橡膠粉改性瀝青碎石橋面防水層及其施工方法

2023-05-21 15:18:01

專利名稱：：橡膠粉改性瀝青碎石橋面防水層及其施工方法
技術領域：
：本發明涉及公路橋梁橋面的防水處理，特別是一種橡膠粉改性瀝青碎石橋面防水層及其施工方法。
背景技術：
：近年來，在公路橋梁水泥混凝土鋪裝層上鋪築瀝青混凝土面層已成為我國高等級公路橋梁路面結構設計的主流，橋面瀝青鋪裝層直接經受車輛重複荷載、溫度和氣候變化等因素的影響。由於對橋面瀝青鋪裝處理沒有引起足夠重視，導致一些公路橋梁在建成通車後不久便出現了早期損壞，不僅影響橋梁美觀，而且嚴重影響了行車安全和橋梁的使用壽命，同時還造成了重大的經濟損失，並加大了橋梁後期養護維修的難度。橋面瀝青鋪裝層的早期損壞形式一般可分為三種情況。第一，橋面瀝青鋪裝層自身由於材料、結構、設計和施工質量控制不當等因素的影響，使瀝青鋪裝層的高溫穩定性、抗低溫開裂等性能較差，造成瀝青鋪裝層出現車轍、開裂等早期損壞；第二，由於瀝青鋪裝層與水泥混凝土鋪裝層層間粘結力差，抗剪切能力較弱，在汽車動荷載作用下發生剪切破壞，進而產生瀝青鋪裝層起皮、推移、擁包等破壞；第三是由於橋面防水功能較差，一方面由於瀝青鋪裝層密水性不夠，若橋面防水層遭受破壞後，每逢下雨(雪)或橋面出現積水時，水很容易滲到瀝青鋪裝層中或與水泥混凝土鋪裝層的界面之間，又不能及時排除，在行車動載及溫度變化下產生水損害，從而出現坑槽、唧槳、反白、剝落和鬆散等病害。另一方面由於橋面防水層破壞後，滲水引起的水泥混凝土橋梁發生結構破壞，如水泥混凝土內鹼環境破壞(表面鹽霜)、鋼筋腐蝕、鹼集料反應、凍融破壞和水泥混凝土炭化等現象，嚴重影響了橋梁結構強度和耐久性，極大縮短了橋梁使用壽命。綜上所述，造成以上病害的原因很多，其中橋面防水層質量好壞與否是重要影響因素之一。橋面防水層是橋面瀝青鋪裝的重要組成部分，我國對橋面防水層缺乏系統的研究，加之經驗不足，造成無論在設計或施工上都存在相當的盲目性。隨著我國高等級公路建設的快速發展，公路橋梁比例也越來越大，特別是山區高速公路，橋梁比例顯得更為突出，橋面防水層設計的是否合理、質量是否得到保證，直接關係到整個工程項目的建設質量。同時，我國早期修建大量公路橋梁未設置橋面防水層或今後急需進行養護維修的橋梁也面臨著嚴峻挑戰。目前，我國現有橋面防水材料可分巻材類、柔性塗膜類、乳化瀝青稀漿封層和SBS熱改性瀝青四大類①巻材類橋面防水層的防水效果雖好，但是對基層要求高，施工搭接縫多、抗剪能力差、層間粘結差；②柔性塗膜類橋面防水層雖然具有抗剪強度高、層間粘結好的特點，但是其施工均勻性難以控制，抗硌破能力差；③乳化瀝青稀漿封層橋面防水層是近幾年不斷嘗試的一項新技術，但該類橋面防水層抗變形能力較差，在交通荷載作用和溫度、氣候等因素影響下，橋梁發生撓曲變形時橋面防水層易產生層間破壞，同時乳化瀝青中的水分在施工過程中若不能及時蒸發時，橋面防水層內部易形成氣孔，防水效果受到一定的影響；④SBS熱改性瀝青橋面防水層雖然防水效果好，但其價格昂貴，特別是在高溫時抗剪強度和粘結性能指標偏低。
