CN106884364A - 一种快速施工的水泥混凝土桥面防水粘结层及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速施工的水泥混凝土桥面防水粘结层及其施工方法，属于道路施工技术领域。本发明是将“基层处理剂+胎体增强纤维+复合改性橡胶沥青+单粒径预拌沥青碎石”组成水泥混凝土桥面防水粘结层，采用“基层处理剂和胎体增强纤维同步施工撒布+复合改性橡胶沥青和单粒径预拌沥青碎石同步施工撒布+胶轮碾压成型”的机械层铺法进行施工。该发明将快速破乳固化成型改性乳化沥青基层处理剂、复合改性橡胶沥青与层铺法机械施工有机结合，可实现2小时内完成3000平方米以内桥面防水粘结层的施工，达到了桥面防水粘结层机械化快速施工的效果，解决了城市水泥混凝土桥面防水粘结层维修养护快速施工开放交通的问题。

Description

一种快速施工的水泥混凝土桥面防水粘结层及其施工方法

技术领域

本发明涉及水泥混凝土桥面铺装防水体系，特别适用于水泥混凝土桥面大修养护快速开放交通的施工，也适用于新建水泥混凝土桥面防水粘结层的施工。

背景技术

桥梁是道路交通的重要组成部分，尤其是大城市道路交通，桥梁占比更大。现在城市道路桥梁结构主要有钢筋混凝土结构和钢结构两种形式，在我国绝大多数的桥梁结构为钢筋混凝土结构形式，桥面也是水泥混凝土桥面为主。目前，随使用年限增多，桥梁桥面铺装层及桥梁结构自身在使用过程呈现出不同的病害形式，主要有滑移、拥胞、坑槽等铺装层病害及混凝土桥面板的冻融裂缝和钢筋锈蚀等病害。造成这些病害的原因是多方面的、综合性的，位于桥梁桥面和沥青混凝土铺装层之间的防水粘结层的破坏是导致这些病害重要原因之一。

目前，国内外常用的防水粘结层主要是卷材类和涂料类两种。由于卷材类防水粘结材料要求防水粘结层与桥面找平层之间、防水粘结层与防水粘结层搭接部位之间粘结紧密，以防行车作用使路面产生移动造成破坏，加之桥面边角部位较多，给现场施工及质量控制带来一定困难；另外，其对桥面的平整度要求较高，在城市桥梁路面大修工程中对旧路面的铣刨和桥面的处理要求比较苛刻，这些因素都要求较长的施工时间，限制了其使用范围。涂料类防水材料的铺装工艺较之卷材类更为复杂，且由于环保要求的日益提高，溶剂型防水涂料的应用受到了限制，目前普遍采用水基型防水涂料，这类防水涂料固化成型时间较长，一般需要4h以上。另外，这两类材料所用的基层处理剂的干燥实干时间较长，需要至少24h。

目前，我国城市道路桥梁已进入养护维修期，并且养护维修的任务越来越重，有相当一部分要更换防水粘结层。而现阶段，桥面防水粘结层采用的防水卷材或防水涂料需要的施工周期较长，至少24h，再加防水粘结层上面沥青混凝土层的施工，时间更长。而城市道路桥梁大修，一般在夜间施工，施工时间短，且每天的作业量大。例如北京市城区道路桥梁大修一般在0:00封路、5:00开放交通，且每天作业量大，平均3000平方米左右，除了要进行防水粘结层施工，还要进行沥青混凝土的铺装，预留给防水粘结层的施工时间不足3小时，这要求必须采取快速施工方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速施工的水泥混凝土桥面防水粘结层，可以缓解城市道路施工封堵带来的交通压力，提高施工效率，具有明显的社会经济效益。

同时本发明还提供该防水粘结层的施工方法。

本发明是将“基层处理剂+胎体增强纤维+复合改性橡胶沥青+单粒径预拌沥青碎石”组成水泥混凝土桥面防水粘结层，采用“基层处理剂和胎体增强纤维同步施工撒布+复合改性橡胶沥青和单粒径预拌沥青碎石同步施工撒布+胶轮碾压成型”的机械层铺法进行施工。该发明将快速破乳固化成型改性乳化沥青基层处理剂、复合改性橡胶沥青与层铺法机械施工有机结合，可实现2小时内完成3000平方米以内桥面防水粘结层的施工，达到了桥面防水粘结层机械化快速施工的效果，解决了城市水泥混凝土桥面防水粘结层维修养护快速施工开放交通的问题。

