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国内外混凝土桥梁的防水材料检测探讨

2015-10-15王晖

科技资讯 2015年20期
关键词:防水涂料防水材料防水层

王晖

摘要:道桥的防水层可以保护混凝土和钢筋,国内外对防水材料的应用都非常重视,本文以混凝土道桥的防水材料检测为研究对象,论文首先探讨了国内外在防水材料检测方面的应用现状,进而对国内外的检测方法和标准进行了剖析,并期望尽快形成符合中国国情的标准。

关键词:混凝土道桥防水材料检测标准

中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)07(b)-0000-00

1概述

由于目前道桥表面铺装主要是沥青混凝土,其孔隙率较高,没有防水作用,因此道桥需要单独的防水层。防水层的作用如图1所示。道路和桥面用防水材料包括防水卷材及防水涂料,接缝的密封防水一般采用密封胶和橡胶止水带。在这里我们主要讨论混凝土道路和桥面用防水材料的应用和检测。

图1 防水层的作用

2国内外应用

2.1国外应用

在欧洲,道桥防水采用沥青防水卷材、防水涂料。具体做法如下:基层混凝土应干燥、洁净,高差太大应用混凝土替代材料找平;然后在混凝土表面用环氧树脂打底涂,涂布量约300-500g/m2;表面撒0.2-0.7粒径的砂,撒布量500-800 g/m2,未粘结的砂在固化后除去。

若表面粗糙度在1.5-5 mm,用环氧树脂腻子(树脂与矿物料的比例为1:3到1:4)找平;并在表面撒0.7-1.2粒径的砂,未粘结的砂在固化后除去,保证表面的粗糙度在1.0-1.5 mm;再用环氧树脂封闭,涂布量至少600 g/m2。若表面粗糙度在1.0-1.5 mm,则表面可以用两道环氧树脂封闭.第一道涂布量不少于400 g/m2,表面撒0.7 -1.2粒径的石英砂,未粘结的砂在固化后除去;第一道涂布量至少600 g/m2,表面不再撒砂。这样得到有均匀粗糙度又完全封闭表面的涂层,然后再在上面用热风装置施工改性沥青防水卷材。

2.2 国内应用

我国道桥使用防水材料是从上世纪80年代开始的,首先在机场跑道和桥梁上开始使用,首都机场跑道采用了普通APP改性沥青聚酯胎防水卷材做防水,上海南浦大桥采用了氯丁橡胶乳化沥青防水涂料做桥面防水,此后北京的立交桥开始采用卷材防水。作为道桥的防水材料,首先应当满足交通要求,再者应保证防水效果混凝土道桥的通常作法是:8-10 cm水泥混凝土+防水层+7-9cm沥青混凝土。沥青混凝土通常分两次铺装,下层是普通沥青混凝土,上层常采用改性沥青混凝土。普通沥青混凝土运到施工现场的温度在140-160℃,改性沥青混凝土要高20℃以上。

3国外材料检测

作为道桥防水层,既要满足沥青层铺装时的高温和碾压,具备合适的耐热度和抗穿孔性能;同时又能保证在车辆通行产生剪切和摩擦力的情况下不产生滑动,并且能阻挡基层的反射裂缝,承受负荷和变形。

目前收集到的国外对道桥防水材料检测方面的标准有:

欧盟的标准草案EN 14695《柔性防水卷材—用于混凝土桥面和路面防水的增强沥青卷材—定义和要求》,德国道路与交通协会的TP-BEL-B第1部分《混凝土桥面用热熔沥青防水卷材铺设防水层的测试技术规定》。具体介绍如下:

3.1 EN 14695

EN 14695标准将防水卷材的检测分为卷材性能和相关应用性能。卷材性能包括:外观,尺寸偏差,单位面积质量。矿物表面保护材料的初始总量,拉伸性能,吸水率,低温柔性,耐热度,高温下的尺寸稳定性,热老化性能。相关应用性能包括:粘结强度,剪切强度,抗裂缝变形能力,热老化相容性,沥青层的抗压性,用于沥青玛蹄脂的聚合物沥青卷材性能,防水性,有害物质。

