不粘輪乳化瀝青防水黏結層在高速公路中的應用

陳新國，章吟秋，周 勇

（1.浙江數智交院科技股份有限公司，浙江 杭州 310030；2.縉云縣交通建設投資有限公司，浙江 縉云 321403）

0 引 言

乳化瀝青防水黏結層在公路工程中得到廣泛應用，它是決定路面使用壽命的重要因素之一[1]。然而噴灑的乳化瀝青在實際施工過程中常常因黏附在施工車輛車輪上而造成功能層破壞，黏結效果降低[2]。為了解決上述問題，國外開發了不粘輪乳化瀝青材料，目前該類材料在我國的應用和研究尚處于起步階段[3-4]。

本文以浙江省三門灣大橋及接線工程為依托，通過室內試驗和現場試驗，對不粘輪乳化瀝青防水黏結層的常用性能和路用情況進行分析，并將其與熱噴SBS 改性瀝青+碎石防水黏結層進行對比。所得結論可為今后不粘輪乳化瀝青的工程應用提供參考。

1 工程概況

本研究依托浙江省三門灣大橋及接線工程，在LM2 標設置試驗段，對不粘輪乳化瀝青防水黏結層的各項性能進行研究。試驗段樁號為K82+852～K82+972 和K83+092～K83+212，位于長街互通主線高架橋左幅，試驗段長約240 m，總面積約3 116 m2。

長街互通主線橋橋面鋪裝結構為4 cm 改性瀝青瑪蹄脂碎石SMA-13+6 cm 中粒式改性瀝青混凝土Sup-20。混凝土橋面與瀝青鋪裝層之間設置防水黏結層，本次試驗采用成品不粘輪乳化瀝青，其主要性能指標見表1。

表1 不粘輪乳化瀝青主要性能指標

2 室內試驗

2.1 附著力拉拔強度試驗

對不粘輪乳化瀝青防水黏結層的附著力拉拔強度進行檢測，所得結果為：當瀝青灑布量為0.5 kg/m2時拉拔強度為1.92 MPa，當瀝青灑布量為0.7 kg/m2時拉拔強度為2.40 MPa。由此可見，隨著瀝青灑布量的增加，不粘輪乳化瀝青防水黏結層的黏結強度逐步提高。

2.2 滲透效果試驗

采用400 mL 標準砂作為基體，向內部加入100 mL不粘輪乳化瀝青，由此觀察不粘輪乳化瀝青的滲透效果，見圖1。由圖1 可以看出：不粘輪乳化瀝青在2 min后滲透到整體的一半，10 min 時接近底部。由此可見，不粘輪乳化瀝青具有較好的滲透效果，可以緩慢滲透到基體的空隙中。

圖1 不粘輪乳化瀝青滲透效果

3 現場試驗

3.1 不粘輪乳化瀝青現場試驗

采用西安達剛同步封層車灑布不粘輪乳化瀝青，單次噴灑寬度2.6 m。灑布前將乳化瀝青升溫至55 ℃左右，并對油泵系統和噴嘴進行加熱，以確保乳化瀝青的均勻噴灑。

K82+852～K82+972 試驗段橋面防水黏結層的瀝青灑布量為0.8 kg/m2。觀察發現：整段橋面瀝青灑布較均勻（見圖2（a））；現場施工結束后4 h，小型車輛以及22 t 單鋼輪壓路機行駛過后未出現粘輪現象（見圖2（b））。

圖2 不粘輪乳化瀝青灑布后的橋面情況

為了進一步研究不粘輪乳化瀝青單次灑布和雙次灑布的施工工藝對防水黏結層作用效果的影響，在K83+092～K83+212 段進行對比試驗。該段灑布量（0.8 kg/m2）分2 次灑布，即第1 次灑布量0.4 kg/m2，第2 次灑布量0.4 kg/m2，灑布時間間隔1 h。試驗表明，不粘輪乳化瀝青分2 次灑布效果更好，可以明顯減少施工接縫處的瀝青用量。

3.2 2 種防水黏結層效果對比

本文在上述試驗段的相鄰路段采用熱噴SBS 改性瀝青+ 碎石作為防水黏結層，對2 種防水黏結層的粘輪情況、氣泡現象、龜裂紋現象以及復合件拉拔強度4 個方面進行對比研究。

3.2.1 粘輪情況對比

攤鋪機在2 種防水黏結層上施工時履帶上粘帶的瀝青情況見圖3。由圖3 可見：攤鋪機在不粘輪乳化瀝青防水黏結層上攤鋪時，履帶上未粘帶瀝青；在熱噴SBS 改性瀝青+ 碎石防水黏結層上施工時，履帶上粘滿石料。由此可見，不粘輪乳化瀝青在抗施工損傷方面明顯優于熱噴SBS 改性瀝青+碎石。

圖3 2 種防水黏結層的粘輪情況

3.2.2 氣泡現象對比

不粘輪乳化瀝青在灑布完破乳一段時間后，其防水黏結層表面會出現氣泡，見圖4（a）；而熱噴SBS改性瀝青+ 碎石在施工完畢后，其防水黏結層表面不會出現氣泡，見圖4（b）。

