水性环氧沥青防水粘结层技术建议书

水泥混凝土桥面隧道防水粘结层技术建议书WEA水性环氧沥青防水粘结层1背景11水泥混凝土桥面隧道沥青铺装层常见病害目前，水泥混凝土桥面隧道铺装大多采用沥青混凝土，但是由于沥青铺装层材料和水泥混凝土板材料的模量相差很大，受力模式大不相同，桥面沥青铺装所承受的作用状态要比普通沥青路面更恶劣，因此，桥面比路面更容易出现病害。图11面层铺装结构示意图图12某高速桥面路面病害对比常见的水泥混凝土桥面隧道铺装体系病害包括推移拥包、车辙、坑槽、白斑、裂缝等，如下图所示。图13横纵向裂缝图14松散、坑槽图15白斑图16推移拥包12水泥混凝土桥面隧道沥青铺装层病害病因分析造成铺装层病害的外部因素包括桥面隧道所在区域的交通荷载及环境条件，而铺装层材料类型选择、施工、养护中存在的不足则是深层原因，除此之外，还有一个容易被忽视的重要原因防水粘结层。传统防水粘结层材料与桥面隧道水泥板之间的相容性差，使得粘结强度难以保证，形成一个抗剪性能差的薄弱夹层。经过下渗雨水的浸泡、冲刷和车辆的反复作用，粘结层容易与桥面脱离，导致桥面铺装丧失整体性。桥面铺装成为一个单独受力的层次，夏季高温时，铺装层和防水粘结层都开始变软，在车轮荷载反复的挤压、剪切作用下，必然会迅速破坏，最终出现车辙、推移、松散和坑槽等破坏。17层间粘结性能差18粘结层被硌破刺穿通常防水材料渗透性差，无法渗透并封闭水泥混凝土板的微裂纹，加上因施工损伤等因素导致防水粘结层硌破或失效，水分渗入水泥板，造成混凝土浆体随渗入水上浮，形成白斑。而裂缝类病害通常为负弯矩区或者T梁翼缘板铰接部位的反射裂缝所导致。图19钢筋锈蚀防水粘结层作用失效，渗入的雨水中常含有溶解的酸性离子以及碱金属，这些酸、碱物质超过一定限度时，会侵蚀、损害桥梁的混凝土和金属材料，造成严重的桥梁结构性破坏，影响桥梁使用安全，如图19所示。防水粘结层不仅将水泥混凝土板上的毛细孔隙和细小裂缝完全封闭，阻隔水分自上而下从铺装层渗入到水泥混凝土板内，同时，还牢固地与水泥混凝土面板粘结。因此，桥面防水粘结层体系是桥面铺装结构中不可忽视的重要环节，它与面层的设计及施工是有机的整体，其修筑是提高桥梁使用寿命的重要保证。2水泥混凝土桥面隧道防水粘结层技术现状21传统防水粘结层技术现状及缺点我国早期的桥面防水粘结层材料大多数是由建筑防水材料转变过来的，因此其分类情况与建筑防水材料大致相同。现阶段我国桥面防水粘结材料中大都以沥青为基质材料，主要包括卷材类、结构类和涂膜类。（1）卷材类防水粘结层卷材类防水粘结材料共同的特点是具有良好的耐热性、强度高、延展性好、耐疲劳性高。桥面隧道铺装用卷材按施工方法不同，可分为热熔型、热粘型、冷粘型、自粘型等。图21为桥面卷材型防水粘结层的施工现场图21防水卷材的施工缺点卷材类防水粘结层材料与水泥混凝土桥面板很难紧密贴合，在水泥混凝土板和沥青铺装层之间易形成夹层，出现脱层破坏，如图22所示。另外，卷材类防水粘结层施工需要人工铺设，施工质量难以控制。图22卷材类防水层脱层破坏（2）结构类防水粘结层结构类防水粘结材料由于碎石的作用，一方面可以减少施工过程中机械对防水层的破坏作用，另一方面可以增强铺装层与桥面的摩阻力，增强抗剪切强度。常用的有改性乳化沥青碎石、改性沥青碎石、橡胶沥青碎石及沥青胶砂等。图23热喷橡胶沥青碎石图24热喷SBS改性沥青碎石缺点结构类防水层造价较高；所用沥青粘稠，不具有良好的渗透性，无法渗透水泥混凝土板微裂纹中，因而不能闭合桥面隧道水泥混凝土板中的微小裂缝，造成的防渗水功能不足；撒布均匀性得不到保证；碎石易将防水粘结层硌破刺穿，失去防水功能，如图25，图26所示。