一种快速施工的水泥混凝土桥面防水粘结层，从下至上由下列各结构层组成：改性乳化沥青层、胎体增强纤维层、复合改性橡胶沥青层和单粒径预拌沥青碎石层，所述改性乳化沥青撒布量为0.5kg/m²～1.0kg/m²，胎体增强纤维撒布量为120g/m²～300g/m²，复合改性橡胶沥青洒布量为2.2kg/m²～3.0kg/m²，单粒径预拌沥青碎石覆盖率在70％～90％；其中：

改性乳化沥青组成为：

55％～65％的改性沥青，1.0％～4.0％的沥青乳化剂，0～0.5％的助剂，0.5％～10％的浓度为40～60％的聚合物胶乳，0.6％～1.8％的pH值调节剂，其余为水；所述的改性沥青质量百分比组成为：50％～80％的重交道路沥青，针入度为6.0mm～10.0mm；20％～40％的脱油沥青，软化点大于100℃；0～10％的C₅或C₉石油树脂；

复合改性橡胶沥青组成为：

65％～85％的沥青，15％～25％的废轮胎胶粉，0.5％～5％的改性剂，0～6％芳烃抽出油；所述的改性剂为苯乙烯丁二烯嵌段共聚物、聚乙烯、聚丙烯、石油树脂、多聚磷酸中的两种或两种以上，其中石油树脂为C₅或C₉石油树脂；

单粒径预拌沥青碎石组成为：99.3％～99.8％的单粒径碎石和0.2％～0.7％的沥青。

所述的沥青乳化剂为阳离子胺类快裂乳化剂；所述的助剂为铵盐、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺中的一种或多种。

所述的聚合物胶乳为丁苯胶乳、氯丁胶乳、丙烯酸胶乳中的一种或两种。

pH值调节剂为盐酸、硫酸或磷酸中的一种。

所述胎体增强纤维为玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚乙烯醇纤维、木质素纤维中的一种。

所述复合改性橡胶沥青中的沥青为重交道路石油沥青，针入度为6.0mm～10.0mm。

所述的废轮胎来源为子午胎或斜交胎，胶粉目数为30目～100目。

所述的单粒径预拌沥青碎石中的沥青为重交道路石油沥青，针入度为4.0mm～13.0mm。

所述的单粒径碎石采用石灰岩或玄武岩，颗粒大小为4.75mm～9.5mm或9.5mm～13.2mm。

本发明所述的水泥混凝土桥面防水粘结层快速施工方法，包括以下几个步骤：

(1)制备改性乳化沥青，洒布，撒布量为0.5kg/m²～1.0kg/m²，改性乳化沥青的洒布温度为60℃～90℃；

(2)撒布胎体增强纤维，撒布量为120g/m²～300g/m²，纤维长度为1.5cm～6cm；

(3)制备复合改性橡胶沥青，洒布，待改性乳化沥青和胎体增强纤维施工后0.5小时～1.0小时、改性乳化沥青破乳固化成型后即可进行，洒布量为2.2kg/m²～3.0kg/m²，撒布温度为180℃～210℃；

(4)撒布单粒径预拌沥青碎石，覆盖率在70％～90％，撒布温度不小于150℃；

(5)胶轮压路机碾压成型。

所述改性乳化沥青的制备方法，包括下述步骤：

(A)将所述的助剂用水溶解稀释得到溶解稀释后的助剂；

(B)将水加热，然后加入沥青乳化剂、溶解稀释后的助剂、聚合物胶乳和pH调节剂制备成皂液，皂液pH值调到2.0～3.5，皂液的温度控制在50℃～65℃；

(C)将改性沥青温度加热控制在150℃～180℃；

(D)将所述皂液和所述改性沥青按一定的配比同时通过胶体磨剪切研磨即得所述改性乳化沥青。

所述复合改性橡胶沥青制备方法为：将沥青加热至190℃，然后加入废轮胎胶粉和苯乙烯丁二烯嵌段共聚物搅拌10min，过胶体磨研磨，然后进行溶胀，溶胀温度190℃，溶胀时间2h～3h，然后加入多聚磷酸搅拌发育0.5h～1.5h，得到复合改性橡胶沥青。

上述步骤(1)和步骤(2)采用改性乳化沥青和胎体增强纤维同步撒布车进行同步施工。

步骤(3)和步骤(4)采用复合改性橡胶沥青和单粒径预拌沥青碎石同步洒布车进行同步施工。

在步骤(1)施工之前要确保基层混凝土表面干净、干燥、平整，无水泥浮浆、杂物、油类物质、有机质物质，基层水泥混凝土表面的粗糙度应为0.5mm～1.0mm，基层水泥混凝土的含水率应小于10％。

