方法不同,可分为热熔
5、型、热粘型、冷粘型、自粘型 等。 图2-1为桥面卷材型防水粘结层的施工现场: 图2-1 防水卷材的施工 缺点:卷材类防水粘结层材料与水泥混凝土桥面板很难紧密贴合,在水泥混凝土板 和沥青铺装层之间易形成夹层,出现脱层破坏,如图2-2所示。另外,卷材类防水粘结 层施工需要人工铺设,施工质量难以控制。 图2-2 卷材类防水层脱层破坏 (2)结构类防水粘结层 结构类防水粘结材料由于碎石的作用,一方面可以减少施工过程中机械对防水层的 破坏作用,另一方面可以增强铺装层与桥面的摩阻力,增强抗剪切强度。常用的有改性 乳化沥青 +碎石、改性沥青 +碎石、橡胶沥青 +碎石及沥青胶砂等。 图2-3热喷橡胶沥青 +碎
6、石图2-4热喷SBS 改性沥青 +碎石 缺点: 结构类防水层造价较高;所用沥青粘稠,不具有良好的渗透性,无法渗透水 泥混凝土板微裂纹中,因而不能闭合桥面隧道水泥混凝土板中的微小裂缝,造成的防渗 水功能不足;撒布均匀性得不到保证;碎石易将防水粘结层硌破刺穿,失去防水功能, 如图2-5,图2-6所示。 图2-5 石料刺穿粘结层图2-6 防渗水功能不足 (3)涂膜类桥面专用防水层 涂膜类材料是典型的桥面隧道专用防水涂料,大多采用石油沥青为基料,配以表面 活性剂及多种化学助剂为辅助原料,再掺加大剂量的高分子材料,经高温共聚改性后, 再经过特殊工艺乳化,经过专用设备而加工的一种水基性防水涂料。具有施工方
7、便,温 度适应性好,材料固化成膜块,成膜韧性好,粘结力强等优点。 图2-7 桥面防水涂料施工 缺点:涂膜类材料抗施工损伤能力差,在高气温环境下可能因发粘而被运料车辆的 轮胎粘连带起而拉坏, 容易被机械、 集料等硌破, 影响防水效果。 另外,粘结性能不足, 抗剪切破坏能力差。 图2-8 涂膜类防水粘结层施工损伤 2.2 WEA水性环氧沥青传统防水粘结层技术的突破 针对以上传统桥面隧道防水粘结层:抗施工损伤差、与水泥板贴合粘结差和渗透性 能差等缺点,我公司推出新型桥面隧道防水粘结材料WEA 水性环氧沥青。 WEA 水性环氧沥青防水粘结层是近年来新兴材料,主要性能特点表现为优良的粘结 性能、可靠的防
8、水性能、优良的高温稳定性、低温抗裂性能、优异的耐老化特性,并且 具有很好的渗透性,对于桥面板的微裂缝具有很好的修复作用,在国外已有一定的工程 应用成功范例,因此在国内有较好的推广应用前景。 与传统防水粘结层相比,WEA 水性环氧沥青技术在以下方面做出改进和突破: (1)良好的防水抗渗性 有效减轻表面水透入后形成的冲刷现象,它对桥面水泥混凝土铺装层的使用性能和 使用寿命有很大影响,从这个意义上讲,它具有约束沥青路面水损坏的作用。 (2)良好的层间联结性 在沥青混合料铺装层施工过程中,产生二次融化固化的作用,能够使沥青层与水泥 混凝土桥面板产生良好的粘结效果。 (3)对微裂缝有较好的渗透修复作用
9、水性环氧沥青是常温低粘度液态施工,有较强的渗透性,对对水泥混凝土板上的微 裂缝有较好的渗透修复作用。 针对国内近年来主要推广的桥面隧道防水粘结材料的性能进行试验对比,试验结果 如表2-1所示。 不同类型桥面防水粘结层室内性能试验汇总表 2-1 材料 评价实验 FYT 防水粘结材料 SBS改性沥青橡胶沥青水性环氧沥青 渗透性( mm )2 4 3 25 附着力 拉拔实验 20 0.73 2.11 3.71 7.44 40 0.41 1.71 2.06 5.29 180老化 1h后, 20拉拔强度 0.21 1.46 2.54 2.38 老化后强度比28.7% 69.2% 68.5% 32.0%
10、复合式 拉拔实验 250.28 0.37 0.65 0.39 400.16 0.21 0.40 0.22 600.05 0.11 0.18 0.04 复合件抗剪强 度( Mpa ) 250.39 0.47 0.75 4.58 400.21 0.26 0.64 1.98 600.14 0.21 0.28 0.79 抗冻性复合件 剪切强度 250.43 0.47 0.75 4.58 冻融后, 250.05 0.07 0.13 3.86 强度比, % 11.6% 14.9% 17.3% 84.3% 从试验结果可知,环氧沥青防水粘结层各项室内试验性能均较为优异,其抗剪强度 和渗透性能突出,特别对于对裂
