? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??溶劑型防水粘結(jié)材料

溶劑型防水粘結(jié)劑性能研究及其在橋面鋪裝中的應(yīng)用?摘 要:?該文根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)先進技術(shù)和水泥混凝土橋梁的使用環(huán)境,立足于防水和粘 結(jié)功能,開發(fā)了專門用于橋面鋪裝的溶劑型層間防水粘結(jié)劑,并提出了其相應(yīng)的技術(shù)要求。 同時系統(tǒng)研究了溶劑型防水粘結(jié)劑的防水性能、與橋面板及瀝青混凝土的粘結(jié)性能及剪切性 能,通過安(寧)-楚(雄)高速公路橋面防水工程的實施,研究了其施工工藝,為我國今后的橋 面防水技術(shù)提供了一條新思路。??

?一前言：??隨著我國高速公路的快速修建,不可避免地要修 筑諸多橋梁,特別是在云南、四川及貴州等多山地區(qū)。 橋面鋪裝與一般路面使用條件的差異導致其使用性能 要求也有許多不同。由于我國目前在橋梁防水層方面 的研究較少,沒有取得突破性進展,防水材料性能指標 參差不齊,但總體性能較差,導致橋面鋪裝出現(xiàn)較大面 積的推移和脫層等病害。究其原因,主要是一些業(yè)主 和施工單位對防水層的認識不夠,只強調(diào)防水層應(yīng)具 備防水性能,而忽視其還應(yīng)具備與水泥混泥土基層及 瀝青混凝土面層的粘結(jié)性能,或者將粘結(jié)強度指標定 得過低,并且往往未考慮高溫時的粘結(jié)和剪切性能。 鑒于此,重慶交通科研設(shè)計院與重慶市智翔鋪道技術(shù) 工程有限公司通過綜合調(diào)研,從材料開發(fā)、性能研究入 手,開發(fā)了橋面專用的溶劑型防水粘結(jié)劑,并提出了相 應(yīng)的技術(shù)要求。

?二材料簡介及作用機理

?2 .1材料簡介?溶劑型粘結(jié)劑是根據(jù)相似相溶的原理和性能互補 的原則,將瀝青與多種高分子樹脂及助劑經(jīng)特殊工藝溶解于特定的溶劑中,而形成的一種單組分橋面防水 材料 。它不僅防水性好,滲透力強,而且與水泥混凝土 基層及瀝青混凝土的粘結(jié)強度明顯優(yōu)于國內(nèi)現(xiàn)有的橋 面防水材料。?2 .2作用機理 溶劑型粘結(jié)劑具有粘度低 、滲透力強的特點,當它 涂布于水泥混凝土橋面上時,就會滲透到橋面的微裂 縫內(nèi)部,形成致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而達到防水和與水泥 混凝土粘結(jié)的目的;當熱拌瀝青混凝土攤鋪于溶劑型 粘結(jié)劑表面時,防水膜部分熔化,與瀝青混凝土混為一 體,從而實現(xiàn)了橋面與瀝青鋪裝層之間的有效粘結(jié) 。

?三?性能研究

??3 .1粘度測試?本研究中,橋面防水材料滲透性能用粘度大小來 評價 。粘度小,滲透力強,反之滲透力弱 。通過對比試 驗,分別測試了改性乳化瀝青與溶劑型粘結(jié)劑在常溫 下的粘度,測試結(jié)果列于表1。 測試結(jié)果表明:在相同試驗條件下,溶劑型粘結(jié)劑 的粘度僅為改性乳化瀝青的1/3 ,說明溶劑型粘結(jié)劑 的滲透能力遠遠大于改性乳化瀝青 。?

?3 .2防水性能測試?本研究中,橋面防水材料防水性能用滲水速度來表1改性乳化瀝青與溶劑型粘結(jié)劑的粘度測試結(jié)果s試件編號 溶劑型粘結(jié)劑 改性乳化瀝青1 16.6?49 .2 2 16 .2 49 .3 3 16 .1 49 .7 4 16 .8 49 .5 5 16 .0 49 .1平均值16 .3 49 .4注:采用涂氏粘度計進行測試;試驗溫度20 ?評價,滲水速度用滲水儀測定 。滲水速度小,防水效果 好;反之,防水效果差 。 同樣通過對比試驗,分別測試了空白水泥混凝土、 改性乳化瀝青、熱瀝青及溶劑型粘結(jié)劑在常溫下的滲 水速度,測試結(jié)果列于表2。表2幾種橋面防水粘結(jié)劑防水性能測試結(jié)果 試件類型 水壓力/ mBAR滲水速度/m L· s -1備注 空白水泥混凝土504 1.47 ×10 -5 C30 , 1 cm厚 空白水泥混凝土 一層溶劑型粘結(jié)劑502 2.44 ×10 -9溶劑型粘結(jié)劑 用量為0 .20 kg/ m2空白水泥混凝土 兩層溶劑型粘結(jié)劑508 0溶劑型粘結(jié)劑 用量為0 .37 kg/ m2空白水泥混凝土 三層溶劑型粘結(jié)劑503 0溶劑型粘結(jié)劑 用量為0 .50 kg/ m2空白水泥混凝土 一層改性乳化瀝青509 3.68 ×10 -8改性乳化瀝青 用量為0 .40 kg/ m2空白水泥混凝土 一層熱瀝青507 4.75 ×10 -7熱瀝青 用量為0 .41 kg/ m2以上測試結(jié)果表明,空白水泥混凝土具有較強的 透水性,涂刷溶劑型粘結(jié)劑及瀝青之后的透水性得到 了明顯減弱,但溶劑型粘結(jié)劑的效果最好,乳化瀝青次 之,熱拌瀝青最差。??