發明內容本發明所要解決的問題是提供一種橡膠粉改性瀝青碎石橋面防水層及其施工方法，它不僅能起到較好的橋面防水作用，而且具有較高的層間粘結性能、良好的高溫穩定性、低溫抗裂性和抗疲勞性，同時還能夠有效地吸收和消減層間應力。解決上述問題的技術方案是所提供的橡膠粉改性瀝青碎石橋面防水層設置在橋梁水泥混凝土鋪裝層與橋面瀝青鋪裝層之間，所說的橡膠粉改性瀝青碎石橋面防水層從上向下依次由單粒徑碎石層、橡膠粉改性瀝青層和層間界面聯結層組成。上述橡膠粉改性瀝青的優選方案是所說的橡膠粉改性瀝青是將廢舊橡膠輪胎進行磨細成粉後加入到基質瀝青中而製成的改性瀝青。通常情況下，橡膠粉改性瀝青中橡膠粉的細度為3060目，橡膠粉所佔的重量比為1030%。基質瀝青最好採用環烷基道路石油瀝青A級(如90號、IIO號A級道路石油瀝青，以0.1mm計)，橡膠粉改性瀝青灑布量為1.02.0kg/m2。上述單粒徑碎石層的碎石粒徑為510mm、1015mm或1020mm中的一種，碎石撒布覆蓋率為6080%。上述層間界面聯結層的材料優選稀釋瀝青(如煤油稀釋瀝青)、改性乳化瀝青(如SBR改性乳化瀝青或EVA改性乳化瀝青)或高性能乳化瀝青中的一種，其中，稀釋瀝青灑布量為0.50.8kg/m2;改性乳化瀝青灑布量為0.40.8kg/m2;高性能乳化瀝青灑布量為0.30.6kg/m2。本發明提供的橡膠粉改性瀝青碎石橋面防水層的施工方法步驟如下(1)將水泥混凝土鋪裝層表面拉毛並清除浮漿；(2)灑布層間界面聯結料，灑布量為0.40.8kg/m2;(3)灑布橡膠粉改性瀝青，灑布量為1.02.0kg/m2，灑布溫度為160190°C;(4)撒布單粒徑碎石；(5)膠輪碾壓；(6)養生後即可對施工車輛開放交通或進行橋面瀝青鋪裝層施工。上述步驟(3)和步驟(4)最好同步進行，即灑布橡膠粉改性瀝青後數秒鐘內立即撒布碎石材料。一般情況下步驟(3)和步驟(4)的間隔時間控制在36秒。與現有技術相比，本發明具有以下優點(1)橡膠粉改性瀝青具有良好的粘結性、防水性、高溫穩定性、低溫抗裂性和抗疲勞性等特點，本發明使用橡膠粉改性瀝青不僅能起到良好的橋面防水作用，而且具有較高的層間粘結性能，使防水與粘結合二為一。同時，在橡膠粉改性瀝青層上撒布的碎石約有1/3粒徑高度能夠較好的嵌入瀝青鋪裝層之中，進而加強層間結合，使橋梁水泥混凝土鋪裝層、橋面防水層和橋面瀝青鋪裝層三者緊密聯為一體，有效提高了層間抗剪能力。(2)本發明能夠有效的吸收和消減層間應力，防止橋梁水泥混凝土鋪裝層的收縮裂縫(包括溫縮裂縫和幹縮裂縫)對橋面瀝青鋪裝層使用性能產生不利的影響，從而延長瀝青鋪裝層使用壽命，降低後期養護維修成本。(3)廢棄輪胎膠粉是一種高分子聚合物，與道路石油瀝青材料具有較好的相容性，相互之間可形成一種共軛結構，既可降低改性瀝青的成本，又可有效改善瀝青的性能，同時也解決了廢舊橡膠輪胎固體汙染問題，有利於環保和拉動相關產業發展。(4)本發明便於機械化作業，工藝簡單，綜合成本低且利於環保。本發明既可用於新建橋梁的防水層，也可用於舊橋防水層修復工程。另外，本發明也可用於高等級公路半剛性基層瀝青路面層間處理或高速公路路面應力吸收層工程。圖1是本發明橡膠粉改性瀝青碎石橋面防水層的結構示意圖。具體實施方式實施例1原料準備將廢舊橡膠輪胎細磨細成粉，取細度為3040目的橡膠粉，加入到基質瀝青中在高溫狀態下通過均勻攪拌、剪切、溶脹製成改性瀝青，其中橡膠粉所佔的重量比為15%，基質瀝青為90號A級道路石油瀝青；碎石的粒徑為510mm。參見圖l，橋面防水層的施工步驟如下(1)採用銑刨機對水泥混凝土鋪裝層1的橋面進行銑刨拉毛，使其表面形成粗糙、凹凸的紋理結構，並將表面浮塵徹底清掃、吹淨；(2)採用全自動瀝青灑布車灑布煤油稀釋瀝青，形成層間界面聯結層2，灑布量為0.50.6kg/m2，灑布溫度不高於7(TC;(3)待層間界面聯結層表面微幹，採用全自動瀝青灑布車灑布橡膠粉改性瀝青，形成橡膠粉改性瀝青層3，灑布量為1.01.3kg/m2，灑布溫度為180190。