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桥面防水施工

发布日期:2016-07-13

桥面防水层必要性 

  近年来,我国修建的高速公路无论是设计标准还是施工工艺,就其总体水平而言都有显著的提高,然而往往通车不到一年就出现早期损坏,其中危害**、*常见的就是水损害。对于沥青路面,由于其孔隙率较高,没有防水作用,于是水的渗入和滞留,在温度和荷载综合作用下,不仅造成面层的松散、剥落和坑槽破坏,而且,渗入水会造成基层软化、强度降低,进而诱发面层更加严重的破坏。同样,水泥混凝土路面也存在类似问题。另外在道路修建中,各式各样的桥梁在公路的总里程中占有相当部分比例,在实际工程中也常出现诸如立交桥桥面渗水、铺装层剥落、桥面板破碎等问题。研究表明,水的渗入是造成这些破坏的*直接和*重要的原因之一。为了保护桥面板,防止车辙或履带直接磨耗桥面,并借以分散车轮的集中荷载,通常用水泥混凝土和沥青混凝土铺装桥面,而为满足防水性好、稳定性好、抗裂性好、耐久性好以及层间粘结性好的使用要求,一般都要在桥面铺装层间设置防水层。 

1、桥面渗水的原因及防水处理方案

2001年,在桥梁日常安全检查的过程中,我们发现桥梁的主要承重结构良好,但部分沥青混凝土桥面铺装出现了水损坏,使多处桥板出现渗水现象。经过跟踪观察和分析研究,沥青混凝土桥面铺装渗水主要有几方面的原因:

一是沥青混凝土面层密实度不够,达不到完全防水的作用,一些桥梁存在着不同程度的渗漏现象;二是由于桥梁经受车辆重复荷载的震动、冲击、拉伸、剪切、导致桥面沥青混凝土疲劳、微裂和松动,进而使桥面渗水破坏;三是由于沥青混凝土的自然老化、松散、微裂、裂缝、坑槽、唧浆、拥包、泛油等早期病害的出现,水在沥青老化、松散、裂缝等情况下渗入到桥面内形成不同程度的渗漏;四是桥面接缝处原路面破碎修补后渗水系数很大;五是桥面施工过程中,沥青混合料的部分离析造成渗水;六是沥青混凝土桥面铺装微缝造成渗水;

针对上述问题和原因,为了有效的防止桥面渗水,延长桥梁的使用寿命,结合市场上出现的新的防水材料,提出了防治桥梁渗水的方案,即在沥青混凝土桥面铺装表层涂刷沥青还原剂防水材料,该材料渗透到面层沥青混凝土内,使老化沥青胶质得到还原,弹性得到恢复从而使路面松散和裂缝得到愈合,使沥青混凝土面层形成新的保护层,进而起到防水作用。同时作为桥面铺装的防水材料必须满足以下要求:一是防止沥青老化、恢复沥青的的粘结胶质性能;二有良好的不透水性能;三有良好的耐高、低温性能;四对桥面有广泛的适应性;五是施工简单、快捷,开放交通快,不过多的影响交通。

2、2002年的防水实验

依据上述思路,2002年**选用“TL2000”防水材料在潍河大桥全桥和用“沥再生”防水材料在引黄干渠大桥西端左侧行车道选择了十几平米分别做了防水实验。

2.1两种材料的特性如下:

2.1.1“TL2000”是不含溶剂的沥青聚合物液体成分,主要组成是粉状白云石、沥青、苯乙烯和K.P.资料介绍其具有以下四个特点:一能使沥青混凝土有效地防止水和空气的进入;二保护表面,有效地防止紫外线的辐射;三使被氧化的沥青可以再生使用;四涂刷后路面滚动摩擦系数不变或提高,在使用过“TL2000”的沥青混凝土表面上会形成很薄的一个层面,这个层面会强迫再生物进入沥青混凝土,共聚物将会产生,可塑性和弹性就会增强。3.1.2 简单快捷,随时随地:魁道压缝带操作简单,无需设备,裂缝粘贴完毕,即可通车。随时随地,有缝就补,无须等到路面有大量裂缝时才进行处理,即时防止裂缝对道路产生的进一步破坏。对小于10mm的裂缝,可使用压缝带直接修补裂缝,对大于10mm宽的裂缝,需要用沥青沙混合料填实后,才可使用压缝带修补裂缝。

