水性環(huán)氧瀝青粘結(jié)層在高速公路養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用

■陳 駿，錢穎穎，高 尚

■1.江蘇沿江高速公路有限公司，江蘇 常熟 215500;2.江蘇寧常鎮(zhèn)溧高速公路有限公司，江蘇 南京 210027

橋梁是高速公路的重要組成部分，江蘇高速公路中橋梁長度約占線路總長度的15%～25%，部分高速的比例甚至更高。水泥混凝土橋梁是當(dāng)前公路橋梁的主要結(jié)構(gòu)形式，而防水粘結(jié)層的作用是將水泥混凝土橋面板與瀝青混凝土鋪裝層粘結(jié)在一起，其自身必須具有較強(qiáng)的粘結(jié)力和良好的防水性能，防止路面積水下滲引起混凝土橋面板內(nèi)的鋼筋銹蝕［1］。歐美發(fā)達(dá)國家從設(shè)計(jì)理論、試驗(yàn)防范等方面對橋面鋪裝體系進(jìn)行過深入的研究，也充分肯定了橋面防水粘結(jié)層的作用和設(shè)置的必要性［2］。優(yōu)質(zhì)的材料和良好的施工工藝是防水粘結(jié)層質(zhì)量的保證，通過環(huán)氧樹脂和乳化瀝青制備的水性環(huán)氧瀝青材料具有較強(qiáng)的粘結(jié)性能、防水性能、高溫性能，適合用作高速公路橋梁的防水粘結(jié)層。

1 工程概況

江蘇沿江高速是整個(gè)高速路網(wǎng)的重要組成部分，對改善江蘇南部沿江各市的交通狀況和投資環(huán)境具有重要意義。由于長期高負(fù)荷的運(yùn)營，部分橋梁橋面鋪裝出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的病害，如K39 路段的張家港主線互通特大橋橋面出現(xiàn)了較大面積的橋面鋪裝坑槽、推移、松散等問題，需要及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修?？紤]到該橋梁橋面鋪裝使用時(shí)間較長，瀝青混合料的老化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，本次橋面鋪裝的養(yǎng)護(hù)施工將對原有病害較為嚴(yán)重的瀝青路面進(jìn)行銑刨，在噴灑防水粘結(jié)層后重新鋪設(shè)瀝青混合料面層，根據(jù)已有相關(guān)研究成果，銑刨重鋪路面結(jié)構(gòu)采用性能優(yōu)異的水性環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層+雙層SMA13 的橋面鋪裝方案，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 銑刨重鋪路面結(jié)構(gòu)

與新建橋面不同，橋面維修養(yǎng)護(hù)工程通常根據(jù)病害情況對部分車道或整幅車道銑刨重鋪，養(yǎng)護(hù)長度較短，養(yǎng)護(hù)面積較小，較小的工程量要求鋪裝層材料和及其鋪裝結(jié)構(gòu)應(yīng)具有優(yōu)異的生產(chǎn)和施工便宜性，在保證橋面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量的同時(shí)，簡化橋面施工工藝，縮短橋面養(yǎng)護(hù)時(shí)間，以盡早開放交通，減少事故安全隱患和橋面養(yǎng)護(hù)對交通的干擾。因此，對于水泥混凝土橋面鋪裝大中修養(yǎng)護(hù)工程而言，鋪裝層材料及其結(jié)構(gòu)需具有優(yōu)異的綜合性能，以滿足橋面鋪裝要求。同時(shí)，橋面大中修養(yǎng)護(hù)鋪裝層材料及其結(jié)構(gòu)需具有較好的生產(chǎn)和施工便宜性，以盡可能縮短養(yǎng)護(hù)時(shí)間，提高養(yǎng)護(hù)效率。水性環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層材料具有良好的滲透性能和常溫施工特性，通過滲透浸入下承層的環(huán)氧樹脂和瀝青材料交聯(lián)固化后能夠修復(fù)部分下承層的微裂縫，有利于提高橋面板的防水功能，而且可以與上層瀝青鋪裝層形成一個(gè)整體，從而形成防水和粘結(jié)性能良好的鋪裝體系［3］。

2 水性環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層的施工技術(shù)

2.1 原橋面處理

防水粘結(jié)層作為混凝土橋面板與瀝青混凝土面層的銜接層次，起著防水和粘結(jié)的作用。瀝青混凝土面層的破損會(huì)導(dǎo)致雨水下滲，在行車和積水的綜合作用下，會(huì)加速防水粘結(jié)層的破損，并導(dǎo)致雨水進(jìn)一步下滲，侵蝕水泥混凝土結(jié)構(gòu)。因此，對于橋面鋪裝的大修，必須在重新鋪設(shè)瀝青面層前對銑刨后的橋面板進(jìn)行處理，以提高防水粘結(jié)層的防水、粘結(jié)效果。