图25石料刺穿粘结层图26防渗水功能不足（3）涂膜类桥面专用防水层涂膜类材料是典型的桥面隧道专用防水涂料，大多采用石油沥青为基料，配以表面活性剂及多种化学助剂为辅助原料，再掺加大剂量的高分子材料，经高温共聚改性后，再经过特殊工艺乳化，经过专用设备而加工的一种水基性防水涂料。具有施工方便，温度适应性好，材料固化成膜块，成膜韧性好，粘结力强等优点。图27桥面防水涂料施工缺点涂膜类材料抗施工损伤能力差，在高气温环境下可能因发粘而被运料车辆的轮胎粘连带起而拉坏，容易被机械、集料等硌破，影响防水效果。另外，粘结性能不足，抗剪切破坏能力差。图28涂膜类防水粘结层施工损伤22WEA水性环氧沥青传统防水粘结层技术的突破针对以上传统桥面隧道防水粘结层抗施工损伤差、与水泥板贴合粘结差和渗透性能差等缺点，我公司推出新型桥面隧道防水粘结材料WEA水性环氧沥青。WEA水性环氧沥青防水粘结层是近年来新兴材料，主要性能特点表现为优良的粘结性能、可靠的防水性能、优良的高温稳定性、低温抗裂性能、优异的耐老化特性，并且具有很好的渗透性，对于桥面板的微裂缝具有很好的修复作用，在国外已有一定的工程应用成功范例，因此在国内有较好的推广应用前景。与传统防水粘结层相比，WEA水性环氧沥青技术在以下方面做出改进和突破（1）良好的防水抗渗性有效减轻表面水透入后形成的冲刷现象，它对桥面水泥混凝土铺装层的使用性能和使用寿命有很大影响，从这个意义上讲，它具有约束沥青路面水损坏的作用。（2）良好的层间联结性在沥青混合料铺装层施工过程中，产生二次融化固化的作用，能够使沥青层与水泥混凝土桥面板产生良好的粘结效果。（3）对微裂缝有较好的渗透修复作用水性环氧沥青是常温低粘度液态施工，有较强的渗透性，对对水泥混凝土板上的微裂缝有较好的渗透修复作用。针对国内近年来主要推广的桥面隧道防水粘结材料的性能进行试验对比，试验结果如表21所示。不同类型桥面防水粘结层室内性能试验汇总表21材料评价实验FYT防水粘结材料SBS改性沥青橡胶沥青水性环氧沥青渗透性（MM）243252007321137174440041171206529180老化1H后，20拉拔强度021146254238附着力拉拔实验老化后强度比2876926853202502803706503940016021040022复合式拉拔实验600050110180042503904707545840021026064198复合件抗剪强度（MPA）6001402102807925043047075458冻融后，25005007013386抗冻性复合件剪切强度强度比，116149173843从试验结果可知，环氧沥青防水粘结层各项室内试验性能均较为优异，其抗剪强度和渗透性能突出，特别对于对裂缝修复有特殊要求的桥面可以优先选择。综合以上试验检测及分析结果，对不同水泥混凝土桥面防水粘结材料的综合比较见表22。不同水泥混凝土桥面防水粘结材料综合比较表22防水粘结层类型热喷SBS改性沥青碎石热喷橡胶沥青碎石水性环氧沥青防水粘结材料FYT1型防水粘结材料AWP2000F防水粘结材料渗透性较差较差优良较差较好常温抗剪切能力一般一般优良较差一般性能比较高温抗剪切能力一般一般优良较差一般抗拉拔能力较好较好较好较差较好低温抗冻性较差较差优良较差较好施工工艺工艺复杂、质量控制环节较多，控制难度较大工艺复杂、质量控制环节较多，控制难度较大工艺简便，控制难度较小、质量易于保证工艺简便，控制难度较小工艺复杂、工序较多、质量控制难度大能耗比较SBS沥青高温洒布，能耗高高温洒布，能耗高常温施工，能耗低常温施工，能耗低常温施工，能耗低施工组织施工后需封闭交通施工后需封闭交通施工后可快速开放交通施工后不宜开放交通施工后不宜开放交通工程造价（元/M2）1824362680综合分析技术成熟、总体性能一般，工艺复杂、质控环节较多，价格较低。技术成熟、总体性能优良，机械化施工，工艺简单，价格较低。