劉義虎 高 博 賀淑龍

1 概述

隧道路面防水粘結(jié)層作為瀝青材料面層和水泥混凝土襯砌層之間的過渡層，它不僅通過粘結(jié)作用把瀝青鋪裝面層和水泥混凝土襯砌層聯(lián)結(jié)在一起，使其共同承受行車荷載，協(xié)同工作，同時(shí)它也作為一個(gè)應(yīng)力、應(yīng)變過渡層，可以降低分散部分應(yīng)力集中，可有效防止由于瀝青鋪裝與水泥混凝土襯砌層間粘附力過小而造成瀝青鋪裝層推移、壅包。

另外，這層材料還具有防水效果，能夠防止隧道底部水泥混凝土襯砌的毛細(xì)水滲透到隧道鋪裝結(jié)構(gòu)造成的破壞，因此常被稱為防水粘結(jié)層，防水粘結(jié)層是保證隧道路面鋪裝整體具備良好的使用性能和耐久性能的關(guān)鍵，已得到了廣泛的運(yùn)用和研究。

目前隧道路面常用防水粘結(jié)層有:熱融瀝青、溶劑粘結(jié)劑、稀漿封層、水性瀝青基材料、乳化瀝青、環(huán)氧樹脂、防水卷材等，本文選擇了其中較常用的四種:熱融瀝青、溶劑粘結(jié)劑、稀漿封層、水性瀝青基材料，對(duì)比其力學(xué)性能和不同濕度環(huán)境下對(duì)防水粘結(jié)層力學(xué)性能的影響，為實(shí)際工程提供參考。

2 常用防水粘結(jié)層介紹

1)防水材料一:熱融瀝青(撒碎石)。

熱融瀝青具有良好的隨從變形性能以及愈合能力，在使用過程中，始終能保持與瀝青混凝土的粘結(jié)效果和完整性。熱融瀝青灑布后通常在表面撒布預(yù)拌碎石，再鋪筑鋪裝下層，具有較好的整體防水效果和抗剪強(qiáng)度。

采用熱融瀝青(撒碎石)，防水層材料的變性能力好，不易開裂，抗?jié)B性能一般，建設(shè)成本比較低;缺點(diǎn)是熱融瀝青流動(dòng)性較弱，施工性能不是很好，其密水性和與混凝土板的結(jié)合力較弱。

2)防水材料二:水性瀝青基防水材料。

水性瀝青基防水材料是道橋?qū)Ｓ梅浪牧稀Ｔ撏苛喜缓軇?，具有?yōu)異的耐熱性、粘結(jié)性和抗剪性能，同時(shí)具有與石油瀝青制品良好的親和性，防水性能持久可靠。

水性瀝青基防水材料是水性材料，可以在有水分存在的位置形成很好的粘結(jié)效果，特別適宜用于隧道路面等含水位置。

3)防水材料三:溶劑型粘結(jié)劑。

GS溶劑型粘結(jié)劑是一種新型橋面專用防水材料，其是將瀝青與多種高分子樹脂及助劑經(jīng)特殊工藝溶解于特定的溶劑中而形成的一種單組分溶劑型防水粘結(jié)劑，除具有優(yōu)異的防水性能外，還可有效地處理混凝土板或鋼板與瀝青混凝土之間的層間粘結(jié)問題，粘結(jié)強(qiáng)度可靠。

防水材料三的粘結(jié)性能優(yōu)良，抗?jié)B透性能優(yōu)良，施工簡便，但價(jià)格稍貴，在隧道不通風(fēng)的環(huán)境下施工，要注意通風(fēng)，確保溶劑揮發(fā)。

4)防水材料四:稀漿封層。

稀漿封層技術(shù)是以級(jí)配碎石材料為骨料，以滿足技術(shù)要求的乳化瀝青或改性乳化瀝青材料為結(jié)合料，加入適量的水、填料和必要的外加劑于專用稀漿封層機(jī)具內(nèi)，在行駛過程中按設(shè)計(jì)比例配制成具有一定技術(shù)性能的稀漿混合料，經(jīng)破乳、凝結(jié)、固化三個(gè)階段后稀漿混合料形成滿足功能要求的封層。

通常隧道內(nèi)部濕度大，而稀漿封層可用于濕度較大的環(huán)境。另外，稀漿封層還可以填充和治愈基面裂縫，提高隧道路面的密實(shí)性和抗水能力，缺點(diǎn)是其粘結(jié)效果不是很好。

