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(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)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(shù)：
：近年來，在公路橋梁水泥混凝土鋪裝層上鋪筑瀝青混凝土面層已成為我國高等級公路橋梁路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主流，橋面瀝青鋪裝層直接經(jīng)受車輛重復(fù)荷載、溫度和氣候變化等因素的影響。由于對橋面瀝青鋪裝處理沒有引起足夠重視，導(dǎo)致一些公路橋梁在建成通車后不久便出現(xiàn)了早期損壞，不僅影響橋梁美觀，而且嚴(yán)重影響了行車安全和橋梁的使用壽命，同時(shí)還造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失，并加大了橋梁后期養(yǎng)護(hù)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于材料、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量控制不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊?，使瀝青鋪裝層的高溫穩(wěn)定性、抗低溫開裂等性能較差，造成瀝青鋪裝層出現(xiàn)車轍、開裂等早期損壞；第二，由于瀝青鋪裝層與水泥混凝土鋪裝層層間粘結(jié)力差，抗剪切能力較弱，在汽車動(dòng)荷載作用下發(fā)生剪切破壞，進(jìn)而產(chǎn)生瀝青鋪裝層起皮、推移、擁包等破壞；第三是由于橋面防水功能較差，一方面由于瀝青鋪裝層密水性不夠，若橋面防水層遭受破壞后，每逢下雨(雪)或橋面出現(xiàn)積水時(shí)，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(shí)排除，在行車動(dòng)載及溫度變化下產(chǎn)生水損害，從而出現(xiàn)坑槽、唧槳、反白、剝落和松散等病害。另一方面由于橋面防水層破壞后，滲水引起的水泥混凝土橋梁發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，如水泥混凝土內(nèi)堿環(huán)境破壞(表面鹽霜)、鋼筋腐蝕、堿集料反應(yīng)、凍融破壞和水泥混凝土炭化等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(zhì)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(tǒng)的研究，加之經(jīng)驗(yàn)不足，造成無論在設(shè)計(jì)或施工上都存在相當(dāng)?shù)拿つ啃?。隨著我國高等級公路建設(shè)的快速發(fā)展，公路橋梁比例也越來越大，特別是山區(qū)高速公路，橋梁比例顯得更為突出，橋面防水層設(shè)計(jì)的是否合理、質(zhì)量是否得到保證，直接關(guān)系到整個(gè)工程項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量。同時(shí)，我國早期修建大量公路橋梁未設(shè)置橋面防水層或今后急需進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修的橋梁也面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。目前，我國現(xiàn)有橋面防水材料可分巻材類、柔性涂膜類、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(jié)差；②柔性涂膜類橋面防水層雖然具有抗剪強(qiáng)度高、層間粘結(jié)好的特點(diǎn)，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(xiàng)新技術(shù)，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(fā)生撓曲變形時(shí)橋面防水層易產(chǎn)生層間破壞，同時(shí)乳化瀝青中的水分在施工過程中若不能及時(shí)蒸發(fā)時(shí)，橋面防水層內(nèi)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(jià)格昂貴，特別是在高溫時(shí)抗剪強(qiáng)度和粘結(jié)性能指標(biāo)偏低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)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(jié)性能、良好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和抗疲勞性，同時(shí)還能夠有效地吸收和消減層間應(yīng)力。解決上述問題的技術(shù)方案是所提供的橡膠粉改性瀝青碎石橋面防水層設(shè)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(lián)結(jié)層組成。上述橡膠粉改性瀝青的優(yōu)選方案是所說的橡膠粉改性瀝青是將廢舊橡膠輪胎進(jìn)行磨細(xì)成粉后加入到基質(zhì)瀝青中而制成的改性瀝青。通常情況下，橡膠粉改性瀝青中橡膠粉的細(xì)度為3060目，橡膠粉所占的重量比為1030%。基質(zhì)瀝青最好采用環(huán)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(jì))，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(lián)結(jié)層的材料優(yōu)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(fā)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并清除浮漿；(2)灑布層間界面聯(lián)結(jié)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(yǎng)生后即可對施工車輛開放交通或進(jìn)行橋面瀝青鋪裝層施工。上述步驟(3)和步驟(4)最好同步進(jìn)行，即灑布橡膠粉改性瀝青后數(shù)秒鐘內(nèi)立即撒布碎石材料。一般情況下步驟(3)和步驟(4)的間隔時(shí)間控制在36秒。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)橡膠粉改性瀝青具有良好的粘結(jié)性、防水性、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和抗疲勞性等特點(diǎn)，本發(fā)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(jié)性能，使防水與粘結(jié)合二為一。