AWP-2000F型纖維增強橋面粘結防水涂料在南京長江第四大橋的應用

陳 君，陳 健，陳根香

（1.南京公路建設處，江蘇南京210008，2.南京交通建設項目管理有限責任公司，江蘇南京210008）

0 前言

南京長江第四大橋是國務院批準的南京市城市總體規劃中“五橋一隧”過江通道之一，是滬蓉國道主干線南京繞越高速公路過江通道的重要組成部分。起點位于長江北岸寧通高速公路橫梁鎮東側的橫梁互通，向南經過紅光村、紅山窯東、龍袍鎮西，于石埠橋附近垮越長江，在棲霞區跨越京滬鐵路和九鄉河，再向南延九鄉河以東，按南京市總體規劃中的預留通道布線，經仙林大學城，止于路線與滬寧高速相交處的麒麟樞紐，接在建的南京繞越高速公路東南環終點。路線全長29.012 km。其中：北接線長約13.063 km，垮江大橋約5.409 km，南接線長約10.540 km。全線在橫梁、龍袍、棲霞、麒麟等四處設置互通立交，預留紅光、仙林兩處互通立交。南接線、南引橋主要以橋梁為主，采用6車道高速公路標準，設計速度為120 km/h，6車道斷面全寬為34.5 m。

隨著交通量和重型車輛的增加,橋面鋪裝因粘結和防水問題引起的橋面鋪裝層早期損壞，已成為影響橋梁美觀、使用功能的發揮和誘發交通事故的一大病害。近年來,人們越來越重視因橋面鋪裝粘結防水問題造成的病害。為此，橋面防水在大跨徑重大型橋梁鋪裝體系中的重要性越來越顯突出。南京長江四橋在遴選本工程橋面防水體系的過程中經過層層篩選和考核，最終確立了在南接線全線采用基面拋丸清理工藝及纖維增強型防水層。本文以南京長江四橋為例，著重介紹纖維增強型防水體系的應用。

1 防水層的性能要求

橋面防水是一個整體系統，包括防水層與排水設施以及其上的路面結構所組成，防水層的性能實際是取決于防水系統中各組成部分的互相作用，如因層間粘結性能及層間抗剪性能不足而導致防水層的破壞，那么即使防水層的性能完好，防水系統也將失去作用。混凝土橋面柔性鋪裝結構設置完整的粘結防水系統能解決因層間粘結不良引起的橋面鋪裝層早期損壞問題和因橋面滲水而引起的美觀問題和橋梁的結構破壞。因此，理想的橋面防水層必須滿足下列要求:

（1）防水層必須是不透水的，包括在施工中的滲水和使用年限內的滲水。

（2）防水層應與面層和橋面有足夠的粘結力。

（3）防水膜應能抵抗橋面裂縫，包括在施工前后所產生與發展的裂縫。

（4）防水層應同時具備良好的高溫穩定性和低溫抗裂性能。

（5）防水涂料必須具有良好的抗老化性能，不因受高溫、輾壓、低溫、霜凍等作用而降低粘結能力、抗剪能力和防水能力。

2 防水層類型及特點

2．1 目前國內主流的幾種防水層設置

（1）卷材類防水：其優點主要是整體防水效果好，但其對基面平整度及含水率要求極高，層間粘結和抗剪強度低，且卷材相互搭接處是極為薄弱的環節。

（2）剛性滲透型結晶防水：此類防水層設置的機理是通過材料與混凝土表面起化學反應以形成一層致密的保護膜來達到防水效果，但其致命的效果是不成膜，無法防止裂縫的擴展。且其與上層瀝青層粘結差，還需要通過灑布粘層油來保證必要的粘結強度。

（3）瀝青同步碎石防水：該類防水工藝施工便捷，成本較低，但由于采用的材料性能較差，導致防水系統層間粘結、整體抗拉及抗剪性能指標偏低，對路面使用壽命有較大影響。

（4）柔性瀝青基涂膜類防水涂料：

目前業內采用最廣泛的橋面防水體系就是傳統的柔性瀝青基涂膜類防水材料。這是目前業內最普遍采用的防水系統，具有以下比較突出的優點：

a、層間粘結性能好、抗剪強度高，可以取代粘層油的作用。

b、由于其改性瀝青原材料的特性可抵抗水泥砼基層產生的小型龜裂紋。

c、具備良好的溫度穩定性和低溫抗裂性能。

d、具有良好的抗老化性能，不因受高溫、輾壓、低溫、霜凍等作用而降低粘結能力、抗剪能力和防水能力。

采用傳統柔性防水涂料防水層設置能夠很好地解決層間抗剪的問題，但其在施工過程中噴灑厚度的均勻性難以控制，因此對施工工藝和機械化程度要求高。但其最致命的隱患就是嚴格意義上的抗硌破性能不能達標。施工中具體表現在：