技术成熟、总体性能优良，工艺简便，常温施工、施工组织方便，价格适中。技术成熟、总体性能较差，工艺简便、常温施工、施工组织方便，价格低。技术成熟、总体性能较好，工艺复杂、施工控制环节较多，造价高。通过比较可知WEA水性环氧沥青防水粘结材料造价适中，性能优良，施工简便，是质量有保证的新型桥面防水粘结材料。3WEA水性环氧沥青桥面隧道防水粘结层31什么是WEA水性环氧沥青WEA水性环氧沥青是指将高分子聚合的热固性环氧树脂水性化，与沥青混合后形成的新型高性能防水粘结材料。WEA水性环氧沥青为褐色液体，无腐蚀性，无污染。如图31所示。将加工、调配好的水性环氧沥青以雾状喷洒在处理后的水泥桥面，隧道水泥板之上，作为防水粘结层。如图32所示。WEA水性环氧沥青由沥青和环氧树脂与固化剂产生固化反应，形成不可逆的固化物，这种材料从根本上改变了沥青的热塑性质，而赋予了沥青全新的优良物理力学性质。图31WEA水性环氧沥青图32WEA水性环氧防水粘结层现场特征32材料组成WEA水性环氧沥青材料由环氧树脂、酸酐类固化剂、聚氨酯改性材料和乳化沥青构成。WEA水性环氧沥青桥面隧道防水粘结层是将环氧树脂剪切乳化后与酸酐类固化剂、适量聚氨酯改性材料、乳化沥青混合喷洒，失水后凝聚，沥青混合料高温摊铺时发生固化反应形成最终结构强度。33性能优势作为一种新型的桥隧水泥板防水粘结技术，WEA水性环氧防水粘结层相对其他技术存在更明显的优势331优良的材料性能（1）高渗透性采用先进的W/O结构剂型，使得WEA水性环氧沥青材料具有良好的表面渗透性，对水泥混凝土表面裂纹有修复作用。同时，封堵了水泥混凝土表面的微裂纹，杜绝了“泛白”现象的发生。（2）超强粘结性能防水粘结层是水泥混凝土桥面铺装的重要组成部分，除了需要达到防水的目的，同时还需要达到层间粘结的作用。WEA水性环氧沥青相对油性材料，能够渗入水泥混凝土桥面板内，因此具有更好的粘结效果。图33水性环氧沥青防水粘结层粘结效果（3）防水性能强作为防水粘结层材料，防水性能的好坏至关重要，是检验其质量的重要标准之一。WEA水性环氧沥青由高压设备喷洒到路面后迅速成膜，渗透至水泥混凝土板裂缝深处，在桥梁的使用期限内可以保证外界水分无法渗漏到桥面水泥混凝土内，WEA材料可保证在经受可能的施工损伤后仍保持良好的不透水性。（4）高低温性能好在夏季高温季节，路面温度往往高达50以上，冬季低温季节，路面温度往往达9以下，WEA材料能在此高低温下仍具有相当的粘结力，抗剪能力，能满足恶劣条件下的行车要求。桥面铺装沥青混合料摊铺，SBS改性沥青混合料摊铺温度可达160，碾压温度也在100以上，WEA材料能满足沥青铺装层摊铺温度下表面涂敷材料不流淌。低温柔韧性好，无裂纹无断裂，如图34所示图34低温柔韧性试验332卓越的力学性能WEA材料作为粘结混凝土桥面和沥青铺装层的结构层，不仅具备防水的功效，而且还具有良好的粘结性能，能够使整个桥面系统在行车荷载的作用下保持良好的整体性。WEA材料防水粘结层的抗剪强度、粘结强度较SBS改性沥青等防水粘结层材料都大幅提高。（1）拉拔性能好图35不同材料拉拔性能对比由图35可知水性环氧沥青拉拔强度比SBS改性沥青提高50左右。（2）抗剪性能高图36不同材料抗剪性能对比由图36可知水性环氧沥青抗剪强度比SBS改性沥青提高3倍至4倍。（3）耐久性能好WEA材料具有良好的耐久性能，不受高温、碾压、低温、霜冻、碱盐水等作用而降低粘结能力、抗剪能力和防水能力。333优良的施工性能（1）不粘轮不起皮WEA材料洒布干燥后能够承受车轮、机械履带所产生的压力和水平剪应力，保持膜层完整，不会产生任何被撕带、揭起粘轮、翘皮现象。施工效果如下图所示图37不起皮图38不粘轮（2）雾化性好WEA材料粘度适中，洒布时雾化性能好。