? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??溶剂型防水粘结材料

溶剂型防水粘结剂性能研究及其在桥面铺装中的应用?摘 要:?该文根据国内外相关先进技术和水泥混凝土桥梁的使用环境,立足于防水和粘 结功能,开发了专门用于桥面铺装的溶剂型层间防水粘结剂,并提出了其相应的技术要求。 同时系统研究了溶剂型防水粘结剂的防水性能、与桥面板及沥青混凝土的粘结性能及剪切性 能,通过安(宁)-楚(雄)高速公路桥面防水工程的实施,研究了其施工工艺,为我国今后的桥 面防水技术提供了一条新思路。??

?一前言：??随着我国高速公路的快速修建,不可避免地要修 筑诸多桥梁,特别是在云南、四川及贵州等多山地区。 桥面铺装与一般路面使用条件的差异导致其使用性能 要求也有许多不同。由于我国目前在桥梁防水层方面 的研究较少,没有取得突破性进展,防水材料性能指标 参差不齐,但总体性能较差,导致桥面铺装出现较大面 积的推移和脱层等病害。究其原因,主要是一些业主 和施工单位对防水层的认识不够,只强调防水层应具 备防水性能,而忽视其还应具备与水泥混泥土基层及 沥青混凝土面层的粘结性能,或者将粘结强度指标定 得过低,并且往往未考虑高温时的粘结和剪切性能。 鉴于此,重庆交通科研设计院与重庆市智翔铺道技术 工程有限公司通过综合调研,从材料开发、性能研究入 手,开发了桥面专用的溶剂型防水粘结剂,并提出了相 应的技术要求。

?二材料简介及作用机理

?2 .1材料简介?溶剂型粘结剂是根据相似相溶的原理和性能互补 的原则,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桥面防水 材料 。它不仅防水性好,渗透力强,而且与水泥混凝土 基层及沥青混凝土的粘结强度明显优于国内现有的桥 面防水材料。?2 .2作用机理 溶剂型粘结剂具有粘度低 、渗透力强的特点,当它 涂布于水泥混凝土桥面上时,就会渗透到桥面的微裂 缝内部,形成致密的网状结构,从而达到防水和与水泥 混凝土粘结的目的;当热拌沥青混凝土摊铺于溶剂型 粘结剂表面时,防水膜部分熔化,与沥青混凝土混为一 体,从而实现了桥面与沥青铺装层之间的有效粘结 。

?三?性能研究

??3 .1粘度测试?本研究中,桥面防水材料渗透性能用粘度大小来 评价 。粘度小,渗透力强,反之渗透力弱 。通过对比试 验,分别测试了改性乳化沥青与溶剂型粘结剂在常温 下的粘度,测试结果列于表1。 测试结果表明:在相同试验条件下,溶剂型粘结剂 的粘度仅为改性乳化沥青的1/3 ,说明溶剂型粘结剂 的渗透能力远远大于改性乳化沥青 。?

?3 .2防水性能测试?本研究中,桥面防水材料防水性能用渗水速度来表1改性乳化沥青与溶剂型粘结剂的粘度测试结果s试件编号 溶剂型粘结剂 改性乳化沥青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:采用涂氏粘度计进行测试;试验温度20 ?评价,渗水速度用渗水仪测定 。渗水速度小,防水效果 好;反之,防水效果差 。 同样通过对比试验,分别测试了空白水泥混凝土、 改性乳化沥青、热沥青及溶剂型粘结剂在常温下的渗 水速度,测试结果列于表2。表2几种桥面防水粘结剂防水性能测试结果 试件类型 水压力/ mBAR渗水速度/m L· s -1备注 空白水泥混凝土504 1.47 ×10 -5 C30 , 1 cm厚 空白水泥混凝土 一层溶剂型粘结剂502 2.44 ×10 -9溶剂型粘结剂 用量为0 .20 kg/ m2空白水泥混凝土 两层溶剂型粘结剂508 0溶剂型粘结剂 用量为0 .37 kg/ m2空白水泥混凝土 三层溶剂型粘结剂503 0溶剂型粘结剂 用量为0 .50 kg/ m2空白水泥混凝土 一层改性乳化沥青509 3.68 ×10 -8改性乳化沥青 用量为0 .40 kg/ m2空白水泥混凝土 一层热沥青507 4.75 ×10 -7热沥青 用量为0 .41 kg/ m2以上测试结果表明,空白水泥混凝土具有较强的 透水性,涂刷溶剂型粘结剂及沥青之后的透水性得到 了明显减弱,但溶剂型粘结剂的效果最好,乳化沥青次 之,热拌沥青最差。??

3 .3粘结强度测试??桥面防水材料对桥面板的附着力用粘结强度来评 价。粘结强度通过测试拉拔力计算得出,拉拔强度Ψ =P/S , S =πD 2 /4。其中P表示拉拔力, S表示有效 拉拔面积, D表示拉头的直径(50 mm)。粘结强度小,附着力小;反之,附着力大。通过对比试验,测试了不 同厚度的溶剂型粘结剂及改性乳化沥青 、热沥青与水 泥混凝土之间的粘结强度,测试结果列于表3。 试验结果表明,溶剂型粘结剂与水泥混凝土的“粘 结强度”和溶剂型粘结剂的用量有关,随着用量增大, “粘结强度”降低;热沥青和乳化沥青与水泥混凝土的 粘结强度均较低 。因为随着用量的增大,滞留在膜内的少量溶剂尚未挥发干净,膜自身的最大内聚强度还 未形成,故试件的破坏位置会发生于膜内部,由此计算 出非溶剂型粘结剂与水泥混凝土桥面之间的界面处的 粘结强度,并不能真正反映溶剂型粘结剂在水泥混凝 土上的附着力,而是反映溶剂型粘结剂自身的抗拉强 度(内聚强度),而溶剂型粘结剂与水泥混凝土桥面的 附着力要大于此处的粘结强度 。改性乳化沥青虽然对 水泥混凝土的渗透性较好,但由于自身强度太低,故粘 结强度较低;而热沥青对水泥混凝土的渗透性较差,界 面结合不够紧密,故粘结强度较低 。

??3 .4组合结构剪切强度测试??桥面铺装防水层的使用效果是一个综合性指标,既包括防水层与水泥混凝土的粘结性能,也包括防水 层的防水性能及其与铺装层沥青混凝土的粘结性能和 剪切性能 。特别是高温下组合结构的剪切性能指标非 常重要,高温剪切性能的优劣直接关系到桥面铺装是 否会出现脱层和推移等病害 。剪切强度τ=F/S , S = πD 2 /4。其中F表示剪应力, S表示有效剪切面积, D表示试件的直径(100 mm)。 本研究中,同样通过对比试验,研究了组合结构(空白水泥混凝土 三层溶剂型粘结剂 5 cmAC16沥青混凝土 、空白水泥混凝土 改性乳化沥青 5 cmAC16沥青混凝土 、空白水泥混凝土 热沥青 5 cmAC16沥青混凝土)的常温(25 )和高温(40 )剪 切性能,测试结果列于表4和表5。 剪切强度的测试结果表明,无论是常温或高温,三 层溶剂型粘结剂与水泥混凝土及5 cm AC16构成的 组合结构的剪切强度明显高于其余两种组合结构的剪 切强度。说明作为桥面防水材料,溶剂型粘结剂能够 实现桥面与沥青铺装层的有效粘结,组合结构常温和 高温下的剪切性能优良,对于减少甚至避免桥面铺装的层间推移、脱层等病害是非常有利的 。

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四工程使用案例：

?溶剂型粘结剂在云南安(宁)-楚(雄)路试验工程中