GS-I溶剂型粘结剂在桥面防水工程中的应用及施工工艺

杨武

摘要：通过对桥面铺装早期破坏的现象分析，对比传统的桥面防水施工，结合工程实际

提出了一种较为科学、实效、经济的桥面防水施工工艺。

关键词：桥面防水、GS-I溶剂型粘结剂、施工工艺、抛丸喷砂、应用

中图分类号：U215文献标识码： A

一、前言

目前，我国的高速公路建设事业方兴未艾，正处于蓬勃发展的时期，同时，对高速公路各种病害的防治工作，也日益受到工程技术人员的重视，桥梁的耐久性问题就是其中很值得关注的一个方面。冻融破坏、钢筋腐蚀、碱集料反应、混凝土碳化等被视为桥梁混凝土主要的耐久性问题，在实际工程中也经常出现桥面渗水、铺装层剥落、推移、桥面板破碎等问题，研究表明，水的渗入是造成这些破坏的主要原因之一，水渗入防水粘结层与水泥混凝土板的界面上,影响与桥面的粘结强度,甚至成为滑动的界面状态,桥面铺装成为一个单独受力层次,就会出现很大的水平剪应力和底部的弯拉应力,桥面铺装就必然导致迅速破坏。目前我国桥面铺装常用形式是复合式铺装层,其典型结构为:沥青混凝土面层(1-2层)+防水层涂料(防水卷材)+桥面防水混凝土或钢桥面。然而在投入使用1-3年后,桥面铺装出现早期破坏的现象比较普遍,破坏形式有唧浆、车辙、水损环、坑槽等,早期破坏的桥面对桥梁梁体结构和行车安全造成很大的影响,也造成桥梁后期养护费用的成倍增加,严重影响了公路的正常运营。我公司在云南省保龙高速公路路面一合同段及保腾高速公路路面二合同段均采用了国内领先的抛丸喷砂打磨工艺及GS-I溶剂型粘接剂,彻底清除了混凝土表面浮浆,提高了防水层的粘接效果。GS-I溶剂型粘接剂是目前国内运用效果较好的一种防水层涂料,从根本上解决了车辆在桥梁上碾压、推移造成的分层，有效防止了水的渗入。

二、GS-I溶剂型粘接剂

是一种新型桥面专用防水材料，其是将沥青与多种高分子树脂及助剂经特殊工艺溶解于特定的溶剂中而形成的一种单组分溶剂型防水粘接剂，产品外观常温下呈黑色均匀液态。特点是除具有优异的防水性能外，还可有效地处理砼（钢板）与沥青砼等之间的层间粘接问题，在外力荷载水平推动作用下（尤其是气温较高的状况），路面不易出现推移、脱落、变形等病害。

1.适用范围：粘度较低的GS-I溶剂型防水粘结剂主要用于水泥混凝土桥面铺装的层间防水和粘结及隧道路面和其他复合路面铺装层间的防水和粘结。

2.工作机理：当粘度较低的GS-I溶剂型防水粘结剂涂刷到处理后的水泥混凝土桥面上时,GS-I迅速渗透到水泥土表层2-5mm 深度范围内的微孔中并完成固化,形成了与水泥混凝土相互贯穿的致密结构,从而实现了GS-I与水泥混凝土基层之间的有效粘结并同时起到了良好的防水粘结作用，由于GS-I属高分子热塑性材料,与同为高分子材料的道路沥青有着较好的相似相容性,当施工沥青混凝土时,在热拌沥青混合料的温度作用和碾压作用下,GS-I膜部分熔化与混合料融为一体,随着温度逐渐降低,GS-I与沥青混凝土一同发生了第二次固化,从而实现了GS-I与沥青铺装层之间的有效粘结.