C;(4)採用全自動碎石撒布車撒布碎石，形成單粒徑碎石層4，碎石覆蓋率為7080%;(5)膠輪碾壓，使碎石與瀝青粘結良好，碾壓速度要慢，宜採用1.52.0km/h;(6)施工完成後，封閉養生不小於24小時，即可開放交通或進行橋面瀝青鋪裝層5的施工。實施例2橡膠粉改性瀝青中橡膠粉所佔的重量比為25%，細度為4050目；層間界面聯接層為SBR改性乳化瀝青；碎石粒徑為1015mm。施工步驟與實施例1基本相同，不同的是採用同步碎石封層車同時灑布橡膠粉改性瀝青和撒布碎石，其時間間隔為36秒；橡膠粉改性瀝青灑布量為1.41.6kg/m2，灑布溫度為180190°C;SBR改性乳化瀝青的灑布量為0.40.6kg/m2，灑布溫度不低於1(TC。實施例3施工步驟與實施例2基本相同，不同的是層間界面聯接層為高性能乳化瀝青，灑布量為0.40.6kg/m2，灑布溫度不低於20。C;碎石粒徑為1020mm。經試驗和檢測，上述實施例的橋面防水層性能如下:tableseeoriginaldocumentpage9從上可知，本發明的橋面防水層抗剪強度較高，粘結性及層間結合較好，防水效果明顯。權利要求1、一種橡膠粉改性瀝青碎石橋面防水層，設置在橋梁水泥混凝土鋪裝層與橋面瀝青鋪裝層之間，其特徵是所說的橋面防水層從上向下依次由單粒徑碎石層、橡膠粉改性瀝青層和層間界面聯結層組成。2、根據權利要求1所述的橋面防水層，其特徵是所說的橡膠粉改性瀝青是將廢舊橡膠輪胎進行磨細成粉後加入到基質瀝青中而製成的改性瀝青。3、根據權利要求2所述的橋面防水層，其特徵是橡膠粉改性瀝青中的橡膠粉的細度為3060目，橡膠粉所佔的重量比為1030%。4、根據權利要求l、2或3所述的橋面防水層，其特徵是橡膠粉改性瀝青中的基質瀝青採用環烷基道路石油瀝青A級，橡膠粉改性瀝青灑布量為1.02.0kg/m2。5、根據權利要求4所述的橋面防水層，其特徵是上述單粒徑碎石層的碎石粒徑為510mm、1015mm或1020mm中的一種，碎石撒布覆蓋率為6080%。6、根據權利要求5所述的橋面防水層，其特徵是層間界面聯結層的材料為稀釋瀝青、改性乳化瀝青或高性能乳化瀝青中的一種，其中，稀釋瀝青灑布量為0.50.8kg/m2;改性乳化瀝青灑布量為0.40.8kg/m2;高性能乳化瀝青灑布量為0.30.6kg/m2。7、根據權利要求1所述的橡膠粉改性瀝青碎石橋面防水層的施工方法，其步驟如下(1)將水泥混凝土鋪裝層表面拉毛並清除浮漿；(2)灑布層間界面聯結料，灑布量為0.40.8kg/m25(3)灑布橡膠粉改性瀝青，灑布量為1.02.0kg/m2，灑布溫度為160190。C;(4)撒布單粒徑碎石；(5)膠輪碾壓；(6)養生後即可對施工車輛開放交通或進行橋面瀝青鋪裝層施工。8、根據權利要求7所述的施工方法，其特徵是步驟(3)和步驟(4)同步進行。全文摘要本發明涉及一種橡膠粉改性瀝青碎石橋面防水層及其施工方法。本發明的橋面防水層設置在橋梁水泥混凝土鋪裝層與橋面瀝青鋪裝層之間，橋面防水層從上向下依次由單粒徑碎石層、橡膠粉改性瀝青層和層間界面聯結層組成。施工時先將水泥混凝土鋪裝層拉毛且清掃乾淨，然後依次灑布層間界面聯結料、橡膠粉改性瀝青和單粒徑碎石，經膠輪碾壓、養生後即可對施工車輛開放交通或進行橋面瀝青鋪裝層施工。本發明的橋面防水層不僅起到較好的防水作用，而且具有較高的層間粘結性能，並具有良好的高溫穩定性、低溫抗裂性和抗疲勞性，同時還能夠有效地吸收和消減層間應力。文檔編號E01D19/12GK101220579SQ20081001749公開日2008年7月16日申請日期2008年2月3日優先權日2008年2月3日發明者瑋徐,徐培華,蔡乾東申請人:徐培華