防水粘结材料通常用智能洒布车均匀喷洒在水泥混凝土桥面上，材料粘度需稳定且不宜过大，否则将影响正常的洒布作业。图39施工过程中雾化效果（3）无需撒布碎石抛撒碎石是一种临时性的权宜措施，其缺陷表现为首先它严重破坏了结构的整体性，大大削弱了剪切和粘结强度；其次，由于撒完碎石后，碾压机直接在碎石上碾压，防水层被碎石硌破穿孔，严重损害了防水层的不透水性；另外，它施工不方便，提高了造价。因此，不撒碎石已在业界形成共识。（4）储存稳定性WEA材料具备一定的存储期，不会受到野外作业因气候、现场、装备等因素的限制。而且WEA材料不用现场双组分调配，无时间限制，无废料风险。（5）环保节能性WEA材料不含有苯类有毒溶剂，不会污染周围的环境，也不会损害施工人员的身体。WEA材料在常温下就能够流畅地洒布出来，而无需加热到100多度的高温才能洒布，这样的施工方式大幅度节约了能源。34施工机械与设备341全智能型沥青洒布车大面积施工建议使用专用全智能型沥青洒布设备，推荐车速为36KM/H。智能型系列沥青洒布车可广泛用于高温液态沥青和乳化沥青的运输和洒布等作业，适用于WEA水性环氧沥青的喷洒。该设备有沥青罐、动力传动系统、沥青洒布系统、导热油保护系统、智能控制系统及洒布装置等工作装置，改装后操作简单，使用可靠，质量稳定。沥青罐四周采用硅酸铝保温材料隔热，针对在施工中使用热沥青和乳化沥青的不同情况，导热油保温系统能够同时满足热沥青和乳化沥青的不同加热、保温要求。该设备对沥青洒布定量采用智能化控制，使用时只需输入要求定量，智能型控制系统能够根据即时车速调整沥青泵输出排量，从而确保洒布定量满足要求，同时还可以通过控制喷嘴的开关达到调整喷幅的目的。施工时，罐内沥青通过沥青泵泵出，经沥青管路、喷嘴喷洒到施工路面。图310全智能型沥青洒布车342手动喷洒设备小面积施工建议使用压力喷雾器。压力喷雾器，配置了手杆一只，如特殊地形或漏喷处可用配有100英尺长的手动喷枪补喷，以确保质量或完成特殊地型喷涂的需要。图311手动喷洒设备35WEA水性环氧沥青防水粘结层应用案例近年来，WEA水性环氧沥青防水粘结层技术以其优良的使用性能和施工性能，被广泛地应用到桥面、立交桥面、白改黑工程以及隧道铺装等方面，均取得理想的使用效果。以下是WEA水性环氧沥青防水粘结层应用案例。图312崇启大桥图313高速公路互通立交桥图314旧水泥砼路面改造（白黑）图315隧道水泥砼面板4结论与建议通过不同类型防水粘结层的性能、单价分析比较分析表明传统的三种防水粘结层虽各有优点，但是抗施工损伤差、与水泥板贴合粘结差和渗透性能差等缺点不可回避，WEA水性环氧沥青防水粘结材料在造价适中、保持性能优良的前提下克服传统防水粘结材料的不足，以卓越的施工及使用性能经受了实体工程的考验，是一种性能佳、易施工、便交通、价格优、能耗低的新型桥面防水粘结材料，优势突出，具有广泛的应用推广价值。附件WEA水性环氧防水粘结层施工图说明WEA水性环氧防水粘结层施工图说明根据交通部相关施工技术规范，结合WEA水性环氧沥青水泥混凝土桥面防水粘结层的研究成果和工程应用经验，提出WEA防水粘结层的施工技术指南。WEA水性环氧沥青防水粘结层桥面铺装结构示意图如下1材料技术要求WEA水性环氧沥青水泥砼桥面防水粘结层材料为褐色液体，主要采用喷涂法施工。该材料无腐蚀性，对人体无害，不会对空气造成污染。WEA水性环氧沥青防水粘结层材料是一种环氧沥青高分子材料。主要技术指标如下表11。