為了保證SMA 鋪裝層與水泥混凝土橋面板具有良好的界面，應(yīng)將原橋面鋪裝全部銑刨，確保水泥混凝土橋面板上無原鋪裝層瀝青混合料殘留。由于原橋面鋪裝層厚度較大，本次改造工程采用全自動(dòng)銑刨設(shè)備對橋面分兩層進(jìn)行銑刨，但在局部區(qū)域仍有鋪裝層材料和防水粘結(jié)層的殘留，必須采用人工鑿除。銑刨后的界面存在大量的原鋪裝層雜物、原防水粘結(jié)層殘留和灰塵等，若不進(jìn)行處理和徹底清除，必然會(huì)影響水性環(huán)氧粘結(jié)層與橋面的粘結(jié)效果。因此，本工程采用帶有鋼絲刷的CASE430 全自動(dòng)清掃機(jī)對橋面板進(jìn)行全面清理，同時(shí)將橋面板打毛，形成1～3mm 的造深度，有利于提高橋面板與上層橋面鋪裝的抗剪性能，提高橋面鋪裝體系的穩(wěn)定性。

2.2 水性環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層的施工

若橋面處理有積水存在，應(yīng)在橋面干燥后再進(jìn)行防水粘結(jié)層的施工，若僅有少量積水，則必須用烘干設(shè)備進(jìn)行烘干后再進(jìn)行防水粘結(jié)層的施工。為保證水性環(huán)氧瀝青材料灑布的均勻性，應(yīng)采用智能灑布車進(jìn)行灑布，若橋面養(yǎng)護(hù)面積較小，考慮到養(yǎng)護(hù)的經(jīng)濟(jì)性，也可采用人工灑布，但應(yīng)嚴(yán)格控制灑布量，并盡量保證均勻。防水粘結(jié)層的過薄容易導(dǎo)致粘結(jié)和防水效果不佳，而過厚也會(huì)降低防水粘結(jié)層的抗剪性能，本工程施工中采用0.9kg/m2的灑布用量進(jìn)行常溫灑布。

水性化的環(huán)氧樹脂與乳化瀝青混合后，由于混合材料中存在大量的水，影響了環(huán)氧樹脂的固化，在水性環(huán)氧瀝青噴灑到橋面板后，水分在日照和風(fēng)的作用下會(huì)快速蒸發(fā)，導(dǎo)致水性環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)加速，自然養(yǎng)護(hù)約3 小時(shí)后，水性環(huán)氧樹脂形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將瀝青材料包裹在內(nèi)部，形成防水粘結(jié)層。在水性環(huán)氧瀝青灑布后、水性環(huán)氧樹脂固化過程中，應(yīng)禁止人員和車輛進(jìn)入，同時(shí)避免灰塵等對防水粘結(jié)層的污染。

水性環(huán)氧瀝青干燥硬化后，會(huì)形成不粘輪、不起皮的粘結(jié)層，可供各種工程車輛和攤鋪機(jī)通行，進(jìn)行鋪裝層瀝青混合料攤鋪。在瀝青混合料施工中，需避免車輛的快速啟動(dòng)和緊急制動(dòng)對防水粘結(jié)層產(chǎn)生損害，影響其防水效果，同時(shí)也需避免車輪灰塵和油漬對防水粘結(jié)層的污染，降低其與上層瀝青混合料的粘結(jié)效果。

2.3 施工控制存在的問題及控制關(guān)鍵點(diǎn)

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研情況，原有橋面鋪裝層需充分銑刨和處理工作未能一次性到位，仍存在部分橋面銑刨不充分和原防水粘結(jié)層殘留的問題，經(jīng)及時(shí)協(xié)調(diào)處理后，進(jìn)行了二次清理后，基本滿足要求。銑刨車道四周與原路面的搭接處是防水粘結(jié)層施工中需重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，大量工程防水粘結(jié)層的失敗經(jīng)驗(yàn)都驗(yàn)證了其對防水粘結(jié)層使用性能的影響。由于銑刨車道和原路面的搭接處灰塵較多，且界面復(fù)雜，影響新老路面的粘結(jié)效果，如不清掃干凈或水性環(huán)氧瀝青灑布不夠，界面易出現(xiàn)裂縫，從而引起水的滲入導(dǎo)致橋面的水損害［4］。本次工程施工中，對這些關(guān)鍵部位進(jìn)行了較為徹底的清掃，而且灑布了較多的水性環(huán)氧瀝青，能夠確保新舊界面的粘結(jié)效果。運(yùn)輸車的車輪灰塵和油漬會(huì)降低防水粘結(jié)層的粘結(jié)效果，一旦在瀝青混合料攤鋪過程中發(fā)現(xiàn)，必須及時(shí)進(jìn)行清理。因此，在橋面大中修養(yǎng)護(hù)工程中，應(yīng)通過合理的組織和采取必要的措施避免防水粘結(jié)層此類問題的發(fā)生，從而提高工程質(zhì)量，提高橋面養(yǎng)護(hù)后的使用壽命。