2.1.2“沥再生”(RejuvaSealTM)是一种沥青再生密封剂。据资料介绍其主要特点:一是抵抗汽油、防水、防化学品侵蚀和抵抗其他损害杂质;二是具有不改变沥青表面结构就能起到密封和再生作用;三是能渗透到沥青表层,变成沥青层整体的一部分,与之共同收缩膨胀,具有较强的温度适应性。四是可使沥青路面表层约15mm厚的沥青的硬化程度和脆性显着降低,从而可增强路面的柔韧性和弹性。

2.2材料检测结果:

2.2.1“TL2000”沥青路面强化剂对沥青有改性作用,可以提高老化沥青的针入度。软化点也略有提高,但不影响沥青的延度。

2.2.2“沥再生”(RejuvaSealTM)能对路面老化沥青起到再生作用,再生后的沥青与老化沥青相比性能有明显改善,延长沥青路面使用寿命,但在使用时必须注意再生密封剂的掺加量,掺加过量会影响沥青路面的使用性能(热稳定性)。

2.3施工要求:

2.3.1“TL2000”沥青路面强化剂

2.3.1.1人工进行涂层施工,施工时需用氯乙烯稀释,所有在路面上工作的设备和装置都不得滴漏任何粘着剂、溶剂、水、燃料、油料或灰尘。

2.3.1.2施工的路面*佳温度为25℃,当路面温度低于10℃、高于或等于60℃时不得施工。2.3.1.3 如果现场风力过大影响施工的正常进行,也应当停工。

2.3.1.4雾天、雨天或雨后**不得施工。雨后至少应经过24小时晴天晾晒才能施工,或适当延长时间直到能够确定路面完全干燥时再进行施工。

铁路混凝土桥梁桥面防水卷材性能分析

    1·铁路混凝土桥梁桥面防水材料在铁路混凝土桥梁桥面铺设防水层是提高桥梁结构耐久性的重要技术手段。既有桥梁由于桥面防水失效造成桥面板渗水、钢筋锈蚀的事例很多,直接影响到结构的使用寿命。

    目前我国铁路混凝土桥梁桥面防水层标准《铁路混凝土桥面防水层技术条件》( TB /T 2965—2011) 是《铁路混凝土桥梁桥面TQF-Ⅰ型防水层技术条件》( TB /T 2965—1999) 的修订版,1999 版的制定为我国铁路混凝土桥梁的耐久性保护提供了重要的保证。

    2011 版较1999 版主要变化是: 修改了氯化聚乙烯防水卷材和聚氨酯防水涂料的相关技术要求; 增加了水泥基胶粘剂、高聚物改性沥青防水卷材、高聚物改性沥青基层处理剂的相关技术要求; 对防水层铺设、保护层的相关要求,质量检查要求和保修期也作了新的规定。

    为使建设单位、设计单位及用户更好地理解、使用新标准,保证防水层质量和桥梁结构耐久性,并为以后标准的修订,防水体系设计更合理提供依据。有必要对现标准中提到的防水体系组成、防水卷材材料性能和施工工艺等进行深层次研究。本文主要从防水卷材材料出发分析其合理性及仍存在的问题。

    2 ·卷材防水层体系

    铁路混凝土桥面卷材防水层体系主要有两类: 氯化聚乙烯卷材加粘贴涂料型防水层体系( 见图1) 和高聚物改性沥青卷材型防水层体系( 见图2) 。

    铁路混凝土桥面卷材防水层体系主要有两类: 氯化聚乙烯卷材加粘贴涂料型防水层体系( 见图1) 和高聚物改性沥青卷材型防水层体系        

             