步骤(5)之后即可进行桥面沥青混凝土铺装层施工。

本发明是将“基层处理剂+胎体增强纤维+复合改性橡胶沥青+单粒径预拌沥青碎石”组成水泥混凝土桥面防水粘结层，该发明将快速破乳固化成型改性乳化沥青基层处理剂、复合改性橡胶沥青与层铺法机械施工有机结合，可实现2小时内完成3000平方米以内桥面防水粘结层的施工，达到了桥面防水粘结层机械化快速施工的效果，解决了城市水泥混凝土桥面防水粘结层维修养护快速施工开放交通的问题。

本发明提供的改性乳化沥青具有体积平均粒径小，不大于5μm，储存稳定性好，软化点高，粘结强度大的特点；而且，该改性乳化沥青破乳固化成型速度快，喷洒在30℃的水泥混凝土表面，完全破乳并固化成型的时间不大于30min。

本发明提供的复合改性橡胶沥青具有软化点高，低温抗裂性好，粘结强度大，抗剪切能力强，防水效果好的特点。

本发明的有益效果包括：(1)施工速度快，可以实现2小时内完成3000平方米以内的桥面防水粘结层的施工，满足了城市桥梁养护施工快速开放交通的要求；(2)改性乳化沥青和复合改性橡胶沥青均为沥青基产品，二者相容性好，有利于整体结构形成，增加了层间粘结和防水效果；(3)便于机械化施工，工艺简单，提高了施工效率，减少了人力成本，社会经济效益明显。

附图说明

图1快速施工水泥混凝土桥面防水粘结层组成结构示意图

1-沥青混凝土铺装层；2-单粒径预拌沥青碎石层；3-复合改性橡胶沥青层；4-胎体增强纤维层；5-改性乳化沥青层；6-水泥混凝土桥面，

其中图中2、3、4、5组成快速施工水泥混凝土桥面防水粘结层

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的防水粘结层改性乳化沥青和复合改性橡胶沥青制备方法、胎体增强纤维和预拌沥青碎石做了说明，并对其施工方法做了介绍。

实施例1

(一)制备改性乳化沥青

首先制备改性沥青，选取AH-70沥青，针入度为6.8mm，软化点为47℃；脱油沥青软化点为133℃；C₅石油树脂，软化点为101℃。

将上述材料按质量百分比称取：63％的AH-70沥青，35％的脱油沥青，2％的C₅石油树脂。将AH-70沥青加热至165℃，边搅拌边加入脱油沥青，连续搅拌2h，使脱油沥青完全溶解，然后保持165℃，搅拌下加入C₅石油树脂，保持该材料基本在165℃，以备用。

采用如下原料制备改性乳化沥青：上述改性沥青，沥青乳化剂，助剂为羟乙基纤维素(2％溶液粘度为1500mPa·s)，浓度为60％的聚合物胶乳为丁苯胶乳，pH值调节剂为盐酸，上述组分的质量百分比如表1所示。

具体制备方法包括下列步骤：

①将上述改性沥青加热至165℃备用；

②将上述助剂溶于冷水中按1:50比例稀释，备用；

③按上述质量比将沥青乳化剂、溶解稀释后的助剂以及聚合物胶乳溶于60℃水中，配成皂液，并用工业盐酸调pH值至2.4左右。

④将计量好的改性沥青和皂液同时泵送进胶体磨进行乳化，得到改性乳化沥青。

(二)制备复合改性橡胶沥青

按表2百分比组成称取原料。

制备工艺：将基质沥青加热至190℃，然后加入40目胶粉和苯乙烯丁二烯嵌段共聚物搅拌10min，过胶体磨研磨，然后进行溶胀，溶胀温度190℃，溶胀时间3h，然后加入多聚磷酸搅拌发育0.5h，得到复合改性橡胶沥青。

实施例2

(一)制备改性乳化沥青

首先制备改性沥青，选取AH-70沥青，针入度为6.8mm，软化点为47℃；脱油沥青软化点为133℃；C₉石油树脂。

将上述材料按质量百分比称取：70％的AH-70沥青，25％的脱油沥青，5％的C₉石油树脂。将AH-70沥青加热至165℃，边搅拌边加入脱油沥青，连续搅拌2h，使脱油沥青完全溶解，然后保持165℃，搅拌下加入C₅石油树脂，保持该材料基本在165℃，以备用。

