CN101220579A - 橡胶粉改性沥青碎石桥面防水层及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种橡胶粉改性沥青碎石桥面防水层及其施工方法。本发明的桥面防水层设置在桥梁水泥混凝土铺装层与桥面沥青铺装层之间，桥面防水层从上向下依次由单粒径碎石层、橡胶粉改性沥青层和层间界面联结层组成。施工时先将水泥混凝土铺装层拉毛且清扫干净，然后依次洒布层间界面联结料、橡胶粉改性沥青和单粒径碎石，经胶轮碾压、养生后即可对施工车辆开放交通或进行桥面沥青铺装层施工。本发明的桥面防水层不仅起到较好的防水作用，而且具有较高的层间粘结性能，并具有良好的高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性，同时还能够有效地吸收和消减层间应力。
Description
技术领域
本发明涉及公路桥梁桥面的防水处理，特别是一种橡胶粉改性沥青碎石桥面防水层及其施工方法。
背景技术
近年来，在公路桥梁水泥混凝土铺装层上铺筑沥青混凝土面层已成为我国高等级公路桥梁路面结构设计的主流，桥面沥青铺装层直接经受车辆重复荷载、温度和气候变化等因素的影响。由于对桥面沥青铺装处理没有引起足够重视，导致一些公路桥梁在建成通车后不久便出现了早期损坏，不仅影响桥梁美观，而且严重影响了行车安全和桥梁的使用寿命，同时还造成了重大的经济损失，并加大了桥梁后期养护维修的难度。
桥面沥青铺装层的早期损坏形式一般可分为三种情况。第一，桥面沥青铺装层自身由于材料、结构、设计和施工质量控制不当等因素的影响，使沥青铺装层的高温稳定性、抗低温开裂等性能较差，造成沥青铺装层出现车辙、开裂等早期损坏；第二，由于沥青铺装层与水泥混凝土铺装层层间粘结力差，抗剪切能力较弱，在汽车动荷载作用下发生剪切破坏，进而产生沥青铺装层起皮、推移、拥包等破坏；第三是由于桥面防水功能较差，一方面由于沥青铺装层密水性不够，若桥面防水层遭受破坏后，每逢下雨(雪)或桥面出现积水时，水很容易渗到沥青铺装层中或与水泥混凝土铺装层的界面之间，又不能及时排除，在行车动载及温度变化下产生水损害，从而出现坑槽、唧浆、反白、剥落和松散等病害。另一方面由于桥面防水层破坏后，渗水引起的水泥混凝土桥梁发生结构破坏，如水泥混凝土内碱环境破坏(表面盐霜)、钢筋腐蚀、碱集料反应、冻融破坏和水泥混凝土炭化等现象，严重影响了桥梁结构强度和耐久性，极大缩短了桥梁使用寿命。综上所述，造成以上病害的原因很多，其中桥面防水层质量好坏与否是重要影响因素之一。
桥面防水层是桥面沥青铺装的重要组成部分，我国对桥面防水层缺乏系统的研究，加之经验不足，造成无论在设计或施工上都存在相当的盲目性。随着我国高等级公路建设的快速发展，公路桥梁比例也越来越大，特别是山区高速公路，桥梁比例显得更为突出，桥面防水层设计的是否合理、质量是否得到保证，直接关系到整个工程项目的建设质量。同时，我国早期修建大量公路桥梁未设置桥面防水层或今后急需进行养护维修的桥梁也面临着严峻挑战。
目前，我国现有桥面防水材料可分卷材类、柔性涂膜类、乳化沥青稀浆封层和SBS热改性沥青四大类：①卷材类桥面防水层的防水效果虽好，但是对基层要求高，施工搭接缝多、抗剪能力差、层间粘结差；②柔性涂膜类桥面防水层虽然具有抗剪强度高、层间粘结好的特点，但是其施工均匀性难以控制，抗硌破能力差；③乳化沥青稀浆封层桥面防水层是近几年不断尝试的一项新技术，但该类桥面防水层抗变形能力较差，在交通荷载作用和温度、气候等因素影响下，桥梁发生挠曲变形时桥面防水层易产生层间破坏，同时乳化沥青中的水分在施工过程中若不能及时蒸发时，桥面防水层内部易形成气孔，防水效果受到一定的影响；④SBS热改性沥青桥面防水层虽然防水效果好，但其价格昂贵，特别是在高温时抗剪强度和粘结性能指标偏低。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种橡胶粉改性沥青碎石桥面防水层及其施工方法，它不仅能起到较好的桥面防水作用，而且具有较高的层间粘结性能、良好的高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性，同时还能够有效地吸收和消减层间应力。