11、缝修复有特殊要求的桥面可以优先选择。 综合以上试验检测及分析结果,对不同水泥混凝土桥面防水粘结材料的综合比较见 表2-2。 不同水泥混凝土桥面防水粘结材料综合比较表 2-2 防水粘结层类型 热喷 SBS改性 沥青 +碎石 热喷橡胶沥 青 +碎石 水性环氧沥 青防水粘结 材料 FYT-1 型防水 粘结材料 AWP-2000F防水 粘结材料 性能 比较 渗透性较差较差优良较差较好 常温抗剪切能 力 一般一般优良较差一般 高温抗剪切能 力 一般一般优良较差一般 抗拉拔能力较好较好较好较差较好 低温抗冻性较差较差优良较差较好 施工工艺 工艺复杂、质 量控制环节较 多,控制难度 较大 工艺复杂、质 量控
12、制环节较 多,控制难度 较大 工艺简便,控 制难度较小、 质量易于保证 工艺简便,控 制难度较小 工艺复杂、工序 较多、质量控制 难度大 能耗比较 SBS沥青高温 洒布,能耗高 高温洒布,能 耗高 常温施工,能 耗低 常温施工,能 耗低 常温施工,能耗 低 施工组织 施工后需封闭 交通 施工后需封闭 交通 施工后可快速 开放交通 施工后不宜开 放交通 施工后不宜开放 交通 工程造价(元 /m 2) 18 24 36 26 80 综合分析 技术成熟、总 体性能一般, 工艺复杂、质 控环节较多, 价格较低。 技术成熟、总 体性能优良, 机械化施工, 工艺简单,价 格较低。 技术成熟、总 体性能优良
13、, 工艺简便,常 温施工、施工 组织方便,价 格适中。 技术成熟、总 体性能较差, 工艺简便、常 温施工、施工 组织方便,价 格低。 技术成熟、总体 性能较好,工艺 复杂、施工控制 环节较多,造价 高。 通过比较可知: WEA 水性环氧沥青防水粘结材料造价适中,性能优良,施工简便, 是质量有保证的新型桥面防水粘结材料。 3 WEA水性环氧沥青桥面隧道防水粘结层 3.1 什么是WEA 水性环氧沥青 WEA 水性环氧沥青是指将高分子聚合的热固性环氧树脂水性化,与沥青混合后形成 的新型高性能防水粘结材料。WEA 水性环氧沥青为褐色液体,无腐蚀性,无污染。如图 3-1所示。 将加工、调配好的水性环氧沥
14、青以雾状喷洒在处理后的水泥桥面,隧道水泥板之上, 作为防水粘结层。如图 3-2所示。 WEA 水性环氧沥青由沥青和环氧树脂与固化剂产生固化反应,形成不可逆的固化物, 这种材料从根本上改变了沥青的热塑性质,而赋予了沥青全新的优良物理力学性质。 图3-1 WEA水性环氧沥青图3-2 WEA 水性环氧防水粘结层现场特征 3.2 材料组成 WEA 水性环氧沥青材料由环氧树脂、酸酐类固化剂、聚氨酯改性材料和乳化沥青构 成。 WEA 水性环氧沥青桥面隧道防水粘结层是将环氧树脂剪切乳化后与酸酐类固化剂、 适量聚氨酯改性材料、乳化沥青混合喷洒,失水后凝聚,沥青混合料高温摊铺时发生固 化反应形成最终结构强度。
15、3.3 性能优势 作为一种新型的桥隧水泥板防水粘结技术,WEA 水性环氧防水粘结层相对其他技术 存在更明显的优势: 3.3.1 优良的材料性能 (1)高渗透性 采用先进的 W/O 结构剂型,使得 WEA 水性环氧沥青材料具有良好的表面渗透性,对水 泥混凝土表面裂纹有修复作用。同时,封堵了水泥混凝土表面的微裂纹,杜绝了“泛白” 现象的发生。 (2)超强粘结性能 防水粘结层是水泥混凝土桥面铺装的重要组成部分,除了需要达到防水的目的,同 时还需要达到层间粘结的作用。WEA 水性环氧沥青相对油性材料,能够渗入水泥混凝土 桥面板内,因此具有更好的粘结效果。 图3-3 水性环氧沥青防水粘结层粘结效果 (3
16、)防水性能强 作为防水粘结层材料,防水性能的好坏至关重要,是检验其质量的重要标准之一。 WEA 水性环氧沥青由高压设备喷洒到路面后迅速成膜,渗透至水泥混凝土板裂缝深 处,在桥梁的使用期限内可以保证外界水分无法渗漏到桥面水泥混凝土内,WEA 材料可 保证在经受可能的施工损伤后仍保持良好的不透水性。 (4)高低温性能好 在夏季高温季节,路面温度往往高达50 以上,冬季低温季节,路面温度往往达 9 以下, WEA 材料能在此高低温下仍具有相当的粘结力,抗剪能力,能满足恶劣条 件下的行车要求。 桥面铺装沥青混合料摊铺, SBS 改性沥青混合料摊铺温度可达160 , 碾压温度也在 100 以上, WEA
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