同時(shí)，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(jìn)而加強(qiáng)層間結(jié)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(lián)為一體，有效提高了層間抗剪能力。(2)本發(fā)明能夠有效的吸收和消減層間應(yīng)力，防止橋梁水泥混凝土鋪裝層的收縮裂縫(包括溫縮裂縫和干縮裂縫)對橋面瀝青鋪裝層使用性能產(chǎn)生不利的影響，從而延長瀝青鋪裝層使用壽命，降低后期養(yǎng)護(hù)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(jié)構(gòu)，既可降低改性瀝青的成本，又可有效改善瀝青的性能，同時(shí)也解決了廢舊橡膠輪胎固體污染問題，有利于環(huán)保和拉動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。(4)本發(fā)明便于機(jī)械化作業(yè)，工藝簡單，綜合成本低且利于環(huán)保。本發(fā)明既可用于新建橋梁的防水層，也可用于舊橋防水層修復(fù)工程。另外，本發(fā)明也可用于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(yīng)力吸收層工程。圖1是本發(fā)明橡膠粉改性瀝青碎石橋面防水層的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1原料準(zhǔn)備將廢舊橡膠輪胎細(xì)磨細(xì)成粉，取細(xì)度為3040目的橡膠粉，加入到基質(zhì)瀝青中在高溫狀態(tài)下通過均勻攪拌、剪切、溶脹制成改性瀝青，其中橡膠粉所占的重量比為15%，基質(zhì)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)采用銑刨機(jī)對水泥混凝土鋪裝層1的橋面進(jìn)行銑刨拉毛，使其表面形成粗糙、凹凸的紋理結(jié)構(gòu)，并將表面浮塵徹底清掃、吹凈；(2)采用全自動(dòng)瀝青灑布車灑布煤油稀釋瀝青，形成層間界面聯(lián)結(jié)層2，灑布量為0.50.6kg/m2，灑布溫度不高于7(TC;(3)待層間界面聯(lián)結(jié)層表面微干，采用全自動(dòng)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)采用全自動(dòng)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(jié)良好，碾壓速度要慢，宜采用1.52.0km/h;(6)施工完成后，封閉養(yǎng)生不小于24小時(shí)，即可開放交通或進(jìn)行橋面瀝青鋪裝層5的施工。實(shí)施例2橡膠粉改性瀝青中橡膠粉所占的重量比為25%，細(xì)度為4050目；層間界面聯(lián)接層為SBR改性乳化瀝青；碎石粒徑為1015mm。施工步驟與實(shí)施例1基本相同，不同的是采用同步碎石封層車同時(shí)灑布橡膠粉改性瀝青和撒布碎石，其時(shí)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，灑布溫度不低于1(TC。實(shí)施例3施工步驟與實(shí)施例2基本相同，不同的是層間界面聯(lián)接層為高性能乳化瀝青，灑布量為0.40.6kg/m2，灑布溫度不低于20。C;碎石粒徑為1020mm。經(jīng)試驗(yàn)和檢測，上述實(shí)施例的橋面防水層性能如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從上可知，本發(fā)明的橋面防水層抗剪強(qiáng)度較高，粘結(jié)性及層間結(jié)合較好，防水效果明顯。權(quán)利要求1、一種橡膠粉改性瀝青碎石橋面防水層，設(shè)置在橋梁水泥混凝土鋪裝層與橋面瀝青鋪裝層之間，其特征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(lián)結(jié)層組成。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋面防水層，其特征是所說的橡膠粉改性瀝青是將廢舊橡膠輪胎進(jìn)行磨細(xì)成粉后加入到基質(zhì)瀝青中而制成的改性瀝青。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的橋面防水層，其特征是橡膠粉改性瀝青中的橡膠粉的細(xì)度為3060目，橡膠粉所占的重量比為1030%。4、根據(jù)權(quán)利要求l、2或3所述的橋面防水層，其特征是橡膠粉改性瀝青中的基質(zhì)瀝青采用環(huán)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(jù)權(quán)利要求4所述的橋面防水層，其特征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(jù)權(quán)利要求5所述的橋面防水層，其特征是層間界面聯(lián)結(jié)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(jù)權(quán)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并清除浮漿；(2)灑布層間界面聯(lián)結(jié)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(yǎng)生后即可對施工車輛開放交通或進(jìn)行橋面瀝青鋪裝層施工。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的施工方法，其特征是步驟(3)和步驟(4)同步進(jìn)行。全文摘要本發(fā)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(fā)明的橋面防水層設(shè)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(lián)結(jié)層組成。施工時(shí)先將水泥混凝土鋪裝層拉毛且清掃干凈，然后依次灑布層間界面聯(lián)結(jié)料、橡膠粉改性瀝青和單粒徑碎石，經(jīng)膠輪碾壓、養(yǎng)生后即可對施工車輛開放交通或進(jìn)行橋面瀝青鋪裝層施工。本發(fā)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(jié)性能，并具有良好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和抗疲勞性，同時(shí)還能夠有效地吸收和消減層間應(yīng)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(yōu)先權(quán)日2008年2月3日發(fā)明者瑋徐,徐培華,蔡乾東申請人:徐培華