a.施工過程中車輪，特別是攤鋪機履帶輪和重載料車等對防水層的硌破。

b.熱瀝青碾壓攤鋪過程中對防水層的硌破。

交通部橋面防水課題組專家的研究認為聚合物改性瀝青基橋面粘結防水涂料若不加胎基都會滲漏。因此此類材料目前主要只是作為一種良好的粘結材料在使用。

綜上所述，以上的防水層設置方案都存在或大或小的缺陷，不能系統的解決粘結防水的問題。

2.2 開展專題研究

1999年，交通部委托長安大學成立專題小組對防水層進行專項研究，該課題的研究成果被寫進交通部的新規范：交通部《公路工程質量檢驗評定標準 》(JTGF80/1－2004)（2005－01－01 實 施 ） 中 表8.12.1，交通部橋面防水課題組的研究同時認為聚合物改性瀝青基橋面粘結防水涂料若不加胎基都會滲漏。聚合物改性瀝青基橋面粘結防水涂料目前主要只是作為一種良好的粘結材料在使用。

纖維增強防水層則是基于這樣一種現狀而研制出。

纖維增強型防水涂料通過在聚合物改性瀝青基橋面粘結防水涂料中，加入纖維，與涂料施工時同步切割混合噴涂，使得在防水層中間形成一層纖維均勻亂相地與涂膜握裹的胎基，這樣經過增強的聚合物改性瀝青防水材料，通過同步切割施工工藝混合纖維材料噴涂，完善了防水涂層的抗硌破、抗裂和抗拉能力，提高了層間粘結強度，以及整體防水層的抗剪強度，完善了整體的防水效果。很好地解決了聚合物改性瀝青防水層抗硌破的難題，能夠抵抗橋面微裂紋的擴展，有效的增強橋面層的使用壽命。

3 橋面水泥混凝土調平層清理工藝

（1）對水泥混凝土基層的清理目的是為了全面徹底地清除砼表面的浮漿，以保證防水層及瀝青混凝土鋪裝層施工結束后整個體系的層間粘結及抗剪強度完全達標。

（2）橋面防水層有剛性及柔性等多種結構形式，但防水體系的厚度均介于1～5mm之間，因此對底基面的平整度及粗糙均勻度要求非常高。在新型拋丸清理工藝出現之前并沒有很好的基面清理工藝，傳統均采用圓盤鋼絲刷打磨清理工藝。傳統的打磨工藝嚴格意義上只能將大塊浮漿及局部齙牙處進行初級處理，稍微提高基面平整度，并且不能徹底的清理砼表面的浮漿。且單位面積施工時間實際上更加冗長。而拋丸清理工藝的出現則很好的彌補了這些缺陷。在施工程序調配合理及機械設施配備到位檢修有序的前提下，單位面積的施工時間與打磨施工相比并無增加。而通過拋丸清理得到的基面粗糙度均勻一致，能更好的促進防水體系與上下砼鋪裝層的層間粘結及抗剪性能。因此在2007年1月開始實施的交通部公路瀝青路面設計規范 （JTG D50－2006）里明確提出了特大橋、重要大橋橋面宜進行表面拋丸噴砂處理。

4 AWP-2000F纖維增強橋面粘結防水層在南京長江第四大橋中施工技術方案

4.1 水泥混凝土橋面防水粘結層設計標準

（1）采用纖維增強聚合物改性瀝青防水涂料，如圖1所示。聚合物改性瀝青防水涂料應為棕褐色或黑褐色液體，經攪拌后無凝膠、結塊，呈均勻狀態。經攪拌后無凝膠、結塊，呈均勻狀態。材料用量應符合表1所列。

圖1 水泥混凝土橋面粘結防水結構層示意圖

表1 防水涂料及其他材料用量表

（2）橋面防水層應覆蓋整個混凝土橋面，橋面防水層施工必須采用機械噴涂方式，防水涂膜厚度約在 1.0～1.2mm。

（3）防水層應具有良好的耐久性，至少應有不低于橋面瀝青鋪裝層使用年限的壽命，并能適應該橋動荷載抗壓、抗拉的特點,具有良好的防水性能和粘結性。

（4）在環境條件－15℃～80℃范圍內，仍能滿足1.3要求。同時，在經受瀝青混凝土層攤鋪溫度約180℃左右，不影響其長期耐久使用性能。防水涂層與其上瀝青砼鋪裝層應有相融性，二者之間的粘結力不低于瀝青混凝土鋪裝層與混凝土橋面板之間的粘結力，且能有效地避免車輛制動產生的涌動和引起的鋪裝開裂。

