纖維增強復合改性瀝青防水黏結層的應用

馬鮮妮

（上海龍盼市政建設工程有限公司，上海市 200123）

1　防水黏結層對連續配筋混凝土復合路面的重要作用

連續配筋混凝土復合路面CRCP是在連續配筋混凝土結構上攤鋪瀝青混合料面層形成的復合式路面。

CRCP混凝土層表面會產生細而密的裂縫。連續配筋混凝土層通過設置縱向的連續鋼筋，把縱向鋼筋埋置深度處的橫向裂縫的平均寬度控制在0.5 mm以下，橫向裂縫的平均間距控制在1.8 m以下[1]。因此，表面細而密的橫向裂縫是連續配筋混凝土層的正常使用狀態。為避免雨水沿裂縫下滲，銹蝕鋼筋，并進一步延長連續配筋混凝土層的使用年限，需在瀝青混凝土層與連續配筋混凝土層之間設置防水層。

CRCP的瀝青與水泥混凝土層之間還需要設置粘結層。CRCP主要依靠瀝青結合料的粘結力、瀝青的內聚力、瀝青混合料與水泥混凝土表面的摩擦力來抵抗瀝青混凝土層與連續配筋混凝土層之間的水平剪應力，抗剪能力相對較弱[2]；且瀝青混凝土與連續配筋混凝土模量差異很大，變形的協調能力較差。因此，需在瀝青混凝土層與連續配筋混凝土層之間設置黏結層，將瀝青混凝土層和連續配筋混凝土層完全黏結成一整體，以提高抗剪能力和變形協調能力。

綜上，在瀝青混凝土層和連續配筋混凝土層之間設置防水與黏結層是非常必要的。可以延長連續配筋混凝土層的使用年限，提高瀝青混凝土層和連續配筋混凝土層之間的整體性、抗剪能力和變形協調能力。工程實踐中一般采用二合一的防水黏結層來實現層間防水與增強粘結的功能。

當前常用的防水黏結層主要有：聚合物改性瀝青防水涂料（PB）、聚氨酯防水涂料（PU）、聚合物水泥防水涂料（JS）、熱熔型卷材、熱熔膠型卷材等類型。CRCP在上海市主要用于特重交通道路的大修工程，其間的防水黏結層需要具備優異的防水性能、黏結性能、抗剪性能，同時還要能快速施工。纖維增強復合改性瀝青防水粘結層是PB中的熱熔型防水涂料，正好具備了以上特點，特別適合作為CRCP的防水黏結層。

2　纖維增強復合改性瀝青防水黏結層的技術性能

“纖維增強復合改性瀝青防水黏結層”主要的材料為復合改性瀝青（添加SBS、EVA與天然瀝青等多種添加劑）、玻璃纖維、碎石，在噴涂基層處理劑后，采用大型專用設備同步、先后灑布復合改性瀝青、玻璃纖維、碎石，具有以下特點。

（1）優異的高溫穩定性與層間黏結及抗剪切能力

復合改性瀝青軟化點超過100℃，高溫穩定性優秀。60℃溫度條件下與瀝青混合料、水泥混凝土板的黏結強度高，可將兩者完全黏結成一整體，不易發生剪切破壞。

（2）耐久性好

復合改性瀝青彈性恢復超過90%，具有良好的變形特性。由于添加了玻璃纖維，顯著提高了復合改性瀝青的抗疲勞性能，可以適應路面的振動變形。

（3）防水性能好

該防水黏結層中的玻璃纖維呈亂向均勻分布，相互搭接，形成了網絡纏繞結構，并與復合改性瀝青、碎石共同構成一張柔中帶剛的防水膜，可有效防止雨水下滲、避免雨水銹蝕連續配筋混凝土層內的鋼筋。

（4）施工快速、自動化程度高，適用于搶修工程和大中修工程。

纖維增強復合改性瀝青防水黏結層的核心施工設備是同步灑布車。該車可實現一層復合改性瀝青灑布、一層纖維撒布、一層復合改性瀝青灑布、一層碎石撒布的同步化作業，且各種材料用量由車載電腦按照事先確定的量進行控制，誤差極小，自動化程度高。

采用該同步灑布車是保證纖維增強復合改性瀝青防水黏結層施工質量的關鍵。如復合改性瀝青、玻璃纖維、碎石采用不同的設備分開灑布，則瀝青灑布和碎石撒布的間隔時間較長，瀝青溫度下降較多，會導致石料和瀝青結合料之間的接觸面很小，其間的結合性較差。采用同步灑布車施工可一瞬間內完成一層復合改性瀝青灑布、一層纖維撒布、一層復合改性瀝青灑布、一層碎石撒布（見圖1），從而可保證瀝青在210℃左右的溫度與碎石結合，該溫度下，瀝青結合料的流動性仍保持良好，流動性好的瀝青可進入石料表面的紋理中，石料也可更深地浸入瀝青內部，這樣就保證了石料和瀝青結合料之間的接觸面積，從而保證了瀝青與石料具有足夠的結合強度[3]。

圖1　同步灑布車

該防水黏結層施工后自然冷卻至60℃以下，無需壓路機碾壓（見圖2），即可攤鋪其上的瀝青混凝土層，特別適用于搶修工程和大中修工程。

圖2　纖維增強復合改性瀝青防水粘結層的實際效果

3　纖維增強復合改性瀝青防水粘結層的材料要求

（1）基層處理劑

復合改性瀝青的灑布溫度為210～220℃，基層處理劑可以避免高溫瀝青和水泥混凝土表面接觸時的氣化現象，且能提高瀝青和水泥混凝土表面的粘結力。

基層處理劑采用PB（Ⅱ）水性防水涂料，為棕褐色液體，經攪拌后無凝膠、結塊，呈均勻狀態，其技術要求見表1。

表1　基層處理劑的技術要求

（2）復合改性瀝青

瀝青結合料要保證防水黏結層內部瀝青與石料具有足夠的結合強度，同時要保證將瀝青混凝土層和連續配筋混凝土層粘結為一個整體。因此，瀝青結合料必須具備足夠的黏結性能和流動性能。其技術指標須滿足表2的要求。

