您的位置:主页 > 新闻中心 > 行业资讯 >

高速公路桥面防水技术研究及应用

行业资讯 / 2021-03-30 15:33

    随着高速公路的大规模建设和快速发展,桥梁的耐久性问题日益受到人们的关注。特别是桥面冻融破坏、桥梁钢筋腐蚀、碱集料反应、沥青混凝土碳化等问题,使桥面常出现渗水、铺装层剥落、桥面板破碎等问题。研究表明,水的渗入是造成桥面破坏的最直接和最重要的原因之一。
    桥面防水的重要意义在于通过从根本上切断水的来源从而有效的保证桥梁免遭破坏、延长桥梁使用寿命、提高桥梁的耐久性。目前在桥面铺装中设置防水层已成为业内人士的共识。但从实践看,在桥面铺装中设置防水层,只能保护桥梁结构,而对桥面铺装沥青混凝土面层起不到保护作用。因此,如何解决未设置防水层或者已设置防水层的沥青混凝土桥面铺装的渗水问题,已成为我们亟待研究解决的问题。下面结合我们近几年来所做的桥面防水工程,介绍沥青混凝土桥面表面涂刷防水再生材料从而有效的防止桥面渗水的和损坏的预防性养护技术。
    1、桥面渗水的原因及防水处理方案
    2001年,在桥梁日常安全检查的过程中,我们发现桥梁的主要承重结构良好,但部分沥青混凝土桥面铺装出现了水损坏,使多处桥板出现渗水现象。经过跟踪观察和分析研究,沥青混凝土桥面铺装渗水主要有几方面的原因:
    一是沥青混凝土面层密实度不够,达不到完全防水的作用,一些桥梁存在着不同程度的渗漏现象;二是由于桥梁经受车辆重复荷载的震动、冲击、拉伸、剪切、导致桥面沥青混凝土疲劳、微裂和松动,进而使桥面渗水破坏;三是由于沥青混凝土的自然老化、松散、微裂、裂缝、坑槽、唧浆、拥包、泛油等早期病害的出现,水在沥青老化、松散、裂缝等情况下渗入到桥面内形成不同程度的渗漏;四是桥面接缝处原路面破碎修补后渗水系数很大;五是桥面施工过程中,沥青混合料的部分离析造成渗水;六是沥青混凝土桥面铺装微缝造成渗水;
    针对上述问题和原因,为了有效的防止桥面渗水,延长桥梁的使用寿命,结合市场上出现的新的防水材料,提出了防治桥梁渗水的方案,即在沥青混凝土桥面铺装表层涂刷沥青还原剂防水材料,该材料渗透到面层沥青混凝土内,使老化沥青胶质得到还原,弹性得到恢复从而使路面松散和裂缝得到愈合,使沥青混凝土面层形成新的保护层,进而起到防水作用。同时作为桥面铺装的防水材料必须满足以下要求:一是防止沥青老化、恢复沥青的的粘结胶质性能;二有良好的不透水性能;三有良好的耐高、低温性能;四对桥面有广泛的适应性;五是施工简单、快捷,开放交通快,不过多的影响交通。
    2、2002年的防水实验
    依据上述思路,2002年首次选用“TL2000”防水材料在潍河大桥全桥和用“沥再生”防水材料在引黄干渠大桥西端左侧行车道选择了十几平米分别做了防水实验。
    2.1两种材料的特性如下:
    2.1.1“TL2000”是不含溶剂的沥青聚合物液体成分,主要组成是粉状白云石、沥青、苯乙烯和K.P.资料介绍其具有以下四个特点:一能使沥青混凝土有效地防止水和空气的进入;二保护表面,有效地防止紫外线的辐射;三使被氧化的沥青可以再生使用;四涂刷后路面滚动摩擦系数不变或提高,在使用过“TL2000”的沥青混凝土表面上会形成很薄的一个层面,这个层面会强迫再生物进入沥青混凝土,共聚物将会产生,可塑性和弹性就会增强。3.1.2  简单快捷,随时随地:魁道压缝带操作简单,无需设备,裂缝粘贴完毕,即可通车。随时随地,有缝就补,无须等到路面有大量裂缝时才进行处理,即时防止裂缝对道路产生的进一步破坏。对小于10mm的裂缝,可使用压缝带直接修补裂缝,对大于10mm宽的裂缝,需要用沥青沙混合料填实后,才可使用压缝带修补裂缝。
    2.1.2“沥再生”(RejuvaSealTM)是一种沥青再生密封剂。据资料介绍其主要特点:一是抵抗汽油、防水、防化学品侵蚀和抵抗其他损害杂质;二是具有不改变沥青表面结构就能起到密封和再生作用;三是能渗透到沥青表层,变成沥青层整体的一部分,与之共同收缩膨胀,具有较强的温度适应性。四是可使沥青路面表层约15mm厚的沥青的硬化程度和脆性显着降低,从而可增强路面的柔韧性和弹性。