采用如下原料制备改性乳化沥青：上述改性沥青；沥青乳化剂；助剂为羟乙基纤维素(2％溶液粘度为1500mPa·s)，聚合物胶乳为50％氯丁胶乳，胶乳pH值调节剂为盐酸，上述组分的质量百分比如表1所示。

改性乳化沥青制备方法同实施例1。

(二)制备复合改性橡胶沥青

按表2百分比组成称取原料。

制备工艺：将基质沥青加热至190℃，然后加入40目胶粉和苯乙烯丁二烯嵌段共聚物搅拌10min，过胶体磨研磨，然后进行溶胀，溶胀温度190℃，溶胀时间2h，然后加入PPA搅拌发育1.5h，得到复合改性橡胶沥青。

实施例3

(一)制备改性乳化沥青

首先制备改性沥青，选取AH-70沥青，针入度为6.8mm，软化点为47℃；脱油沥青软化点为133℃；C₅石油树脂，软化点为101℃。

将上述材料按质量百分比称取：69％的AH-70沥青，30％的脱油沥青，1％的C₅石油树脂。将AH-70沥青加热至165℃，边搅拌边加入脱油沥青，连续搅拌2h，使脱油沥青完全溶解，然后保持165℃，搅拌下加入C₅石油树脂，保持该材料基本在165℃，以备用。

采用如下原料制备改性乳化沥青：上述改性沥青；沥青乳化剂；助剂为羧甲基纤维素(2％水溶液)，聚合物胶乳为60％丁苯胶乳，pH值调节剂为盐酸，上述组分的质量百分比如表1所示。

改性乳化沥青制备方法同实施例1。

(二)复合改性橡胶沥青制备

按表2百分比组成称取原料。

制备工艺：将基质沥青加热至190℃，然后加入40目胶粉和苯乙烯丁二烯嵌段共聚物搅拌10min，过胶体磨研磨，然后进行溶胀，溶胀温度190℃，溶胀时间2h，然后加入PPA搅拌发育1h，得到复合改性橡胶沥青。

(三)施工方法：

(1)在处理干燥、洁净的水泥混凝土桥面上进行施工。采用专用改性乳化沥青和胎体增强纤维同步施工车均匀撒布改性乳化沥青和纤维，改性乳化沥青撒布量为0.6kg/m²，胎体增强纤维撒布量为120g/m²。施工温度为30℃，破乳固化成型时间22min。

(2)待改性乳化沥青破乳固化成型后，采用复合改性橡胶沥青和单粒径预拌沥青碎石同步施工车均匀撒布复合改性橡胶沥青和单粒径预拌沥青碎石，复合改性橡胶沥青撒布量为2.6kg/m²。

(3)采用胶轮压路机碾压两遍成型。

分别将实施例1和实施例2制备得到的防水粘结层材料进行室内性能试验，测试结果见表3。实施例3进行了现场施工，施工温度为22.7℃，施工面积为3500m²，从改性乳化沥青和胎体增强纤维开始施工至胶轮压路机碾压成型共用时2h，现场检测结果见表3。其中，拉拔强度和抗剪强度试验依据CJJ 139-2010进行检测，不透水性依据GB/T 16777-2008进行检测，抗硌破性依据DB11/T 380-2006进行检测。

表1改性乳化沥青质量百分比组成

表2复合改性橡胶沥青质量百分比组成

表3水泥混凝土桥面防水粘结层体系性能

注：“-”表示现场没有进行检测。

Claims (16)

1.一种快速施工的水泥混凝土桥面防水粘结层，从下至上由下列各结构层组成：改性乳化沥青层、胎体增强纤维层、复合改性橡胶沥青层和单粒径预拌沥青碎石层，所述改性乳化沥青撒布量为0.5kg/m²～1.0kg/m²，胎体增强纤维撒布量为120g/m²～300g/m²，复合改性橡胶沥青洒布量为2.2kg/m²～3.0kg/m²，单粒径预拌沥青碎石覆盖率在70％～90％；其中：

改性乳化沥青组成为：

55％～65％的改性沥青，1.0％～4.0％的沥青乳化剂，0～0.5％的助剂，0.5％～10％的浓度为40～60％的聚合物胶乳，0.6％～1.8％的pH值调节剂，其余为水；所述的改性沥青质量百分比组成为：50％～80％的重交道路沥青，针入度为6.0mm～10.0mm；20％～40％的脱油沥青，软化点大于100℃；0～10％的C₅或C₉石油树脂；