在EN 14695中,卷材性能大部分是按照生产商的规定值,如:将试件浸入23℃的水中28 d,吸水率为≤1%;高温下的尺寸稳定性是80℃/24h,当用于沥青玛帝脂时则是160℃/ 1h;热老化性能是加热12周测定低温柔性和耐热度的变化。EN 14695中的相关应用性能也是按照生产商的规定值,如:混凝土表面的粗糙度在0.5-1.0 mm,表面根据生产商的要求使用底涂,再铺设防水卷材,施工沥青混凝土。

3.2 TP-BEL-B第1部分

TP-BEL-B的防水卷材检测分为三部分:沥青防水卷材的物理、化学性能,对组合试件使用性能的检测(实验室),对铺设好的防水层的应用性能检测(施工时)。沥青防水卷材的物理、化学性能包括:卷材单位面积质量,胎基单位面积质量,胎基下面涂盖层的可溶物含量,聚合物的含量和聚合物种类,聚合物在沥青中的分散性,填料的种类,填料含量,胎基的种类,金属表面箔的种类及外观,胎基的浸渍性,卷材厚度,沥青层厚度,卷材的宽度,拉伸性能,不透水性,浸水后的质量和尺寸变化,耐热度,低温下的施工性能,低温柔度,涂盖料的软化点、针入度。

TP-BEL-B的试验项目复杂,EN的不少相关要求是从该处演变来的。水泥混凝土表面用环氧树脂封闭处理;剪切强度的试验方法与EN的区别是角度为11.5°角;裂缝愈合变形能力的试验分为动态和静态,动态试验是0.2±0.1 mm的运动以0.03Hz的梯形函数(1000次循环)与±0.05 mm的5 Hz的正弦函数(10000次循环)叠合,动态试验完后,在固定的裂缝状态于70℃7d ,将胎基萃取出,检查是否损坏;粘结性效果是粘结完好的面积占总面积的百分数;模拟夏天阳光的热处理是用红外灯照射40个循环,每个循环6 h照射、6 h冷却;温度变化和浸水影响是浸水后-20℃7h,20℃水2 h,60℃空气加热5.5h,20℃水2 h为一循环,20次循环。

4国内材料检测

目前国内道桥防水材料使用过程产生的问题主要是防水层失效,防水层产生滑动,引起路面起鼓。对以前施工的道桥进行翻修的过程中.发现卷材防水层沥青断裂、与混凝土粘接不牢、卷材特别是搭接处滑移、卷材鼓包等问题;防水涂料防水层破坏的较多。

由于道桥防水在国内的应用时间短、使用少,因此目前还没有比较成熟的经验。材料的检测主要是各业主和设计单位提出的一些技术指标。包括:沥青防水卷材、防水涂料本身的物理力学性能,高温耐热度,50-60℃有正压力时的剪切强度,50-60℃的粘结强度,-20℃卷材拉伸性能,高温抗穿孔性能。卷材的性能要求达到GB18243标准II型指标;高温耐热度,卷材一般要求140℃、涂料170℃;要求在正压力0.1 MPa时剪切强度不小于0.05 MPa

为了提高对热摊铺沥青的承受能力.国内的改性沥青防水卷材表面撒布了大量的页岩片,为此胎基上面的涂盖层就比较厚,下面的涂盖层就相对较薄,影响了卷材的防水性;其次太多的页岩片容易在碾压时损伤胎基。防水涂料涂刷太薄,表面没有保护层,直接摊铺沥青,极易被碾压刺穿。

5标准制定

目前国外的标准有欧洲标准草案,德国、英国、日本相关标准,ISO没有相关的标准。欧洲标准草案的大部分指标都是生产商的规定值。

国内目前没有相关的行业标准和国家标准,正在制定的有交通部《路桥用塑性体(APP)沥青防水卷材》、《路桥用沥青防水涂料》以及建材行业标准《道桥用防水卷材》、《道桥用防水涂料》。其中交通部的标准已完成报批稿,建材标准正在起草过程中。交通部的标准项目和指标主要参照原北京市政设计院的技术要求,试验方法及试验项目不够完善。建材标准前期做了大量的调研和验证工作,对国外标准和产品进行了剖析,并对国外的相关实验室和标准制定单位进行了考察,尽量做到符合中国的国情。

参考文献

[1] 唐蝉娟,吴笑梅,樊粤明.水泥基渗透结晶型防水材料的研究[J].广东建材,2007(11).

[2] 孙立军.沥青路面结构行为理论.同济大学出版社,2005,11.

[3] 张占军.混凝土桥桥面防水系统性能及设计方法研究[D].西安:长安大学,2004.

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