解决上述问题的技术方案是：所提供的橡胶粉改性沥青碎石桥面防水层设置在桥梁水泥混凝土铺装层与桥面沥青铺装层之间，所说的橡胶粉改性沥青碎石桥面防水层从上向下依次由单粒径碎石层、橡胶粉改性沥青层和层间界面联结层组成。
上述橡胶粉改性沥青的优选方案是：所说的橡胶粉改性沥青是将废旧橡胶轮胎进行磨细成粉后加入到基质沥青中而制成的改性沥青。通常情况下，橡胶粉改性沥青中橡胶粉的细度为30～60目，橡胶粉所占的重量比为10～30％。基质沥青最好采用环烷基道路石油沥青A级(如90号、110号A级道路石油沥青，以0.1mm计)，橡胶粉改性沥青洒布量为1.0～2.0kg/m2。
上述单粒径碎石层的碎石粒径为：5～10mm、10～15mm或10～20mm中的一种，碎石撒布覆盖率为60～80％。
上述层间界面联结层的材料优选：稀释沥青(如煤油稀释沥青)、改性乳化沥青(如SBR改性乳化沥青或EVA改性乳化沥青)或高性能乳化沥青中的一种，其中，稀释沥青洒布量为0.5～0.8kg/m2；改性乳化沥青洒布量为0.4～0.8kg/m2；高性能乳化沥青洒布量为0.3～0.6kg/m2。
本发明提供的橡胶粉改性沥青碎石桥面防水层的施工方法步骤如下：
(1)将水泥混凝土铺装层表面拉毛并清除浮浆；
(2)洒布层间界面联结料，洒布量为0.4～0.8kg/m2；
(3)洒布橡胶粉改性沥青，洒布量为1.0～2.0kg/m2，洒布温度为160～190℃；
(4)撒布单粒径碎石；
(5)胶轮碾压；
(6)养生后即可对施工车辆开放交通或进行桥面沥青铺装层施工。
上述步骤(3)和步骤(4)最好同步进行，即洒布橡胶粉改性沥青后数秒钟内立即撒布碎石材料。一般情况下步骤(3)和步骤(4)的间隔时间控制在3～6秒。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)橡胶粉改性沥青具有良好的粘结性、防水性、高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性等特点，本发明使用橡胶粉改性沥青不仅能起到良好的桥面防水作用，而且具有较高的层间粘结性能，使防水与粘结合二为一。同时，在橡胶粉改性沥青层上撒布的碎石约有1/3粒径高度能够较好的嵌入沥青铺装层之中，进而加强层间结合，使桥梁水泥混凝土铺装层、桥面防水层和桥面沥青铺装层三者紧密联为一体，有效提高了层间抗剪能力。
(2)本发明能够有效的吸收和消减层间应力，防止桥梁水泥混凝土铺装层的收缩裂缝(包括温缩裂缝和干缩裂缝)对桥面沥青铺装层使用性能产生不利的影响，从而延长沥青铺装层使用寿命，降低后期养护维修成本。
(3)废弃轮胎胶粉是一种高分子聚合物，与道路石油沥青材料具有较好的相容性，相互之间可形成一种共轭结构，既可降低改性沥青的成本，又可有效改善沥青的性能，同时也解决了废旧橡胶轮胎固体污染问题，有利于环保和拉动相关产业发展。
(4)本发明便于机械化作业，工艺简单，综合成本低且利于环保。
本发明既可用于新建桥梁的防水层，也可用于旧桥防水层修复工程。另外，本发明也可用于高等级公路半刚性基层沥青路面层间处理或高速公路路面应力吸收层工程。
附图说明
图1是本发明橡胶粉改性沥青碎石桥面防水层的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
原料准备：将废旧橡胶轮胎细磨细成粉，取细度为30～40目的橡胶粉，加入到基质沥青中在高温状态下通过均匀搅拌、剪切、溶胀制成改性沥青，其中橡胶粉所占的重量比为15％，基质沥青为90号A级道路石油沥青；碎石的粒径为5～10mm。
参见图1，桥面防水层的施工步骤如下：
(1)采用铣刨机对水泥混凝土铺装层1的桥面进行铣刨拉毛，使其表面形成粗糙、凹凸的纹理结构，并将表面浮尘彻底清扫、吹净；