复合改性橡胶沥青组成为：

65％～85％的沥青，15％～25％的废轮胎胶粉，0.5％～5％的改性剂，0～6％芳烃抽出油；所述的改性剂为苯乙烯丁二烯嵌段共聚物、聚乙烯、聚丙烯、石油树脂、多聚磷酸中的两种或两种以上，其中石油树脂为C₅或C₉石油树脂；

单粒径预拌沥青碎石组成为：99.3％～99.8％的单粒径碎石和0.2％～0.7％的沥青。

2.根据权利要求1所述的防水粘结层，所述的沥青乳化剂为阳离子胺类快裂乳化剂；所述的助剂为铵盐、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的防水粘结层，所述的聚合物胶乳为丁苯胶乳、氯丁胶乳、丙烯酸胶乳中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的防水粘结层，pH值调节剂为盐酸、硫酸或磷酸中的一种。

5.根据权利要求1所述的防水粘结层，所述胎体增强纤维为玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚乙烯醇纤维、木质素纤维中的一种。

6.根据权利要求1所述的防水粘结层，所述复合改性橡胶沥青中的沥青为重交道路石油沥青，针入度为6.0mm～10.0mm。

7.根据权利要求1所述的防水粘结层，所述的废轮胎来源为子午胎或斜交胎，胶粉目数为30目～100目。

8.根据权利要求1所述的防水粘结层，所述的单粒径预拌沥青碎石中的沥青为重交道路石油沥青，针入度为4.0mm～13.0mm。

9.根据权利要求1所述的防水粘结层，所述的单粒径碎石采用石灰岩或玄武岩，颗粒大小为4.75mm～9.5mm或9.5mm～13.2mm。

10.根据权利要求1－9任一防水粘结层的快速施工方法，包括以下几个步骤：

(1)制备改性乳化沥青，洒布，撒布量为0.5kg/m²～1.0kg/m²，改性乳化沥青的洒布温度为60℃～90℃；

(2)撒布胎体增强纤维，撒布量为120g/m²～300g/m²，纤维长度为1.5cm～6cm；

(3)制备复合改性橡胶沥青，洒布，待改性乳化沥青和胎体增强纤维施工后0.5小时～1.0小时、改性乳化沥青层破乳固化成型后即可进行，洒布量为2.2kg/m²～3.0kg/m²，撒布温度为180℃～210℃；

(4)撒布单粒径预拌沥青碎石，预拌沥青碎石覆盖率在70％～90％，撒布温度不小于150℃；

(5)胶轮压路机碾压成型。

11.根据权利要求10所述的施工方法，所述改性乳化沥青的制备方法，包括下述步骤：

(A)将所述的助剂用水溶解稀释得到溶解稀释后的助剂；

(B)将水加热，然后加入沥青乳化剂、溶解稀释后的助剂、聚合物胶乳和pH调节剂制备成皂液，皂液pH值调到2.0～3.5，皂液的温度控制在50℃～65℃；

(C)将改性沥青温度加热控制在150℃～180℃；

(D)将所述皂液和所述改性沥青按一定的配比同时通过胶体磨剪切研磨即得所述改性乳化沥青。

12.根据权利要求10所述的施工方法，所述复合改性橡胶沥青制备方法为：将沥青加热至190℃，然后加入废轮胎胶粉和苯乙烯丁二烯嵌段共聚物搅拌10min，过胶体磨研磨，然后进行溶胀，溶胀温度190℃，溶胀时间2h～3h，然后加入多聚磷酸搅拌发育0.5h～1.5h，得到复合改性橡胶沥青。

13.根据权利要求10所述的施工方法，步骤(1)和步骤(2)采用改性乳化沥青和胎体增强纤维同步撒布车进行同步施工。

14.根据权利要求10所述的施工方法，步骤(3)和步骤(4)采用复合改性橡胶沥青和单粒径预拌沥青碎石同步洒布车进行同步施工。

15.根据权利要求10所述的施工方法，在步骤(1)施工之前要确保基层混凝土表面干净、干燥、平整，无水泥浮浆、杂物、油类物质、有机质物质，基层水泥混凝土表面的粗糙度应为0.5mm～1.0mm，基层水泥混凝土的含水率应小于10％。

16.根据权利要求10所述的施工方法，步骤(5)之后即可进行桥面沥青混凝土铺装层施工。