桥面防水粘结层材料室内及现场性能测试分析研究_胡文娟.pdf

合成材料老化与应用2023 年第 52 卷第 1 期95桥面防水粘结层材料室内及现场性能测试分析研究胡文娟（郑州市公路工程公司，河南郑州 450000）摘要：选用 SBR 改性沥青、SBS 改性沥青、SBS 改性乳化沥青、专用防水涂料 4 种材料作为桥面防水粘结层材料，通过室内及现场试验分析对比不同防水粘结层材料的抗渗、抗拉拔、抗剪切、抗水损害、抗老化等性能，优选性能最佳的桥面防水粘结层材料。结果表明：SBS 改性沥青和专用防水涂料的拉拔强度、剪切强度和高温性能较好，但抗水损害性能有待提高，而 SBS 改性乳化沥青的抗水损害性能和抗老化性能最好，但高温条件下的抗拉拔抗剪切性能不足；SBR 改性沥青在高温条件下的拉拔强度和剪切强度最大，且具有较好的抗水损害和抗老化性能；与机械清扫施工相比，采用喷砂施工的桥面防水粘结层效果更好，且采用喷砂法处理桥面的 SBR 改性沥青防水粘结层现场剪切强度最佳，宜推荐作为桥面防水粘结层材料。关键词：混凝土桥面；防水粘结层材料；室内及现场试验；性能研究中图分类号：U 444Analysis and Research on the Performance of Waterproof Cohesive Layer Material for Bridge DeckHU Wen-juan(Zhengzhou Highway Engineering Company,Zhengzhou 450000,Henan,China）Abstract:Four kinds of materials,SBR modified asphalt,SBS modified asphalt,SBS modified emulsified asphalt and special waterproof coating,were used as the waterproof cohesive layer materials for bridge deck.Through laboratory and on-site test analysis and comparison of the properties of impermeability,pull-out resistance,shear resistance,water damage resistance and aging resistance of different waterproof adhesive layer materials,the best-performing bridge deck waterproof adhesive layer material was selected.The results show that the tensile strength,shear strength and high temperature performance of SBS modifi ed asphalt and special waterproof coating are better,but the resistance to water damage should be improved.SBS modifi ed emulsifi ed asphalt has the best water resistance and anti-aging properties,but the tensile and shear resistance under high temperature conditions are insuffi cient.The tensile strength and shear strength of SBR modifi ed asphalt under high temperature conditions are the largest,and it has good resistance to water damage and aging.Compared with mechanical cleaning construction,the waterproof cohesive layer with sandblasting is better,and the shear strength of the SBR modifi ed asphalt waterproof adhesive layer for the bridge deck with sandblating is the best.It is recommended to be used as the waterproof cohesive layer material for the bridge deck.Key words:concrete bridge deck;waterproof cohesive layer material;laboratory and on-site test；performance research防水粘结层是桥面铺装的重要组成部分，其性能及施工效果的好坏直接决定了桥面铺装层的使用寿命1-2。经调查表明3-6，由于桥面防水粘结层破坏易导致桥面铺装层形成开裂、水损害、层间剪切破坏等病害，严重影响桥面使用性能及行车舒适性，因此有必要进行桥面防水粘结层材料方面相关的研究。目前，桥面防水粘结层材料的种类繁多，性能差异较大，常见的有涂膜类、结构类、卷材类7。其中 FYT是典型的涂膜类桥面专用防水涂料，具有固化成膜快、粘韧性好、施工方便等优点；结构防水材料也常用于桥面防水粘结层，以改性沥青/改性乳化沥青/橡胶沥青+碎石及沥青胶砂等类型较为普遍，不仅起到粘结、防水的作用，同时该结构具有一定的厚度，可消除桥面不平整，有利于铺装层的施工；卷材类防水材料具有高强、耐热、耐疲劳、延展性好等特点，也常用于桥面防水粘结层的施工应用8-10。