（5）防水粘結材料由纖維增強防水涂料組成。

（6）防水涂層對砼橋面板亦應具有良好的粘結性，以保證瀝青鋪裝層粘結力的需要，并在粗糙橋面板上具有良好的密貼性。防水層粘結后不得夾有空氣層或空鼓現象。

4.2 防水層材料檢測要求及檢測結果

4.2.1 AWP-2000F纖維增強橋面粘結防水涂料技術指標（見表2）

4.2．2 纖維材料技術指標(見表3)

4．3 施工機械及設備（見表4）

4.4 主要儀器設備

霧封層的施工過程中，需要大量的檢測數據，該工程主要配備了表5所列的儀器設備。

4.5 施工技術要求

4.5.1清理基面

基底處理采用拋丸清理工藝清除橋面水泥浮漿、鋼筋等尖銳突出物；污染沉積物（灰塵、污物、柴油/汽油濺污物等）；表層隆起山脊現象及凹陷處（如腳印等）等現象。

表2 原材料技術檢測結果匯總表

表3 纖維材料技術指標一覽表

表4 主要施工機械配備表

表5 主要實驗儀器配置表

基面清理的施工技術要求：

（1）基層必須干凈。交驗后基面應無油污、無灰塵、無暴牙、無雜物。

（2）基層必須平整。符合設計要求，基面上不能有鋼筋等尖稅突出物，以確保基面的整體平整度。

（3）基層表面要基本干燥，含水率不大于15%，不得有積水。

（4）基層必須牢固結實。

（5）防撞墻嵌縫槽，必須將縫中浮漿、塵土、雜物，徹底清理干凈，用壓縮空氣吹清。為保證人行道下縱邊縫和防撞墻相交陰角防水層密貼，應提前施工處理。對直線橋兩側泄水孔或曲線橋內側泄水孔附近，打磨設備無法清理到位處，逐一對泄水孔前后1 m范圍內（寬度5～10 cm）進行人工或機械鑿平，保證泄水孔正常排除層間或水泥混凝土與下面層層間水。

4.5.2 噴灑纖維增強防水涂料

（1）橋面防水涂料施工必須采用性能較好的專業防水涂料噴涂車輛，并且霧化程度高，噴涂面須均勻。

（2）防水層應做三遍噴涂，其中第二層為纖維增強層噴涂，其余二層為單獨涂料噴涂，這樣能夠很好地保證防水涂膜均勻、平整、無夾層現象。

（3）底涂（第一遍）。橋面清理干凈后噴涂第一遍涂料，以保證涂料能滲入混凝土基面毛細孔，使其具有足夠大強度的粘結力。

（4）噴涂第二遍涂料，要待底涂實干（約4 h）后，才能噴涂第二遍涂料，以防止起鼓。噴涂必須均勻，在橋面不能有涂料堆積現象，也不能漏噴。機械噴涂時要配合人工滾涂人員共同進行。噴涂時用特制噴涂設備同時把纖維均勻的噴射在噴槍的出料口，使得纖維和涂料均勻混合在一起，用量大約為100～150 g/m2。

（5）第二涂實干（4h）后進行面涂（第三遍）。 最后一次噴涂時，仔細檢查有無參差或漏噴處并同時進行修補。最后確保整個基面無漏噴、起鼓處，防水涂膜厚度約在1.0～1.2 mm。

（6）噴涂施工時要注意防止污染，防撞欄處要有擋板遮擋。防水涂膜必須涂刷防撞墻與橋面接觸里面處向上5 cm，以保證因橋面板與防撞墻兩次澆注而形成接縫滲漏。同時檢查橋面防水涂膜，發現個別不均勻或被破壞地方，及時修補。

4.6 施工現場檢測

參照交通部《公路工程質量檢驗評定標準》(JTG F80/1-2004)（2005-01-01實施）中表8.12.1的有關規定（見表6）。

表6 防水層實測項目一覽表

粘結和抗剪強度檢測：檢測時表面溫度22℃，檢測結果（見表7所列）。

表7 檢測結果一覽表

5 存在問題和建議

（1）建議在噴涂過程中噴涂操作員應保持一定速度，避免部分地方出現少噴和成膜不完整地方。

（2）在二涂噴涂中使用兩臺涂料和纖維一體機能滿足要求，建議纖維切割長度不宜過長；噴涂中不宜把操作桿抬得過高，防止纖維噴涂不均勻，出現扎堆。

（3）由于施工質量和進度受施工機械好壞影響較大，建議加強施工設備的保養和維護工作。

[1]JTGF80/1-2004，公路工程質量檢驗評定標準[S].

[2]JC/T975-2005，道橋用防水涂料[S].

[3]CJJ139-2010，城市橋梁橋面防水工程技術規程[S].