    2.2材料检测结果:
    2.2.1“TL2000”沥青路面强化剂对沥青有改性作用,可以提高老化沥青的针入度。软化点也略有提高,但不影响沥青的延度。
    2.2.2“沥再生”(RejuvaSealTM)能对路面老化沥青起到再生作用,再生后的沥青与老化沥青相比性能有明显改善,延长沥青路面使用寿命,但在使用时必须注意再生密封剂的掺加量,掺加过量会影响沥青路面的使用性能(热稳定性)。
    2.3施工要求:
    2.3.1“TL2000”沥青路面强化剂
    2.3.1.1人工进行涂层施工,施工时需用氯乙烯稀释,所有在路面上工作的设备和装置都不得滴漏任何粘着剂、溶剂、水、燃料、油料或灰尘。
    2.3.1.2施工的路面最佳温度为25℃,当路面温度低于10℃、高于或等于60℃时不得施工。2.3.1.3  如果现场风力过大影响施工的正常进行,也应当停工。
    2.3.1.4雾天、雨天或雨后绝对不得施工。雨后至少应经过24小时晴天晾晒才能施工,或适当延长时间直到能够确定路面完全干燥时再进行施工。
    2.3.2“沥再生(RejuvaSealTM)”
    2.3.1.1施工前的准备:在施工前将桥面表面的尘土和其他杂质清洗干净,并将其吹干;
    2.3.1.2气候条件:路面保持干燥和表面温度为10度以上时才可以组织施工,雨天或雨后不宜施工。
    2.3.1.3病害处理:在路面出现病害迹象或者是裂缝小于5mm时使用才能达到预期的效果,若路面病害比较严重时或者是裂缝大于等于5mm时,需要对路面病害进行处理后,才能涂刷防水材料。
    2.3.1.4操作要点:“沥再生”(RejuvaSealTM )是罐装包装,因运输和存放时间会出现部分沉淀。使用前需搅拌均匀,然后采用人工或使用专门的喷洒设备。
    2.4实际效果:
    根据施工要求,我们于2002年6月份对两座大桥分别进行了施工(人工涂刷施工方法),实验的实际效果如下:
    2.4.1为检验“TL2000”强化剂的使用效果,委托省交通建设检测中心分别在施工后一个月、施工后三个月进行了检测。检测结果表明:桥面涂刷“TL2000”强化剂后形成一个薄膜涂层(厚约0.3mm),其防水效果良好,但摩擦系数和构造深度有明显下降,随着通车时间的延长,三个月后薄膜涂层中富余的沥青被行车轮胎带走,摩擦系数有所上升。但在运行了一年后,即2003年7月在日常巡查过程中发现,桥面沥青混凝土铺装又普遍出现微小裂缝,雨后观察,潍河特大桥又出现透水现象。从材料本身和实际效果看,“TL2000”是一种胶结材料,具有粘结封堵作用和短期的防水效果,但不能渗透还原老化沥青。
    2.4.2桥面涂刷“沥再生”(RejuvaSealTM )后,路面呈现均匀的黝黑覆盖层,并在24小时内稳固。为检验其使用效果,委托省交通检测中心在施工后24h、施工后一个月进行了检测。检测结果表明:“沥再生”(RejuvaSealTM )渗透到表面的纹理中阻止水分下渗,同时构造深度有较小的下降,但摩擦系数基本没有改变。事后,在对该处的日常检查中,没有发现渗水现象。当时看,沥再生防水效果良好,但由于选择面积较小,还不能全面验证效果的真实性。
    3、2003年的防水实验
    2003年,根据2002年实验结果,舍弃“TL2000强化剂”,采用“沥再生(RejuvaSealTM )”对4座大桥进行了防水处理。同时又选择了一种新的沥青再生防水材料 “魁道沥青再生王(CAP*)”分别对“引黄济青干渠大桥和胶莱河大桥”进行了防水实验。“沥再生(RejuvaSealTM )”除采用机械喷洒施工方法外,其他与上同,这里不做详细介绍,重点介绍“魁道沥青再生王”(CAP*)。
    3.1材料特性:
    “魁道沥青再生王”(简称CAP*)是一种含活化物的冷混合沥青还原剂,据资料介绍,它可对老化的沥青路面、桥面进行渗透和粘接,激活老化沥青胶质和恢复其原有活性、粘结性和弹性,使老化沥青路面或桥面形成新的保护层,从而提高了道路的抗疲劳能力和使用功能,同时延长道路或桥面的使用寿命。
    3.2CAP* 的工作过程:
    3.2.1渗透进入到沥青中。
