? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??溶劑型防水粘結材料

溶劑型防水粘結劑性能研究及其在橋面鋪裝中的應用?摘 要:?該文根據國內外相關先進技術和水泥混凝土橋梁的使用環境,立足于防水和粘 結功能,開發了專門用于橋面鋪裝的溶劑型層間防水粘結劑,并提出了其相應的技術要求。 同時系統研究了溶劑型防水粘結劑的防水性能、與橋面板及瀝青混凝土的粘結性能及剪切性 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。 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,導致橋面鋪裝出現較大面 積的推移和脫層等病害。究其原因,主要是一些業主 和施工單位對防水層的認識不夠,只強調防水層應具 備防水性能,而忽視其還應具備與水泥混泥土基層及 瀝青混凝土面層的粘結性能,或者將粘結強度指標定 得過低,并且往往未考慮高溫時的粘結和剪切性能。 鑒于此,重慶交通科研設計院與重慶市智翔鋪道技術 工程有限公司通過綜合調研,從材料開發、性能研究入 手,開發了橋面專用的溶劑型防水粘結劑,并提出了相 應的技術要求。

?二材料簡介及作用機理

?2 .1材料簡介?溶劑型粘結劑是根據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強度明顯優于國內現有的橋 面防水材料。?2 .2作用機理 溶劑型粘結劑具有粘度低 、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 縫內部,形成致密的網狀結構,從而達到防水和與水泥 混凝土粘結的目的;當熱拌瀝青混凝土攤鋪于溶劑型 粘結劑表面時,防水膜部分熔化,與瀝青混凝土混為一 體,從而實現了橋面與瀝青鋪裝層之間的有效粘結 。

?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劑在常溫 下的粘度,測試結果列于表1。 測試結果表明:在相同試驗條件下,溶劑型粘結劑 的粘度僅為改性乳化瀝青的1/3 ,說明溶劑型粘結劑 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劑的粘度測試結果s試件編號 溶劑型粘結劑 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劑在常溫下的滲 水速度,測試結果列于表2。表2幾種橋面防水粘結劑防水性能測試結果 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 一層溶劑型粘結劑502 2.44 ×10 -9溶劑型粘結劑 用量為0 .20 kg/ m2空白水泥混凝土 兩層溶劑型粘結劑508 0溶劑型粘結劑 用量為0 .37 kg/ m2空白水泥混凝土 三層溶劑型粘結劑503 0溶劑型粘結劑 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,涂刷溶劑型粘結劑及瀝青之后的透水性得到 了明顯減弱,但溶劑型粘結劑的效果最好,乳化瀝青次 之,熱拌瀝青最差。??

3 .3粘結強度測試??橋面防水材料對橋面板的附著力用粘結強度來評 價。粘結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劑及改性乳化瀝青 、熱瀝青與水 泥混凝土之間的粘結強度,測試結果列于表3。 試驗結果表明,溶劑型粘結劑與水泥混凝土的“粘 結強度”和溶劑型粘結劑的用量有關,隨著用量增大, “粘結強度”降低;熱瀝青和乳化瀝青與水泥混凝土的 粘結強度均較低 。因為隨著用量的增大,滯留在膜內的少量溶劑尚未揮發干凈,膜自身的最大內聚強度還 未形成,故試件的破壞位置會發生于膜內部,由此計算 出非溶劑型粘結劑與水泥混凝土橋面之間的界面處的 粘結強度,并不能真正反映溶劑型粘結劑在水泥混凝 土上的附著力,而是反映溶劑型粘結劑自身的抗拉強 度(內聚強度),而溶劑型粘結劑與水泥混凝土橋面的 附著力要大于此處的粘結強度 。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 結強度較低;而熱瀝青對水泥混凝土的滲透性較差,界 面結合不夠緊密,故粘結強度較低 。

??3 .4組合結構剪切強度測試??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性能和 剪切性能 。特別是高溫下組合結構的剪切性能指標非 常重要,高溫剪切性能的優劣直接關系到橋面鋪裝是 否會出現脫層和推移等病害 。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,研究了組合結構(空白水泥混凝土 三層溶劑型粘結劑 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,測試結果列于表4和表5。 剪切強度的測試結果表明,無論是常溫或高溫,三 層溶劑型粘結劑與水泥混凝土及5 cm AC16構成的 組合結構的剪切強度明顯高于其余兩種組合結構的剪 切強度。說明作為橋面防水材料,溶劑型粘結劑能夠 實現橋面與瀝青鋪裝層的有效粘結,組合結構常溫和 高溫下的剪切性能優良,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：

?溶劑型粘結劑在云南安(寧)-楚(雄)路試驗工程中的應用??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,也是溶劑型粘結劑首次 在云南省的試點工程,總面積為6