(2)采用全自动沥青洒布车洒布煤油稀释沥青，形成层间界面联结层2，洒布量为0.5～0.6kg/m2，洒布温度不高于70℃；
(3)待层间界面联结层表面微干，采用全自动沥青洒布车洒布橡胶粉改性沥青，形成橡胶粉改性沥青层3，洒布量为1.0～1.3kg/m2，洒布温度为180～190℃；
(4)采用全自动碎石撒布车撒布碎石，形成单粒径碎石层4，碎石覆盖率为70～80％；
(5)胶轮碾压，使碎石与沥青粘结良好，碾压速度要慢，宜采用1.5～2.0km/h；
(6)施工完成后，封闭养生不小于24小时，即可开放交通或进行桥面沥青铺装层5的施工。
实施例2
橡胶粉改性沥青中橡胶粉所占的重量比为25％，细度为40～50目；层间界面联接层为SBR改性乳化沥青；碎石粒径为10～15mm。
施工步骤与实施例1基本相同，不同的是：采用同步碎石封层车同时洒布橡胶粉改性沥青和撒布碎石，其时间间隔为3～6秒；橡胶粉改性沥青洒布量为1.4～1.6kg/m2，洒布温度为180～190℃；SBR改性乳化沥青的洒布量为0.4～0.6kg/m2，洒布温度不低于10℃。
实施例3
施工步骤与实施例2基本相同，不同的是：层间界面联接层为高性能乳化沥青，洒布量为0.4～0.6kg/m2，洒布温度不低于20℃；碎石粒径为10～20mm。
经试验和检测，上述实施例的桥面防水层性能如下：
| 项目 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 试验方法 |
| 抗剪强度MPa(60℃) | 4.83 | 5.14 | 5.48 | 抗剪强度仪 |
| 拉拔强度MPa(40℃) | 4.21 | 4.37 | 4.42 | 拉拔强度仪 |
| 渗水量(ml/min) | 0 | 0 | 0 | 渗水仪 |
| 刹车试验(有无表面破裂、推移或层间脱落) | 无 | 无 | 无 | 7天后用BZZ-100标准汽车以50km/h急刹 |
从上可知，本发明的桥面防水层抗剪强度较高，粘结性及层间结合较好，防水效果明显。
Claims (8)
1.一种橡胶粉改性沥青碎石桥面防水层，设置在桥梁水泥混凝土铺装层与桥面沥青铺装层之间，其特征是所说的桥面防水层从上向下依次由单粒径碎石层、橡胶粉改性沥青层和层间界面联结层组成。
2.根据权利要求1所述的桥面防水层，其特征是所说的橡胶粉改性沥青是将废旧橡胶轮胎进行磨细成粉后加入到基质沥青中而制成的改性沥青。
3.根据权利要求2所述的桥面防水层，其特征是橡胶粉改性沥青中的橡胶粉的细度为30～60目，橡胶粉所占的重量比为10～30％。
4.根据权利要求1、2或3所述的桥面防水层，其特征是橡胶粉改性沥青中的基质沥青采用环烷基道路石油沥青A级，橡胶粉改性沥青洒布量为1.0～2.0kg/m2。
5.根据权利要求4所述的桥面防水层，其特征是上述单粒径碎石层的碎石粒径为：5～10mm、10～15mm或10～20mm中的一种，碎石撒布覆盖率为60～80％。
6.根据权利要求5所述的桥面防水层，其特征是层间界面联结层的材料为：稀释沥青、改性乳化沥青或高性能乳化沥青中的一种，其中，稀释沥青洒布量为0.5～0.8kg/m2；改性乳化沥青洒布量为0.4～0.8kg/m2；高性能乳化沥青洒布量为0.3～0.6kg/m2。
7.根据权利要求1所述的橡胶粉改性沥青碎石桥面防水层的施工方法，其步骤如下：
(1)将水泥混凝土铺装层表面拉毛并清除浮浆；
(2)洒布层间界面联结料，洒布量为0.4～0.8kg/m2；
(3)洒布橡胶粉改性沥青，洒布量为1.0～2.0kg/m2，洒布温度为160～190℃；
(4)撒布单粒径碎石；
(5)胶轮碾压；
(6)养生后即可对施工车辆开放交通或进行桥面沥青铺装层施工。
8.根据权利要求7所述的施工方法，其特征是步骤(3)和步骤(4)同步进行。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20080716 |