主要技术指标要求表11序号项目指标1外观黑色或褐色均匀液体，无明显颗粒2蒸发残留物含量，433粘度（C40，4MM），S5504比重（20）实测5PH值（10水溶液）7116柔韧性（202）无裂纹7耐热性（1602）不流淌，不滑动8不透水性03MPA，30MIN不渗水9常温剪切（25），MPA06010高温剪切（50），MPA03011粘结性（25），MPA05012抗冻性（20）20次不开裂13耐腐蚀性耐碱（20）CAOH2中浸泡15D无异常耐盐水（20）3盐水中浸泡15D无异常表干3H14干燥性（25）（日光照）实干10H15抗硌破及渗水重锤（500G，300M高）自由下落后，不穿孔，不渗水根据路面实际情况以及工程的特殊要求，可在WEA防水粘结层材料中掺加少量的添加剂，常用的添加剂为分散型添加剂、早强型添加剂。2施工流程21施工工艺WEA水性环氧沥青水泥混凝土桥面防水粘结层施工主要流程如下水泥混凝土桥面基层处理桥面交通管制WEA水性环氧沥青防水层施工养生沥青混凝土铺装。22确定洒布量在洒布防水粘结层材料之前，在现场先人工刷涂一定面积试验块，检测在当时当地的气温、湿度、地面温度、日照、横坡、纵坡、混凝土桥面的缝隙率、吸水性等现场条件下，确定WEA水性环氧沥青桥面防水粘结层材料的精确用量、洒布方法和干燥时间，如桥面坡度较大，为防止流淌，应分层洒布，为随后进行的智能洒布车喷洒提供参考依据。WEA水性环氧沥青防水粘结层材料用量一般推荐为0810KG/M2。23处理桥面231桥面处理桥面施工环境温度540，空气相对湿度小于90，雨雪天气禁止施工。原桥面应平整，突出物应凿除。一般推荐桥面处理方式有两种，抛丸工艺和铣刨工艺。特殊情况需进行特殊处理。（1）抛丸作业法一般推荐用抛丸工艺去除水泥混凝土桥面表层水泥砂浆，露骨率20；构造深度宜不小于04MM。（2）铣刨作业法用铣刨工艺将水泥混凝土桥面表层水泥砂浆去除，露骨率80，两次作业搭接部位重叠宽度1020CM，且不得有高低差。232清扫桥面抛丸/铣刨预处理后应尽快将表面杂物清扫干净，并且用水冲洗。油污、锈迹、杂物、尘土应清理干净，用清扫机/人工进行清扫，或用空压机清风吹净，确保界面清洁、干净，防止二次污染。233桥面板验收按规定用抛丸工艺或铣刨工艺清除水泥混凝土桥面水泥砂浆，用空压机清风吹净，保证表面清洁，不得有可见灰尘、油污和其它污物的二次污染。处理后水泥混凝土桥面技术要求见表12。抛丸/铣刨预处理检测项目及技术要求表12序号检查项目抛丸规定值铣铇规定值检测方法及频率1污浆及杂物无油污、锈迹、杂物、尘土目测2去除深度13MM15MM目测3露骨率2080目测4粗糙度表面粗糙均匀构造深度不小于04MM目测24调试设备WEA水性环氧沥青防水粘结层施工宜采用大型高压喷洒设备施工，喷洒时喷洒设备应保持速度和喷洒量的相对稳定，在整个喷洒宽度范围内，应喷洒均匀。小规模施工或局部施工可采用手动喷洒设备。施工前需详细检查设备的准备情况，认真检测喷洒车的运行情况。（1）检查设备容器罐配备搅拌系统，用于防止混合料离析，保证材料均匀，保证喷洒质量。（2）检查设备的喷洒管，确保喷洒管的高度能自由调整，喷嘴通畅。喷洒管离地面高度一般在500600MM并能予以固定调节，相邻喷嘴间距为400550MM，保证喷嘴的喷雾宽度相互叠加。（3）检查设备过滤系统，防止材料不均匀或有杂物堵塞喷嘴。（4）检查循环洒布系统，其喷洒管道宜采用金属材质，外螺纹喷嘴，喷嘴能产生高冲击力的扇形喷雾，喷流角度为8095。喷洒过程中，为避免喷雾间的干扰，喷嘴的开口缝中心线与喷管轴线方向成1015角度。（5）喷洒系统应配有挡板，防止喷洒过程中材料飞溅，造成污染。25封闭交通设置交通标志及安全作业区。为保证施工人员的安全以及避免车辆和行人对施工造成影响，施工前需与交警、路政部门或者其他相关单位联系，共同制定施工期间交通管制措施，并遵循公路养护安全作业规程（JTGH30）的相关规定码放锥桶、警示牌、限速标志等。施工区域需进行封闭，禁止人员和车辆进入。26喷洒过程桥面板按要求处理后，即可喷洒WEA水性环氧沥青防水粘结层材料，材料使用前应搅拌均匀。根据天气情况，若预计涂料未干燥