    3 ·防水卷材

    建筑防水材料通常分为5 大类: 高聚物改性沥青基防水卷材、合成高分子防水卷材、防水涂料、密封材料、刚性防水及堵漏止水材料[1]。其中,高分子防水卷材是典型的新型建筑防水材料,并在国内外都已占相当比重,国外一些国家的市场份额高达50% 以上。如日本合成高分子防水卷材的产量目前已超过280 万m2,美国高分子防水卷材的产量在1 亿m2 以上[2]。而我国防水材料仍是以沥青基防水材料为主,占全部防水材料的80%,高分子防水卷材占10% 左右,其他防水材料占10%左右[1]。

    防水卷材的品种并不多,每一个国家都是以自己偏爱的材料为主。用量**并且已被社会认可的两种材料是三元乙丙橡胶防水卷材和PVC 防水卷材。美国的三元乙丙橡胶防水卷材占其高分子防水卷材总量的90%,而英国的PVC 防水卷材则占到80% [2]。

    我国铁路混凝土桥面采用的卷材是氯化聚乙烯防水卷材和高聚物改性沥青防水卷材。

    3. 1 氯化聚乙烯防水卷材氯化聚乙烯防水卷材是以氯化聚乙烯树脂为主要原料,加入多种化学助剂,经混炼、挤出成型和硫化等工序加工制成的防水卷材。按有无复合层分类,无复合层的为N 类,用纤维单面复合的为L 类,织物内增强的为W 类。我国铁路混凝土桥面采用N 类和L 类氯化聚乙烯防水卷材。

    3. 2 高聚物改性沥青防水卷材

    高聚物改性沥青防水卷材采用热塑性弹性体高聚物作为改性剂,改性沥青在常温下具有橡胶材料的弹性,因此具有更好的粘结附着性能以及良好的抗疲劳能力。采用高强度聚酯无纺布做胎基,卷材被赋予良好的机械力学性能和抗穿刺性能。

    高聚物改性沥青防水卷材分为4 类: ①弹性体改性沥青防水卷材( SBS) ; ②塑性体改性沥青防水卷材( APP) ; ③改性沥青聚乙烯胎防水卷材; ④沥青复合胎柔性防水卷材。

    SBS 和APP 改性沥青防水卷材是我国*常用的改性沥青防水卷材,其中SBS 改性沥青防水卷材具有优异的耐低温性能,适合北方气候; APP 改性沥青防水卷材具有优异的耐高温性能,更适合南方气候。橡塑改性沥青防水卷材同时具有良好的高温和低温性能[3-5]。

    4 ·新版标准存在的问题

    4. 1 防水体系的选择

    标准中针对N 类和L 类氯化聚乙烯防水卷材和高聚物改性沥青防水卷材都是适用于有砟桥面道砟槽内和无砟桥面防撞墙以内,没有给出它们在使用中对条件要求的差异,给设计人员带来混乱。而且防水体系的任意选择,对今后的维修会产生不利影响。

    4. 2 高聚物改性沥青

    我国铁路混凝土桥面采用的高聚物改性沥青防水卷材要求使用长纤聚酯纤维毯做胎基,但对高聚物改性剂没有明确要求,而聚合物改性剂种类繁多,性能各异,目前添加的聚合物改性剂种类主要包括3 大类:①橡胶类,包括SBR、再生橡胶、废旧橡胶粉等; ②热塑性橡胶类,包括SBS 等; ③热塑性树脂类,包括APP,EVA,PVC 等。国内外使用*普遍的是SBS 和APP,因为这两种聚合物和石油沥青的相容性**。