3.GS-I溶剂粘结产品特点：(1)涂膜柔韧性好，对基层收缩和变形开裂有较强的适应性。(2)粘度低，渗透性强，可有效渗入水泥砼或钢板微孔形成致密的防水层，能有效保护桥梁结构。 (3)涂膜强度高、延伸率大、界面粘接强度高，不仅与水泥砼或钢板的粘结强度高，而且铺装沥青砼之后的组合结构的粘结性能和抗剪切性能良好。 (4)即可一次性涂膜，亦可分两次涂膜，总涂膜量一般0.4-0.6kg/平方米. (5)涂膜柔性好，对基层收缩和变形开裂具有较强的适应性。(6)对基层具有良好的防水性能,防水效果相当于涂刷之前水泥砼的10000倍. (7)常温施工,施工工艺简便，且无毒环保。

三、抛丸喷砂施工工艺

1.抛丸设备的组成：移动式抛丸设备（BLASTRAC-260型）是在抛丸工艺技术的基础上发展起来的成熟的技术装备。一套完整的抛丸设备通常由抛丸机和配套吸尘器两个部分组成，这两个部分根据设备的形式不同可以是分开的，也可以是一体的。

2.抛丸工艺的必要性：我国经过多年的摸索和参考国外的经验, 已经制定了有关防水材料本身性能要求的相关技术标准和规范，但对于施工的工艺和方法方面的要求却很少涉及，特别是目前桥梁防水中对桥梁基面的表面处理环节,基面的处理结果直接影响到整个防水体系的质量。国外对混凝土表面处理的要求和检验:①露骨率体现表面清洁的程度：反映出表面浮浆以及起砂等去除的程度；②表面粗糙度： 反映出微观表面凹凸的情况， 直接影响封闭层或粘结层和防水材料的粘结性能；③平整度：反映桥面的平整程度， 直接影响防水材料的施工质量；④干燥程度：反映混凝土内水分的含量， 直接影响封闭层或粘结层和防水材料的粘结性能； ⑤粘结性能：反映防水体系中第一步施工,即封闭层或粘结层和桥面基体的粘结性能，直接影响将来防水材料施工后的粘结性和抗剪切性能的发挥。我国目前常见的混凝土基面打毛施工方法:①使用不带高压的水冲洗 ，不能彻底清理表面的浮浆和起砂，需要后续的清理和清扫，在水源紧张的地区不适合使用，几乎不能够得到均匀粗糙的表面，不能达到露骨率的要求。受其表面干燥的周期影响，不能马上施工。 ②使用铣刨或者凿毛的方法(人工或机械) ，对混凝土基面产生一定的破坏, 会造成 A.细微的裂纹 B.小凹陷的地方清理不到 C.本来结实的骨料会被敲打松动，必须配套使用喷砂的方法进行一定的弥补，施工环境恶劣, 产生大量粉尘 ，施工效率低，不能制造出均匀粗糙的表面，露骨率低。抛丸喷砂工艺完全可以克服以上缺点，保证桥面的露骨率、粗糙度、干燥度、粘结性能及平整度。

3.抛丸工艺的原理：抛丸喷砂，是指通过机械的方法把金属的丸料以极高的速度（大约70米/秒）和一定的角度抛射到工作表面上，让钢丸高速冲击工作表面，达到处理工作表面上的杂质、附着物以及其他需要清理的物质的一种表面处理的方法。打击过表面的钢丸在配套吸尘设备产生的负压和本身撞击的反弹作用下，钢丸和杂质一起回到机器自身的分离系统，并将杂质和可以回收使用钢丸自动分离并分别回收。好的钢丸在机器内部继续循环使用。

4.抛丸工艺的作用：

(1)可以干净彻底地去除表面浮浆和起砂层,(4)形成粗糙均匀而又清洁、干燥的表面。

(2)可以完全打开混凝土表面的毛细孔；使封闭剂或粘结剂等防水材料完全渗入混凝土层，起到良好的防水作用。

(3)可以提前暴露原混凝土铺装层缺陷，及时处理。

5.施工工艺：

1. 桥面处理：

敲除浮浆 → 清扫桥面 → 桥面专用清理机清理 → 高压空气吹净桥面 → 喷砂→ 桥面准备状态验收。

2. 防水层施工：

人工涂刷进行底层施工 → 养护 → 防水层表面清洁 → 二涂、三涂→ 养护 → 刷护栏底部 → 涂刷泄水口处 → 涂刷伸缩缝处 → 遮盖护栏伸缩缝。

3. 交工验收：

病害处理与维修 → 验收。

4.沥青面层施工

严格控制施工车辆无序进入防水作业面，禁止转弯、调头和急刹车。

四、工程实际应用

1.工程概况

云南保山至龙陵高速公路路面第一合同段,位于保山市境内，起讫桩号为K513+200～K550+600，本标段桥面铺装施工采用8cm水泥混凝土+6cm改性沥青混凝土+4cmSMA马蹄脂沥青混凝土，防水层采用GS-I溶剂型粘接剂，防水层总实物工程量为22.65万平方米；云南保腾高速公路路面二合同段位于保山市腾冲县境内。