圖4 2 種防水黏結層表觀氣泡

出現氣泡現象的主要原因為不粘輪乳化瀝青中的水通過虹吸作用進入橋面板的毛細孔中，當連續數日暴曬后，毛細孔中水分溫度升高，水分因熱脹冷縮而形成氣泡。熱噴SBS 改性瀝青+碎石不含水分，因此不會出現氣泡現象。

當熱料攤鋪上去后，不粘輪乳化瀝青破乳后殘留物會變軟，在氣泡釋放后，瀝青會通過自動愈合重新黏結到一起。目前來看出現的氣泡暫時不會影響不粘輪乳化瀝青的黏結防水效果。

3.2.3 表面龜裂紋現象對比

本次試驗發現不粘輪乳化瀝青防水黏結層和熱噴SBS 改性瀝青+ 碎石防水黏結層表面均出現龜裂紋（見圖5），分析原因是熱噴SBS 改性瀝青和不粘輪乳化瀝青中均含有TPE 彈性體，而彈性體在連續暴曬后會出現不均勻彈性收縮變形，進而促使防水黏結層表面出現龜裂紋。瀝青灑布厚度越大，防水黏結層表面龜裂紋出現越明顯。

圖5 2 種防水黏結層表面龜裂紋

3.2.4 復合件拉拔強度試驗復合件拉拔強度是表征其層間黏結強度的一個重要指標，復合件拉拔強度高，層間黏結效果好。

首先，對2 種防水黏結層復合件拉拔芯樣進行對比（見圖6）。由圖6 可見，熱噴SBS 改性瀝青+碎石防水黏結層復合件拉拔芯樣的斷裂處為碎石層，而不粘輪乳化瀝青防水黏結層復合件拉拔芯樣的斷裂處為混凝土橋面板處。說明不粘輪乳化瀝青防水黏結層與橋面板的黏結強度較高；熱噴SBS 改性瀝青+ 碎石防水黏結層由于層間有碎石骨架，碎石表面瀝青膜較少，因此該斷面強度較低，更易斷裂。

其次，通過現場試驗分析不粘輪乳化瀝青和熱噴SBS 改性瀝青+ 碎石復合件的拉拔強度。本文共進行3 次試驗，具體試驗結果見表2。

表2 不同防水黏結層復合件拉拔強度 單位：MP a

對試驗結果進行分析：

（1）第1 次試驗室溫為20 ℃，試驗得到的復合件平均拉拔強度為0.76 MPa（不粘輪乳化瀝青）和0.45 MPa（熱噴SBS 改性瀝青+碎石）。

（2）第2 次試驗室溫為29 ℃，試驗得到的復合件平均拉拔強度為0.44 MPa（不粘輪乳化瀝青）和0.26 MPa（熱噴SBS 改性瀝青+碎石）。

（3）第3 次試驗室溫為26 ℃，試驗得到的復合件平均拉拔強度為0.53 MPa（不粘輪乳化瀝青）和0.25 MPa（熱噴SBS 改性瀝青+碎石）。

由試驗結果可知：在相同室溫下，不粘輪乳化瀝青復合件的拉拔強度要明顯優于熱噴SBS 改性瀝青+碎石復合件；在3 種試驗室溫下，與熱噴SBS 改性瀝青+ 碎石復合件的拉拔強度相比，不粘輪乳化瀝青復合件拉拔強度的提高幅度達69%～112%。

此外，不粘輪乳化瀝青復合件的拉拔試驗共進行了12 次，其中1 次為橋面板處斷裂，拔出完整芯樣，其余11 次拉拔試驗均為混合料表面斷裂；熱噴SBS 改性瀝青+ 碎石復合件拉拔試驗共進行了5次，其中4 次為橋面板處斷裂，拔出完整芯樣，僅有1次為混合料表面斷裂。由此可見，在相同室溫條件下，不粘輪乳化瀝青防水黏結層的實際層間黏結強度要大于表面混合料黏結強度，同時大于熱噴SBS改性瀝青+ 碎石防水黏結層的實際層間黏結強度。由拉拔試驗結果可知，與熱噴SBS 改性瀝青+ 碎石防水黏結層相比，不同試驗室溫下不粘輪乳化瀝青防水黏結層的黏結強度提高幅度達69%～112%。

4 結語

（1）不粘輪乳化瀝青防水黏結層施工方法相對簡單，加熱至60 ℃即可噴灑且現場施工完成4 h 后，車輪碾壓不會出現粘輪的狀況。

（2）不粘輪乳化瀝青具有良好的滲透特性，可以與水泥混凝土橋面緊密貼合。從現場拉拔強度檢測結果看，不粘輪乳化瀝青防水黏結層的實際層間黏結強度要大于表面混合料黏結強度，同時大于相同室溫條件下熱噴SBS 改性瀝青+ 碎石防水黏結層的實際層間黏結強度，不同試驗室溫下其黏結強度提高幅度達69%～112%。

（3）工程應用表明，相較于傳統乳化瀝青，不粘輪乳化瀝青的拉拔強度提高，抗施工損傷的能力更優，具有一定的應用前景。