    不同种聚合物改性剂改性效果不同,对于同一种聚合物改性剂,它的分子结构、加入量、反应条件等因素也影响改性沥青的性能,从而使改性沥青防水卷材的性能各异。

    4. 3 防水卷材的物理力学性能指标及试验方法

    4. 3. 1 拉伸性能

    表1 中列出了TB /T 2965—2011,GB 12953—2003 和GB 18242—2008 关于相应防水卷材的拉伸性能技术要求和试验方法。


TB /T 2965—2011,GB 12953—2003 和GB 18242—2008 关于相应防水卷材的拉伸性能技术要求和试验方法

    从表1 可以看出同一类卷材铁标中的拉伸性能指标高于国家相应标准,但由于这两类卷材在铁路混凝土桥梁上使用的位置完全一样,而扯断伸长率在铁标中的要求从氯化聚乙烯的≥550%降到≥50%,固然材料不同性能指标要求也不同,但既然50% 和550% 的扯断伸长率都可满足使用要求,所以国标中氯化聚乙烯类防水卷材的不小于200% 或300% 的扯断伸长率指标是合适的,没有必要人为拔高。

    N 类防水卷材与L 类防水卷材的拉伸试验,拉伸速度都是( 250 ± 50) mm/min,只是裁取的样品尺寸、大小不一样。前者是GB /T 528—1998 中的哑铃Ⅰ型试样,后者是GB /T 13022—1991 中的哑铃Ⅰ型试样。应通过试验研究这两种试样对试验结果的影响和对应关系,尽可能统一。

    高聚物改性沥青防水卷材拉伸试验TB /T 2965采用GB 18242 的方法,而GB 18242 采用GB /T 328方法,因此铁标应直接采用GB /T 328,方便标准的使用。

    4. 3. 2 不透水性

    在GB /T 328. 10—2007 中,试验适用于高压力作用场合的卷材不透水性B 法,采用压盘有2 种,或开缝盘或7 孔圆盘,前者试验( 24 ± 1) h,后者试验( 30 ±2 ) min。TB /T 2965—2011,GB 12953—2003 和GB18242—2008 关于卷材的不透水性指标见表2。

卷材的不透水性指标


    从表中可以看出,氯化聚乙烯防水卷材的不透水性指标低于GB /T 328. 10—2007 的要求,而高聚物改性沥青防水卷材的不透水性指标高于GB /T 328. 10—2007 的要求。在标准GB /T 328. 10—2007 中明确说明既可以采用开缝圆盘也可以采用7 孔圆盘,所以在TB /T 2965 中,应将不透水性试验方法统一,并直接采用GB /T 328. 10—2007,以方便使用。

    4. 3. 3 高聚物改性沥青防水卷材热老化处理

    铁标中要求高聚物改性沥青防水卷材热老化处理试验方法采用GB /T 18244—2000 和GB /T 18242—2008,但这两种方法在试验温度和试验周期上完全不同,GB /T 18244—2000 要求试验温度( 70 ± 1) ℃,试验周期168 h 或更长。而GB /T 18242—2008 要求试验温度( 80 ± 2) ℃,试验周期10 d ± 1 h。

    4. 3. 4 接缝剥离性能

    整个防水体系的成败很大程度上取决于卷材搭接处是否能粘贴牢固,所以铁标中对卷材搭接处的上层和下层卷材明确要求应完全热熔粘合。而接缝剥离性能能较好地反映卷材的热熔焊接性能和焊接工艺,但标准中高聚物改性沥青防水卷材出现该项指标的缺失。

    5 ·建议

    1) 根据国内外研究成果及防水材料在使用过程中所反映出的情况,结合国内外公路桥梁、铁路桥梁防水层设计、施工经验和应用情况,对目前标准中规定的防水卷材形式及指标进行综合评估,以保证铁路桥梁的耐久性和使用寿命。

    2) 我国铁路横跨距离大,所以应考虑温度等环境对防水体系的影响制定不同的防水体系,如北方可以选用SBS 改性沥青防水卷材,南方选用APP 改性沥青防水卷材。

    3) 以满足要求为主,合理制定防水卷材性能指标,不应过分人为提高指标,造成不必要的浪费。

    4) 明确不同防水卷材的使用环境及要求,不给设计人员造成混乱。


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