2.施工准备

(1)在桥面防水层铺装前对水泥砼顶面标高进行检查,对局部起伏较大部分进行凿除平整,保证沥青砼桥面铺装总厚度。

(2)对桥面混凝土铺装层进行喷砂机喷砂，形成干净露骨、粗糙、平整的表面，保证凸凹高差不超过5mm,对凸出5mm以上的尖锐凸物和凹深5mm以上的小坑处理。

(3)用路面吹风机和人工对桥面顶面清理,保证表面无尘土、污物、油污，且干燥。

3.施工工序：桥面标高复核→桥面清理→抛丸喷砂→路面吹风机吹去灰尘→边角处理→涂刷粘结剂→检查是否遗漏→修补→养生→单项工程验收。

4.质量标准

(1)基层处理要求平整、干燥，抛丸喷砂效果符合设计要求，表面露骨料、无浮浆、污渍。

(2)防水层施工用油量满足要求，宽度误差在±2mm以内。

(3)防水层粘贴牢固 ，表面平整均匀、无空鼓、脱落、翘边等缺陷。

(4)防水层实干后7天蓄水试验，水高5～10cm，蓄水时间不少于24h，应无渗漏。

(5)防水层粘结强度、抗剪强度等指标满足设计要求。

5.检验结果

养生后经现场检测，20℃时，其最小粘接强度均大于1.0Mpa、剪切强度大于0.8Mpa、无渗水现象、指干时间4小时。拉拔试验、抗剪试验、渗水试验、外观质量等全部符合规范及设计要求。

6.施工注意事项及对桥面的要求

(1)为了提高防水层与桥面铺装层和沥青混凝土层两个界面之间的粘结力、提高抗剪强度，要求对桥面进行喷砂打磨处理。

(2)桥面铺装层混凝土强度达到设计强度的70%以上可以进行防水层施工。

(3)桥面铺装层应平整、粗糙(不能有高差较大的麻点)、整洁、不得有混凝土粘着物、垃圾及油污，不能有钢筋等尖锐突出物。

(4)桥面铺装层板面要求基本干燥，含水率不大于15%，不得有积水。

(5)抛丸喷砂时，喷砂机行进速度应缓慢均匀，宜控制在10m/min；行进方向横桥向或纵桥向均可，相邻喷砂行进路线应重叠1/4。

(6)涂料使用前应搅拌均匀，施工过程中应禁止吸烟和其他明火。

(7)本产品施工时的气温必须高于5℃，阴雨天气或基层潮湿时不宜施工。

(8)施工过程及后期养护过程中，严禁踩踏未干的防水层。

(9)防水层做完后，在沥青混凝土铺装层未施工以前要严加保护，防水层实干后，可在其上开行10t以下汽车，但不得打弯，倒车，急刹车等。10t以上的货车，铲车、挖掘机、钢轮压路机等禁止通行。

五、结论

保龙高速公路路面第一合同段及保腾高速公路路面二合同段通车至今未出現唧浆、车辙、水损环、坑槽及铺装层剥落、推移现象，两条高速公路均处于云南省降水量大、雨季长的核心区域，尤其是保龙高速公路从2008年通车至今，车流量大、重型车辆多。充分证明了使用GS-I溶剂型粘接剂和抛丸喷砂工艺是一种有效的桥面防水方法，科学、高效、经济实用。在施工过程中要注意检查喷砂后的桥面，若桥面混凝土铺装局部碎裂或存在其它质量通病时，应先对桥面进行灌缝等处理后再涂刷桥面防水层。

参考文献：

1.桥面专用防水材料交通部科学研究院