水性環氧瀝青粘結層在高速公路養護工程中的應用

■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前公路橋梁的主要結構形式，而防水粘結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在一起，其自身必須具有較強的粘結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的鋼筋銹蝕［1］。歐美發達國家從設計理論、試驗防范等方面對橋面鋪裝體系進行過深入的研究，也充分肯定了橋面防水粘結層的作用和設置的必要性［2］。優質的材料和良好的施工工藝是防水粘結層質量的保證，通過環氧樹脂和乳化瀝青制備的水性環氧瀝青材料具有較強的粘結性能、防水性能、高溫性能，適合用作高速公路橋梁的防水粘結層。

1 工程概況

江蘇沿江高速是整個高速路網的重要組成部分，對改善江蘇南部沿江各市的交通狀況和投資環境具有重要意義。由于長期高負荷的運營，部分橋梁橋面鋪裝出現了較為嚴重的病害，如K39 路段的張家港主線互通特大橋橋面出現了較大面積的橋面鋪裝坑槽、推移、松散等問題，需要及時進行養護維修?？紤]到該橋梁橋面鋪裝使用時間較長，瀝青混合料的老化現象較為嚴重，本次橋面鋪裝的養護施工將對原有病害較為嚴重的瀝青路面進行銑刨，在噴灑防水粘結層后重新鋪設瀝青混合料面層，根據已有相關研究成果，銑刨重鋪路面結構采用性能優異的水性環氧瀝青防水粘結層+雙層SMA13 的橋面鋪裝方案，其結構如圖1 所示。

圖1 銑刨重鋪路面結構

與新建橋面不同，橋面維修養護工程通常根據病害情況對部分車道或整幅車道銑刨重鋪，養護長度較短，養護面積較小，較小的工程量要求鋪裝層材料和及其鋪裝結構應具有優異的生產和施工便宜性，在保證橋面養護質量的同時，簡化橋面施工工藝，縮短橋面養護時間，以盡早開放交通，減少事故安全隱患和橋面養護對交通的干擾。因此，對于水泥混凝土橋面鋪裝大中修養護工程而言，鋪裝層材料及其結構需具有優異的綜合性能，以滿足橋面鋪裝要求。同時，橋面大中修養護鋪裝層材料及其結構需具有較好的生產和施工便宜性，以盡可能縮短養護時間，提高養護效率。水性環氧瀝青防水粘結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氧樹脂和瀝青材料交聯固化后能夠修復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整體，從而形成防水和粘結性能良好的鋪裝體系［3］。

2 水性環氧瀝青防水粘結層的施工技術

2.1 原橋面處理

防水粘結層作為混凝土橋面板與瀝青混凝土面層的銜接層次，起著防水和粘結的作用。瀝青混凝土面層的破損會導致雨水下滲，在行車和積水的綜合作用下，會加速防水粘結層的破損，并導致雨水進一步下滲，侵蝕水泥混凝土結構。因此，對于橋面鋪裝的大修，必須在重新鋪設瀝青面層前對銑刨后的橋面板進行處理，以提高防水粘結層的防水、粘結效果。

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銑刨設備對橋面分兩層進行銑刨，但在局部區域仍有鋪裝層材料和防水粘結層的殘留，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、原防水粘結層殘留和灰塵等，若不進行處理和徹底清除，必然會影響水性環氧粘結層與橋面的粘結效果。因此，本工程采用帶有鋼絲刷的CASE430 全自動清掃機對橋面板進行全面清理，同時將橋面板打毛，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定性。

2.2 水性環氧瀝青防水粘結層的施工

若橋面處理有積水存在，應在橋面干燥后再進行防水粘結層的施工，若僅有少量積水，則必須用烘干設備進行烘干后再進行防水粘結層的施工。為保證水性環氧瀝青材料灑布的均勻性，應采用智能灑布車進行灑布，若橋面養護面積較小，考慮到養護的經濟性，也可采用人工灑布，但應嚴格控制灑布量，并盡量保證均勻。防水粘結層的過薄容易導致粘結和防水效果不佳，而過厚也會降低防水粘結層的抗剪性能，本工程施工中采用0.9kg/m2的灑布用量進行常溫灑布。

水性化的環氧樹脂與乳化瀝青混合后，由于混合材料中存在大量的水，影響了環氧樹脂的固化，在水性環氧瀝青噴灑到橋面板后，水分在日照和風的作用下會快速蒸發，導致水性環氧樹脂的固化反應加速，自然養護約3 小時后，水性環氧樹脂形成的空間網狀結構將瀝青材料包裹在內部，形成防水粘結層。在水性環氧瀝青灑布后、水性環氧樹脂固化過程中，應禁止人員和車輛進入，同時避免灰塵等對防水粘結層的污染。