隧道內(nèi)是一個(gè)相對(duì)封閉、空間狹小的管狀環(huán)境。隧道內(nèi)沒有隧道外的日曬雨淋等氣候變化，空氣濕度大，環(huán)境比較潮濕?？諝獾臐穸葘?duì)于路面材料的性能有一定的影響，隧道內(nèi)潮濕的環(huán)境導(dǎo)致隧道水泥混凝土路面表面的濕度大于一般路面，這種潮濕的基面必然影響隧道路面鋪裝層間粘結(jié)效果。因此，本文分析了水泥混凝土表面濕度對(duì)防水粘結(jié)層使用性能的影響。

3 試驗(yàn)及結(jié)果分析

3.1 試驗(yàn)方法

選擇熱融高彈瀝青、水性瀝青基防水材料、溶劑型粘結(jié)劑、稀漿封層四種粘結(jié)層材料，通過15℃下拉拔試驗(yàn)來研究不同濕度對(duì)各種防水層材料的粘結(jié)效果的影響。本研究采用MOIST 200微波濕度測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行濕度測(cè)量。

試件成型步驟如下:

先對(duì)水泥混凝土板噴砂處理，形成干燥、潔凈、粗糙的界面;將水泥混凝土板放在濕度養(yǎng)護(hù)箱里養(yǎng)護(hù)，通過調(diào)整不同的濕度養(yǎng)護(hù)條件，養(yǎng)護(hù)出具有不同濕度的水泥混凝土試件;測(cè)量養(yǎng)護(hù)后水泥混凝土塊表面的準(zhǔn)確濕度，然后迅速在水泥混凝土塊上成型防水粘結(jié)層，并按要求養(yǎng)生;在其上成型AC20瀝青混合料;采用鉆芯機(jī)鉆芯，自然環(huán)境下風(fēng)干;將拉頭底部涂布一層環(huán)氧樹脂，并粘附在其中一個(gè)需測(cè)試試件的底面上，待環(huán)氧樹脂完全固化后，進(jìn)行試驗(yàn)。

四種防水材料在試驗(yàn)中的用量見表1。

試驗(yàn)溫度控制在15℃，采用萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉拔測(cè)試，拉伸速率為10 mm/min。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

在干燥試件上成型防水層和瀝青混合料，進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 防水粘結(jié)層材料用量

表2 粘結(jié)強(qiáng)度(組合結(jié)構(gòu))試驗(yàn)結(jié)果

從組合結(jié)構(gòu)試件的粘結(jié)強(qiáng)度的大小來比較為:防水結(jié)構(gòu)三＞防水結(jié)構(gòu)二＞防水結(jié)構(gòu)四＞防水結(jié)構(gòu)一，防水結(jié)構(gòu)三粘結(jié)強(qiáng)度最高，具有相當(dāng)好的粘結(jié)效果。

不同濕度下，防水層粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表3。防水粘結(jié)層粘結(jié)強(qiáng)度受濕度影響變化規(guī)律圖見圖1。

表3 不同濕度粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

由表3和圖1可以看出，水性瀝青基防水材料和溶劑型粘結(jié)劑的粘結(jié)強(qiáng)度受基面濕度大小影響不明顯，熱融瀝青材料與稀漿封層的粘結(jié)強(qiáng)度隨基面濕度的減小而增大，而且從破壞界面可以看出，水性瀝青基防水材料和溶劑型粘結(jié)劑與混凝土板的層間界面粘結(jié)效果基本未受基面濕度大小變化的影響，熱融瀝青材料與稀漿封層材料層間界面粘結(jié)效果隨濕度的減小而提高。這主要是因?yàn)樗詾r青基防水材料和溶劑型粘結(jié)劑滲透性較強(qiáng)，其噴涂到水泥混凝土板上后，就迅速滲透到水泥混凝土表層的微孔中并完成固化，形成了與水泥混凝土相互貫穿的致密結(jié)構(gòu)，也就是說其粘結(jié)強(qiáng)度形成的過程是貫穿、與混凝土固結(jié)，再形成強(qiáng)度，而熱融瀝青與稀漿封層對(duì)水泥混凝土的滲透性較弱，所以當(dāng)混凝土表面有水存在的情況下，其與混凝土的界面粘結(jié)效果就會(huì)受影響，粘結(jié)強(qiáng)度就會(huì)降低。

4 結(jié)語

熱融瀝青、溶劑粘結(jié)劑、稀漿封層、水性瀝青基材料四種防水粘結(jié)材料的粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)表明，水性瀝青基材料和溶劑型粘結(jié)劑與上下界面的粘結(jié)效果較好，明顯優(yōu)于熱融瀝青和稀漿封層。研究混凝土板表面濕度對(duì)四種防水粘結(jié)材料的粘結(jié)性能的影響，發(fā)現(xiàn)水性瀝青基防水材料、溶劑型粘結(jié)劑的粘結(jié)強(qiáng)度受混凝土板表面濕度的影響不大;而熱融瀝青和稀漿封層間粘結(jié)強(qiáng)度受水泥混凝土板基面濕度影響較大。

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