3 水性環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層的應(yīng)用效果

3.1 現(xiàn)場檢測

為保證施工質(zhì)量控制要求，對水性環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層施工質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)場檢測。水性環(huán)氧橋面防水粘結(jié)層施工后需進(jìn)行質(zhì)量檢查，包括噴灑量、外觀、行車檢測、剪切強(qiáng)度、拉拔強(qiáng)度、附著力拉拔強(qiáng)度等指標(biāo)，各指標(biāo)的技術(shù)要求見表1。

表1 防水粘結(jié)層施工技術(shù)要求

在水性環(huán)氧方式粘結(jié)層的施工過程中應(yīng)進(jìn)行自檢，隨時(shí)進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)噴涂達(dá)不到要求，應(yīng)立即查找原因，采取改進(jìn)措施后再恢復(fù)施工，對噴涂達(dá)不到要求的部分應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。水性環(huán)氧瀝青硬化后，可采用取芯法進(jìn)行拉拔剪切試驗(yàn)［5］，并采用附著力拉拔(小拉拔)試驗(yàn)，評價(jià)和驗(yàn)收水性環(huán)氧防水粘結(jié)層材料的性能，測試結(jié)果見表2。

表2 現(xiàn)場檢測力學(xué)性能結(jié)果

由表2 現(xiàn)場試驗(yàn)段試驗(yàn)的測試結(jié)果可知，水性環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層材料的基本力學(xué)性能和路用性能均達(dá)到防水粘結(jié)層基本技術(shù)指標(biāo)要求。根據(jù)現(xiàn)場檢測可知，通過對橋面取芯進(jìn)而檢測防水粘結(jié)層的路用力學(xué)性能，破壞橋面鋪裝體系的整體性，且在操作方面不具有便利性，同時(shí)，通過大量實(shí)體工程檢測和室內(nèi)檢測試驗(yàn)表明，附著力拉拔強(qiáng)度(小拉拔)試驗(yàn)檢測結(jié)果與取芯法進(jìn)行的剪切試驗(yàn)和拉拔試驗(yàn)的結(jié)果一致。因此，本項(xiàng)目推薦采用附著力拉拔強(qiáng)度試驗(yàn)對防水粘結(jié)層的性能進(jìn)行評價(jià)，取芯剪切和拉拔試驗(yàn)僅在可實(shí)施條件下作為參考。

3.2 后期性能觀測

從水性環(huán)氧瀝青橋面鋪裝防水粘結(jié)層鋪筑完成后的施工效果來看，防水粘結(jié)層成膜效果良好，采用常溫灑布后的防水粘結(jié)層表面均勻，無花白現(xiàn)象。在該橋梁工程養(yǎng)護(hù)施工完成后的一年，對該橋面鋪裝的性能及病害情況進(jìn)行現(xiàn)場觀測和統(tǒng)計(jì)，目前該鋪裝橋面體系性能良好，未出現(xiàn)嚴(yán)重的病害。為確保完全掌握水性環(huán)氧瀝青的綜合性能和性能發(fā)展規(guī)律，項(xiàng)目組將繼續(xù)長期定期跟蹤觀測橋面鋪裝體系的綜合性能，為其后期的大規(guī)模推廣提供可靠的技術(shù)資料。

4 結(jié)論

本文以江蘇沿江高速某路段的橋面鋪裝大修工程為依托，闡述了其應(yīng)用技術(shù)，得出如下結(jié)論:(1)原橋面處理是防水粘結(jié)層施工質(zhì)量的保證，必須保證橋面清潔，并打毛橋面板形成適當(dāng)?shù)臉?gòu)造深度;(2)銑刨車道四周與原路面的搭接處是防水粘結(jié)層施工的重要環(huán)節(jié)，必須進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān);(3)對于水性環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層粘結(jié)強(qiáng)度的測試，建議采用附著力拉拔(小拉拔)試驗(yàn)進(jìn)行檢測;(4)水性環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層的粘結(jié)強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度均較高，橋面通行一年后未出現(xiàn)嚴(yán)重病害，表明橋面防水粘結(jié)層質(zhì)量較好。

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