3 .3粘結(jié)強度測試??橋面防水材料對橋面板的附著力用粘結(jié)強度來評 價。粘結(jié)強度通過測試拉拔力計算得出,拉拔強度Ψ =P/S , S =πD 2 /4。其中P表示拉拔力, S表示有效 拉拔面積, D表示拉頭的直徑(50 mm)。粘結(jié)強度小,附著力小;反之,附著力大。通過對比試驗,測試了不 同厚度的溶劑型粘結(jié)劑及改性乳化瀝青 、熱瀝青與水 泥混凝土之間的粘結(jié)強度,測試結(jié)果列于表3。 試驗結(jié)果表明,溶劑型粘結(jié)劑與水泥混凝土的“粘 結(jié)強度”和溶劑型粘結(jié)劑的用量有關(guān),隨著用量增大, “粘結(jié)強度”降低;熱瀝青和乳化瀝青與水泥混凝土的 粘結(jié)強度均較低 。因為隨著用量的增大,滯留在膜內(nèi)的少量溶劑尚未揮發(fā)干凈,膜自身的最大內(nèi)聚強度還 未形成,故試件的破壞位置會發(fā)生于膜內(nèi)部,由此計算 出非溶劑型粘結(jié)劑與水泥混凝土橋面之間的界面處的 粘結(jié)強度,并不能真正反映溶劑型粘結(jié)劑在水泥混凝 土上的附著力,而是反映溶劑型粘結(jié)劑自身的抗拉強 度(內(nèi)聚強度),而溶劑型粘結(jié)劑與水泥混凝土橋面的 附著力要大于此處的粘結(jié)強度 。改性乳化瀝青雖然對 水泥混凝土的滲透性較好,但由于自身強度太低,故粘 結(jié)強度較低;而熱瀝青對水泥混凝土的滲透性較差,界 面結(jié)合不夠緊密,故粘結(jié)強度較低 。

??3 .4組合結(jié)構(gòu)剪切強度測試??橋面鋪裝防水層的使用效果是一個綜合性指標,既包括防水層與水泥混凝土的粘結(jié)性能,也包括防水 層的防水性能及其與鋪裝層瀝青混凝土的粘結(jié)性能和 剪切性能 。特別是高溫下組合結(jié)構(gòu)的剪切性能指標非 常重要,高溫剪切性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到橋面鋪裝是 否會出現(xiàn)脫層和推移等病害 。剪切強度τ=F/S , S = πD 2 /4。其中F表示剪應(yīng)力, S表示有效剪切面積, D表示試件的直徑(100 mm)。 本研究中,同樣通過對比試驗,研究了組合結(jié)構(gòu)(空白水泥混凝土 三層溶劑型粘結(jié)劑 5 cmAC16瀝青混凝土 、空白水泥混凝土 改性乳化瀝青 5 cmAC16瀝青混凝土 、空白水泥混凝土 熱瀝青 5 cmAC16瀝青混凝土)的常溫(25 )和高溫(40 )剪 切性能,測試結(jié)果列于表4和表5。 剪切強度的測試結(jié)果表明,無論是常溫或高溫,三 層溶劑型粘結(jié)劑與水泥混凝土及5 cm AC16構(gòu)成的 組合結(jié)構(gòu)的剪切強度明顯高于其余兩種組合結(jié)構(gòu)的剪 切強度。說明作為橋面防水材料,溶劑型粘結(jié)劑能夠 實現(xiàn)橋面與瀝青鋪裝層的有效粘結(jié),組合結(jié)構(gòu)常溫和 高溫下的剪切性能優(yōu)良,對于減少甚至避免橋面鋪裝的層間推移、脫層等病害是非常有利的 。

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四工程使用案例：

?溶劑型粘結(jié)劑在云南安(寧)-楚(雄)路試驗工程中的應(yīng)用??云南安楚高速公路K93 915大橋及K95 815大橋是兩座水泥混凝土橋梁,也是溶劑型粘結(jié)劑首次 在云南省的試點工程,總面積為6