本文选用 SBR 改性沥青、SBS 改性沥青、SBS 改性乳化沥青、专用防水涂料 4 种材料作为桥面防水粘结层材料，通过室内及现场试验分析对比不同防水粘结层材料的抗渗、抗拉拔、抗剪切、抗水损害、抗老化等性能，优选性能最佳的桥面防水粘结层材料，为桥面铺装层的应用推广提供技术支撑。1 防水粘结层材料技术要求及试验方法桥面防水粘结层材料不仅要满足强度及防水性能的要求，同时还要满足施工性能的需求。由于防水粘结层材料种类较多，为便于工程中施工应用的选择，提出合适的防水粘结层材料技术要求显得更为重要。根据相关研究及工程应用案例，本文提出了结构性及涂膜类防水作者简介：胡文娟，大学本科，高级工程师，主要从事交通、土木工程相关工作。DOI:10.16584/ki.issn1671-5381.2023.01.02296胡文娟 桥面防水粘结层材料室内及现场性能测试分析研究粘结层材料的技术要求及试验方法，见表 1。表 1 结构性及涂膜类防水粘结材料技术要求及试验方法Table 1 Technical requirements and test methods of structural and coated waterproof bonding materials试验项目技术要求试验方法物化指标材料常规性能SBR 改性沥青、SBS 改性沥青、SBS 改性乳化沥青等应先满足高速公路路用材料的相关技术要求耐热性要求试件表面不流淌、无气泡JC 408-1991 耐热性试验方法路用性能拉拔强度400.1MPa10cm 复合试件，10mm/min加载速度，电动拉拔仪200.3MPa不透水性0.3MPa，30min 不透水高压渗水仪抗剪强度400.2MPa10cm 复合试件，10mm/min加载速度，电动剪切试验仪200.4MPa2 桥面防水粘结层室内性能研究根据防水粘结层材料的技术要求，通过室内试验对不同材料的使用性能及应用效果进行评价。SBR 改性沥青、SBS 改性沥青、SBS 改性乳化沥青、专用防水涂料4 种材料的试验用量见表 2。表 2 桥面防水粘结层材料室内试验用量Table 2 Indoor test amount of waterproof bonding layer material of bridge deck防水粘结层类型防水粘结层材料用量/(kg/m2)碎石用量/(kg/m2)SBR 改性沥青+碎石2.02.578SBS 改性沥青+碎石1.82.078SBS 改性乳化沥青+碎石0.70.9（纯沥青用量）57专用防水涂料I 号底层料 0.50.52 kg/m2，II 号底料 0.10.5 kg/m22.1 耐热及抗渗性能SBR 改性沥青、SBS 改性沥青、SBS 改性乳化沥青试验温度为 150，专用防水涂料的 I 号料试验温度为140，II 号料试验温度为 160，4 种防水粘结层材料在相应的试验温度下均不流淌、无气泡。在 0.3MPa 高压条件下，SBR 改性沥青、SBS 改性沥青、专用防水涂料均不透水，SBS 改性乳化沥青在高压渗水试验时有渗漏现象。桥面防水粘结层材料的耐热性及抗渗性测试结果见表 3。表 3 桥面防水粘结层材料耐热及抗渗性能Table 3 Heat resistance and impermeability performance of waterproof bonding layer materials of bridge deck性能SBR 改性沥青SBS 改性沥青SBS 改性乳化沥青专用防水涂料I 号料II 号料耐热性150 试验温度条件下，不流淌、无气泡140 时不流淌、无气泡160 时不流淌、无气泡抗渗性(0.3MPa 压力)不渗水不渗水有渗水现象不渗水2.2 抗拉拔抗剪切性能4 种不同防水粘结层材料的拉拔试验和剪切试验结果分别如图 1 和图 2 所示。从图 1 可以看出，在 20 和40 试验温度条件下，不同防水粘结层材料的拉拔强度均满足表 1 的技术指标要求，其中 SBR 改性沥青的抗拉拔性能最佳，SBS 改性沥青次之，专用防水涂料优于SBS 改性乳化沥青，SBS 改性乳化沥青的抗拉拔性能最差；随着试验测试温度的升高，不同防水粘结层材料的抗拉拔性能降低，其中专用防水涂料的降低幅度最大，其他降低幅度相当。由图 2 可知，在 20 和 40 试验温度条件下，仅 SBS 改性乳化沥青的抗剪切性能不能满足表 1 的技术指标要求，且 SBR 改性沥青具有较好的抗剪切强度；除此之外，对不同防水粘结层材料在 60 试验温度条件下的高温抗剪切强度进行了测试，结果表明专用防水涂料具有更好的高温抗剪切性能。图 1 桥面防水粘结层材料拉拔 图 2 桥面防水粘结层材料 强度试验结果 剪切强度试验结果 Fig.1 Pull strength test result of Fig.2 Shear strength test results waterproof adhesive layer material of waterproof adhesive layer of bridge deck material of bridge deck2.3 抗水损害性能桥面防水粘结层材料除了要满足抗拉拔和抗剪切的力学性能要求之外，使用过程中常常遭受水的侵害，因此还需对其抵抗水损害的能力进行评价11-12。采用冻融循环前后的剪切强度试验来表征防水粘结层材料的抗水损害性能。将成型好的试件放入恒温冰箱中，在-18 试验条件下冰冻 24h，然后取出在 20 恒温水浴中解冻 16h，进行 20 的剪切强度试验，不同试件冻融循环前后的剪切强度试验结果如图 3 所示。从图 3 可以看出，经过冻融循环作用之后，SBR 改性沥青和 SBS 改性乳化沥青仍具有较好的抗剪切强度，而专用防水涂料冻融循环前后的剪切强度降低率高达 91.3%，冻融循环后的抗剪切强度最小。说明作为桥面防水层，SBR 改性沥青和 SBS 改性乳化沥青的抗水损害性能