水性环氧沥青防水粘结层在高速公路桥面上的应用研究

袁晓伟　曾庆伟　张海川

摘 要：文章依托江苏省徐（州）至济（宁）高速公路工程提出新型水性环氧沥青水泥混凝土桥面防水粘结材料，并进行相关性能试验，研究其施工工艺、现场检测办法，最终形成水性环氧沥青桥面防水粘结材料应用研究成果。

关键词：水性环氧沥青；防水粘结层；高速公路；桥面

1 概述

桥面铺装是桥梁建设中重要的功能性结构，直接承受行车荷载、梁体变形和环境因素的作用。一方面直接影响车辆行驶的舒适性，同时还对桥梁结构提供有效防护，防止雨水下渗，另一方面还可保证桥梁结构的耐久性。桥面铺装的建设质量直接影响着整个路面的运营质量和服务水平，甚至影响桥梁的使用寿命。近年来，针对桥面铺装存在的诸多问题，国家和相关部门进行过多次专题立项研究，其中桥面防水粘结层是研究的重点之一。防水粘结层主要起到将沥青铺装层与水泥混凝土桥面牢固粘接联成一整体的作用，同时还能防止水透过界面而造成的水损害。保证防水粘结层的使用质量是防止桥面铺装病害，提高桥面结构耐久性的关键。

2 现场实施

选取济徐高速徐州段JX-23标郑集互通C匝道桥右半幅第二联做为试验段桥面，桥面防水粘结层采用水性环氧沥青，施工前用抛丸法去除混凝土桥面浮浆及杂物，然后用高压水冲洗干净，干燥后用高压吹风机吹扫再洒布沥青材料。在洒布材料前，在现场先人工刷涂一试验块，检测当时当地的气温、湿度、地面温度、日照、横坡、纵坡、混凝土桥面的缝隙率、吸水性等。

用智能型洒布车喷洒材料，常温洒布，洒布用量为0.9kg/m2～1.0kg/m2。洒布时在桥面放置具有一定面积的方盘，用以检测洒布量。材料洒布后进行自然养护，在材料干燥前不许人员和车辆进入，待防水粘结层材料干燥后，即可进行沥青混合料摊铺。

3 现场检测

水性环氧沥青防水粘结层干燥后，即与水泥混凝土桥面牢固粘结，且材料能渗入水泥混凝土的细微裂缝中，对桥面起到防水功能；材料干燥硬化后，可在其上通行各种工程车辆和摊铺机。

为比较其它防水粘结层材料的力学性能，同时在现场随机选取不同段落采用不同材料作为桥面防水层，各种防水材料试验段同时施工同时进行混合料摊铺和现场检测。

3.1 施工工艺性分析

不同防水粘结层材在施工中有如下特點：（1）普通防水层材料施工时，为避免“粘轮”“翘皮”现象需要撒布碎石，但无法保证0.3MPa下不透水性，因为在碾压时，防水层还属于流态化，很软且温度很高，碎石在碾压中完全可将厚度不足1mm防水层硌破穿孔。（2）橡胶沥青洒布温度最高，洒布量也最大；SBS改性沥青洒布温度略低些，但仍维持在高位，水性环氧沥青常温洒布、冷用，洒布量也比较低，节约能源，由此表明较之于橡胶沥青或SBS改性热沥青，水性环氧沥青的工程经济性更佳。（3）环氧沥青材料粘度适中，粘温性好，易于喷洒，方便施工，且材料环保对周边环境无污染；常温使用无需加热，大大节约能量、降低成本和方便施工。（4）水性环氧沥青的储存稳定性可达15天，且能很快渗入桥面混凝土缝隙中，水分蒸发后，渗入缝隙的材料与面层材料形成连续相，保护了水泥混凝土桥面，起到防水效果，同时与混凝土有很强的附着力，从微观结构上保证防水粘结层与桥面混凝土之间的牢固粘接。

3.2 现场检测力学性能分析

对试验段桥面与对比段进行抗剪强度与抗拉拔强度检测，测试结果显示在路面温度40℃条件下，NKY环氧沥青桥面段的抗剪强度和抗拉拔强度分别为0.45MPa和0.35MPa，SBS改性热喷沥青桥面段分别为0.22MPa和0.14MPa。根据《公路工程质量检验标准》JTG F80/1-2004的要求防水层抗剪强度不小于设计要求且≥0.4MPa（常温）≥0.3MPa（气温≥35℃），抗拉拔强度不小于设计要求且≥0.3MPa（常温）≥0.2MPa（气温≥35℃）。测试结果说明：（1）水性环氧沥青无论是剪切强度还是拉拔强度（粘结强度），完全符合《公路工程质量检验标准》JTG F80/1-2004的技术要求。（2）SBS改性热沥青+预拌碎石，无论是剪切强度，还是拉拔强度（粘结强度），均低于水性环氧沥青桥面防水粘结层，且不满足《公路工程质量检验标准》JTG F80/1-2004的技术要求。

4 工程经济分析

水性环氧沥青材料具有较高的固含量，在桥面防水层用量0.8kg/m2～1.0kg/m2的情况下，单位面积造价与橡胶沥青桥面材料相近，但考虑到不撒布碎石与冷施工，其综合造价比橡胶沥青更有优势。

目前，常用双组分环氧沥青类粘层材料主要用在钢桥面上。进口环氧沥青造价远高于35元/平米，国产双组分环氧沥青也要达到28元/平米。由此可见，价格适中又不用撒布碎石的水性环氧沥青类粘层材料将成为建设、施工单位的首选。

5 结束语

本项目通过对水性环氧沥青桥面防水粘结材料的理化指标、使用性能及耐久性能的大量试验，结合工程实际应用与检测，在与同类产品的对比中，对力学性能、可施工性及经济性作了较为全面的分析与研究，主要结论如下：（1）水泥混凝土桥梁病害的主要原因在于：在苛刻条件下剪应力已达0.4MPa，防水粘结层易于出现剪切破坏，从而导致沥青铺装层病害的发生。因此，在防水粘结材料的设计和选型、性能试验以及现场检测中，对抗剪强度应予以足够的重视；（2）根据防水粘接层对力学特性、耐久性能、可施工性及工程经济性的客观要求，结合交通行业及国家相关标准，提出了防水粘结材料的理化标准、使用性能与耐久性能所涉及的各个试验项目、试验条件和指标要求，并对其依据和合理性进行了分析；（3）水性环氧沥青材料具有优良的低温柔韧性、耐热性，以及不透水性和抗硌破穿孔性，无论是常温还是高温其剪切和拉拔强度远超对比材料，且耐久性能也较好。在抗冻融-水损循环，热老化，持久冷冻，耐碱腐蚀和耐盐水腐蚀后，其剪切强度均维持在很高的水平；（4）试验段表明水性环氧沥青材料的施工具有很大优越性，主要表现在：a.施工时对周边大气无污染；b.无需现场调配，可直接使用，不受容留时间的限制；c.粘度适中、稳定，无需加稀释剂就能用洒布车方便洒布；d.常温使用，节约能源；e.洒布后数小时内能快速干燥，不粘轮，不翘皮，能在最短时间开放交通；f.无需撒布碎石；（5）现场检测表明水性环氧沥青防水粘结层具有优良的抗剪强度和抗拉拔强度；（6）从综合工程造价来看，水性环氧沥青防水粘结层材料更具优势，而且施工方便，在环氧沥青同类产品中价格最低，工程经济性颇佳，值得大范围推广使用。

参考文献

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