水性環氧瀝青干燥硬化后，會形成不粘輪、不起皮的粘結層，可供各種工程車輛和攤鋪機通行，進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和緊急制動對防水粘結層產生損害，影響其防水效果，同時也需避免車輪灰塵和油漬對防水粘結層的污染，降低其與上層瀝青混合料的粘結效果。

2.3 施工控制存在的問題及控制關鍵點

根據現場調研情況，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層殘留的問題，經及時協調處理后，進行了二次清理后，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層施工中需重點關注的內容，大量工程防水粘結層的失敗經驗都驗證了其對防水粘結層使用性能的影響。由于銑刨車道和原路面的搭接處灰塵較多，且界面復雜，影響新老路面的粘結效果，如不清掃干凈或水性環氧瀝青灑布不夠，界面易出現裂縫，從而引起水的滲入導致橋面的水損害［4］。本次工程施工中，對這些關鍵部位進行了較為徹底的清掃，而且灑布了較多的水性環氧瀝青，能夠確保新舊界面的粘結效果。運輸車的車輪灰塵和油漬會降低防水粘結層的粘結效果，一旦在瀝青混合料攤鋪過程中發現，必須及時進行清理。因此，在橋面大中修養護工程中，應通過合理的組織和采取必要的措施避免防水粘結層此類問題的發生，從而提高工程質量，提高橋面養護后的使用壽命。

3 水性環氧瀝青防水粘結層的應用效果

3.1 現場檢測

為保證施工質量控制要求，對水性環氧瀝青防水粘結層施工質量進行現場檢測。水性環氧橋面防水粘結層施工后需進行質量檢查，包括噴灑量、外觀、行車檢測、剪切強度、拉拔強度、附著力拉拔強度等指標，各指標的技術要求見表1。

表1 防水粘結層施工技術要求

在水性環氧方式粘結層的施工過程中應進行自檢，隨時進行外觀檢查，發現噴涂達不到要求，應立即查找原因，采取改進措施后再恢復施工，對噴涂達不到要求的部分應及時修補。水性環氧瀝青硬化后，可采用取芯法進行拉拔剪切試驗［5］，并采用附著力拉拔(小拉拔)試驗，評價和驗收水性環氧防水粘結層材料的性能，測試結果見表2。

表2 現場檢測力學性能結果

由表2 現場試驗段試驗的測試結果可知，水性環氧瀝青防水粘結層材料的基本力學性能和路用性能均達到防水粘結層基本技術指標要求。根據現場檢測可知，通過對橋面取芯進而檢測防水粘結層的路用力學性能，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，通過大量實體工程檢測和室內檢測試驗表明，附著力拉拔強度(小拉拔)試驗檢測結果與取芯法進行的剪切試驗和拉拔試驗的結果一致。因此，本項目推薦采用附著力拉拔強度試驗對防水粘結層的性能進行評價，取芯剪切和拉拔試驗僅在可實施條件下作為參考。

3.2 后期性能觀測

從水性環氧瀝青橋面鋪裝防水粘結層鋪筑完成后的施工效果來看，防水粘結層成膜效果良好，采用常溫灑布后的防水粘結層表面均勻，無花白現象。在該橋梁工程養護施工完成后的一年，對該橋面鋪裝的性能及病害情況進行現場觀測和統計，目前該鋪裝橋面體系性能良好，未出現嚴重的病害。為確保完全掌握水性環氧瀝青的綜合性能和性能發展規律，項目組將繼續長期定期跟蹤觀測橋面鋪裝體系的綜合性能，為其后期的大規模推廣提供可靠的技術資料。

4 結論

本文以江蘇沿江高速某路段的橋面鋪裝大修工程為依托，闡述了其應用技術，得出如下結論:(1)原橋面處理是防水粘結層施工質量的保證，必須保證橋面清潔，并打毛橋面板形成適當的構造深度;(2)銑刨車道四周與原路面的搭接處是防水粘結層施工的重要環節，必須進行嚴格把關;(3)對于水性環氧瀝青防水粘結層粘結強度的測試，建議采用附著力拉拔(小拉拔)試驗進行檢測;(4)水性環氧瀝青防水粘結層的粘結強度和抗剪強度均較高，橋面通行一年后未出現嚴重病害，表明橋面防水粘結層質量較好。

［1］周劍光，張瑋，錢海濤.水性環氧瀝青在橋面防水粘結層中的應用分析［J］.中國建材科技，2015(2):70-71.

［2］張凱，嚴以樓，錢海濤.水性環氧瀝青橋面防水粘結材料的路用性能及應用［J］.交通科技，2015(2):114-116.

［3］翟洪金，陳志明.水泥橋環氧瀝青防水粘結層制備及性能［J］.城市道橋與防洪，2010(9):124-126.

［4］張亞，左洪利，馬占華.崇啟大橋環氧瀝青防水粘結層的施工與應用［J］.中國建筑防水，2013(14):40-42.

［5］王曉琴，趙巖.橋面防水粘結材料關鍵指標對比試驗研究［J］.公路與汽運，2011(5):149-151.