表2　復合改性瀝青技術要求

（3）胎體增強材料

胎體增強材料選用“無堿玻璃纖維”，玻璃纖維在防水黏結層中主要起到加筋、吸附、分散、穩定和增粘的作用，纖維長度30～60 mm，其技術要求見表3。

表3　玻璃纖維技術要求

（4）碎石

撒布的碎石為4.75～9.5 mm單一粒徑石灰巖石料，其中超粒徑的顆粒含量不超過10%（重量比）。碎石的技術要求見表4。

表4　碎石技術要求

4　工程案例

自2007年起，上海市S20外環高速歷年的大修工程普遍采用連續配筋混凝土復合路面。在2015年以前，S20外環高速的連續配筋混凝土復合路面均采用“纖維增強型防水黏結層”，該防水層采用聚合物改性瀝青水性防水涂料。施工時需要薄涂，多次施工，等前面一涂干燥后再涂第二遍、第三遍，無論一次實施面積多小，該防水黏結層都需要48 h左右的施工周期。

2016年，S20公路（虹梅南路～莘莊立交）路面大修工程仍采用連續配筋混凝土復合路面（見圖 3）。

圖3　“連續配筋混凝土復合路面”的結構組合

實施時，為盡量降低道路大修對現狀交通的影響，交通主管部門批準的封交施工方案為：瀝青類結構層的施工只能在晚上22∶00至次日臨晨5∶00進行，白天必須開放交通，因此原計劃采用的“纖維增強型防水黏結層”因施工時間限制而無法實施。

為配合S20公路的快速施工要求，S20公路（虹梅南路～莘莊立交）路面大修工程改用“纖維增強復合改性瀝青防水黏結層”，僅需2.5～3 h，即可完成300 m長、8 m寬（2根車道）的防水黏結層的施工，可滿足交通主管部門所提的夜間分段實施瀝青類結構層的要求。

4.1　材料用量

（1）基層處理劑用量為0.3 kg/m2左右。

（2）復合改性瀝青用量為2 kg/m2。

（3）玻璃纖維用量為120 g/m2。

（4）碎石撒布數量以撒布瀝青面積的60%～80%，不滿鋪、不重疊為宜。

4.2　施工工藝

（1）基層清理完成后馬上施工底涂，底涂宜人工噴灑易控制噴灑的量，確保底涂在短時間內干燥。

（2）涂刷底油可采取噴涂法或刷涂法施工，噴涂應均勻，覆蓋完全，待其干燥后應及時進行防水層施工。

（3）防水層灑布

a.大面積施工時，防水層瀝青的灑布必須采用纖維、瀝青、碎石同步智能灑布設備。灑布設備在施工前應進行認真清理，將儲油罐中的殘油清除干凈。在灑布前應進行試驗段試灑，以確定有關施工參數。在正式施工前，應嚴格清理有關的施工機械，特別是車輪，嚴禁將污染物帶上施工斷面。

b.在灑布過程中，灑布車應保持勻速行駛，以保證灑布的均勻。復合改性瀝青的灑布溫度為210℃～220℃。在灑布過程中應注重縱、橫向接縫的處理，在接縫位置，再次施工時既要與前次施工緊密的銜接，同時也要避免與前次施工斷面過度重疊。

（4）防水層嚴禁在雨、雪天施工。

（5）“纖維增強復合改性瀝青防水黏結層”灑布完畢后，根據氣溫條件，只需封閉交通自然冷卻0.5～1.0 h，待防水層表面溫度降低至60℃以下,即可繼續攤鋪瀝青面層。

4.3　質量驗收

“纖維增強復合改性瀝青防水黏結層”的驗收按照《城市橋梁橋面防水工程技術規程》（CJJ 139-2010）進行，且須滿足表5的要求。

表5　纖維增強復合改性瀝青防水粘結層的驗收指標

5　結語

（1）防水黏結層除須具備良好的防水性能以外，還須具備較強的粘結性能、抗剪性能，以將瀝青混凝土層和連續配筋混凝土層完全粘結成一整體，以提高抗剪能力和變形協調能力。

（2）纖維增強復合改性瀝青防水黏結層是聚合物改性瀝青防水涂料（PB）中的熱熔型防水涂料，具備優異的防水性能、高溫穩定性、黏結性能、抗剪性能，同時還能快速施工。

（3）S20公路（虹梅南路—莘莊立交）路面大修工程于2016年9月結束主體工程。該路段的交通荷載等級為特重交通，經過1年多運行，目前路面完好，無車轍等損壞現象。說明纖維增強復合改性瀝青防水黏結層使用效果良好，具有推廣應用價值。

后期還應加強對該路的觀測，如果在使用5～7 a后，該路仍未出現車轍（或僅出現輕微車轍）、裂縫（或僅出現個別裂縫），則說明“纖維增強復合改性瀝青防水黏結層”的路用性能較好。

（4）纖維增強復合改性瀝青防水黏結層還可通過優化改性劑等方式，進一步降低復合改性瀝青的噴灑溫度，以減少有害氣體的排放；在施工工藝上，還可細化縱、橫向接縫的處理，以消除薄弱環節。