    3.2.2激活老化胶质。
    3.2.3恢复老化胶质弹性。
    3.2.4改善沥青的粘接和内聚力。
    3.2.5使沥青形成一个新的保护膜,沥青混凝土形成新的保护层。
    3.3材料检测结果:
    在施工前,我们委托省交通科学研究所公路检测中心对该材料进行了试验检测,结果显示:“魁道沥青再生王(CAP)”能对老化沥青起到再生作用,再生后的沥青与老化沥青相比性能有明显改善,延长沥青路面使用寿命,但使用时必须注意沥青复原剂的掺加量,掺加过量会影响沥青路面的使用性能(热稳定性)。
    3.4施工要求:
    “魁道沥青再生王”(CAP*)的施工要求与“沥再生”基本相同,其操作要点为:先将路面重点裂缝病害进行预处理,然后再采用人工滚涂施工法对桥面或路面重新进行涂刷,完成后根据路况和天气可铺撒细沙,起防滑和填充作用。
    3.5“魁道沥青再生王”(CAP*)试验效果:
    施工后一个月,我们委托省交通科研所公路检测中心对施工后的桥面进行了检测,结果,使用过“魁道沥青再生王”(CAP*)的桥面微裂缝得到愈合,松散的细粒料重新粘结,路面形成黑色保护层,达到封水效果。根据现场试验表明,“魁道沥青复原剂CAP”能起到将路面密封从而防止水分下渗的作用。使用魁道沥青再生王后,CAP渗透到表面的纹理中,阻止了水分的下渗,同时构造深度和摩擦系数有较小的下降。通车7个月后我们对魁道再生王CAP防水材料处理路段进行了检测,同时在雨后也进行了相应的观测,情况如下:
    3.5.1摩擦系数与施工刚结束时比有所提高;
    3.5.2构造深度大部分略有摔减;
    3.5.3桥面连续缝渗水系数:“魁道沥青再生王”(CAP*)桥面连续缝处渗水系数为0;但“沥再生”在“泽河大桥”连续缝修补处的渗水系数为64,相当于新铺路面的渗水系数。
    3.5.4雨后观察。CAP起到完全防水效果,没有出现连续缝渗水现象;沥再生做的桥梁有三处轻度渗水。
    根据所做的桥面防水试验及检测结果,我们认为,两种防水材料均能起到防水效果,略有差别,从表面观感和耐久性上看,“魁道沥青复原剂CAP”效果可能优于“沥再生”。
    4、2004年的桥面防水工程
    众所周知,桥面病害是比较典型的病害,如果预防不及时,它不仅影响行车舒适性,而且使桥梁结构得不到很好的保护,进而缩短桥梁的使用寿命。为了加强桥梁的预防性养护,确保桥梁使用寿命和道路的安全畅通,2004年在2003年试验的基础上根据两种防水材料的防水效果的不同,确定使用“魁道沥青再生王CAP”处理渗水比较严重且数量较多的平度段桥面;用“沥再生”处理渗水相对较轻且量少一点的坊子段桥面,同时要求“沥再生”增加用量(由2003年的5.5平米/公斤,增加为4平米/公斤)。并于2004年7月~9月 先后施工。施工后,从检测和观察的处理的效果看,“魁道沥青再生王CAP”处理过的桥面效果明显,无任何渗水现象,而且表现如新(且2003年处理的效果也一直很好);而“沥再生”2004年处理过的桥面,雨后雪后在原渗水位置又出现多处渗水现象。目前,施工单位两次到现场观察,查找渗水原因。
    5、结论
    通过3年的防水试验和桥面防水处理,一方面使潍莱高速公路的桥梁较早的得到了预防性的养护,效果良好,潍莱路的所有桥梁完好,没有出现一座因水损坏而出现的桥面损坏。另一方面,为处理桥面防水摸索和积累了以下经验。
    5.1桥面在通车2~3年后进行预防性养护-做桥面防水处理是保护桥面和桥梁结构物完好、延长其使用寿命的重要手段,能使桥面保持完好,桥梁结构受到保护;
    5.2具有沥青还原作用的防水材料,“魁道沥青再生王”效果最好,既具有再生作用,又具有防水作用,与沥青路面的相融性较好。“沥再生”(RejuvaSealTM )稳定性不够,还需要进一步试验研究和验证。
    5.3防水材料的用量和施工方法是保证防水效果的的关键因素,材料的用量应严格控制,用量少防水效果差,用量过大宜使桥面失去高温稳定性。
    5.4路面出现微裂、松散、透水、轻微唧浆等病害迹象时,可以采用同样的方法进行预防性处理。

63K