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1、一、課題的由來 ????隨著國內(nèi)改革開放的不斷進(jìn)一步，全國各地交通設(shè)施迅猛發(fā)展，近二十近年來，北京、上海、天津、廣州等大中都市相繼修建了一大批都市大跨徑橋梁、高架橋、立架橋等都市橋梁，高速公路、一級公路等高級別公路更是每年以上萬公里的速度增長。由于都市道路和橋梁的大量興建，人們對都市道路、橋梁、構(gòu)造防水技術(shù)研究的課題提到了議事日程上來。 ????國外發(fā)達(dá)國家，例如美國、日本、西歐諸國對橋梁均設(shè)立專門的防水層。從橋梁構(gòu)造類型、面層材料、防水技術(shù)、防水措施、使用性能、維修費用等方面都作了具體的規(guī)定。 ????國內(nèi)最初的橋梁構(gòu)造防水一般采用路橋柔性材料鋪裝系統(tǒng)，所采用的防水材料和施工做法，重要

2、參照建筑防水工程做法，重要品種是SBS或APP（APAO）改性瀝青防水卷材或建筑防水涂料，如聚氨酯防水涂料、JS復(fù)合防水涂料等，尚未有專用的路橋防水材料，也未形成一套適合于路橋防水材料的實驗措施和性能指標(biāo)。 ????由于不少橋梁不做防水或采用的防水材料不當(dāng)導(dǎo)致橋梁浮現(xiàn)滲水，使鋼筋銹蝕，鋪裝層剝落，堿骨料反映，由鋼筋銹蝕面引起的混凝土膨脹等嚴(yán)重?fù)p壞問題，嚴(yán)重影響了橋梁的結(jié)實性和使用壽命，行車的舒服性和安全性。 ????橋梁防水重要存在著三個問題，一是構(gòu)造設(shè)計問題，重要是鋪裝設(shè)計不合理和受力單薄環(huán)節(jié)未做防水，二是缺少路橋?qū)Ｓ梅浪牧希欠浪┕べ|(zhì)量尚未過關(guān)沒有專門的路橋防水施工規(guī)范與驗收原則

3、。 ????隨著國內(nèi)高速公路和都市橋梁建設(shè)的飛速發(fā)展，解決好道路橋梁的防水問題已到了刻不容緩的地步，蘇州中材非金屬礦工業(yè)設(shè)計研究院有限公司與蘇州市泛力德路橋防水材料有限公司決定研究開發(fā)性能優(yōu)良的路橋防水涂料。 二、聚合物改性乳化瀝青 ????由于路橋防水涂料有其特殊的性能規(guī)定，防水層涂膜平均厚度在1.2mm~2mm時能適應(yīng)路橋反復(fù)動荷載抗壓的規(guī)定，當(dāng)混凝土路橋板開裂≤2mm時防水涂膜變形量滿足不拉裂的需要以保證防水規(guī)定。同步防水層應(yīng)有良好的耐久性，使用年限應(yīng)在以上，使用環(huán)境溫度-15℃~90℃，在經(jīng)受瀝青混凝土攤鋪溫度150℃的沖擊不影響防水層的使用性能。 ????過去國內(nèi)路橋防水層的

4、施工較多使用APP改性瀝青防水卷材，重要是APP防水卷材抗拉強度較大，也能耐150℃高溫，但由于防水卷材施工繁鎖，施工不當(dāng)會導(dǎo)致鋪裝層分層脫殼，目前已很少采用。雖然國內(nèi)已有大橋涂料生產(chǎn)，但由于其是溶劑型涂料，易燃、有毒，施工速度慢，因而具有很大的局限性。 乳化瀝青是一種水性涂料，無毒環(huán)保，可用噴涂施工，施工速度快。在一般公路的施工與修復(fù)中已廣泛采用，但其耐溫、耐候性能差，難以達(dá)到高級別公路與橋梁對防水層的規(guī)定。因而用高聚物對乳化瀝青進(jìn)行改性，使其成為一種路橋?qū)Ｓ玫姆浪苛稀? 三、乳化瀝青與改性劑的擬定 ????乳化瀝青以瀝青為分散相，水為速續(xù)相，依托乳化劑的電荷而形成穩(wěn)定的乳化液。根據(jù)乳

5、化劑的類型，可分為陰離子、陽離子、非離子、粘土穩(wěn)定等四種乳化瀝青。陽離子乳化瀝青，其帶有陽離子電荷，骨料帶有陰離子電荷當(dāng)與骨料表面接觸時，由于異性相吸的作用，使瀝青微粒吸取在骨料的表面上，兩者在有水膜的狀況下，仍可以吸附結(jié)合，因而在陰濕或低溫季節(jié)（5℃以上）陽離子瀝青乳液仍可以施工，而不影響質(zhì)量。由于陽離子乳化瀝青可以增強與骨料表面粘附力，提高路面的初期強度和抗?jié)B能力。因而我們選擇了陽離子乳化瀝青。 ????瀝青改性劑一般規(guī)有SBS、APP（APAO）和橡膠類通過大量的實驗室實驗我們發(fā)現(xiàn)SBS、APP（APAO）雖然具有優(yōu)越的改性性能如SBS能使瀝青低溫柔性達(dá)到-25℃以上，APP能使瀝青耐

6、高溫性能達(dá)到150℃以上。但SBS、APP（APAO）難以制備膠乳，乳化效果較差，故不適合伙為乳化瀝青的改性劑。 橡膠材料是一種有機高分子彈性化合物，它在很廣的溫度范疇（-50℃~150℃）內(nèi)具有極為優(yōu)越的彈性，同步橡膠材料不具有良好的抗裂性，耐久性和不透水的特點。 ????橡膠膠乳材料是高聚物粒子分散在水介質(zhì)中所形成的具有一定穩(wěn)定性的膠體分散體系，它在干燥未硫化的狀態(tài)下具有較大的伸長率，并在除去外力后能迅速恢復(fù)原狀。 ????橡膠膠乳改性乳化瀝青在高溫時有良好的穩(wěn)定性，在低溫下仍有一定的柔性，其針入度減少，軟化點上升，脆點下降，韌性和粘附性提高。 ????橡膠膠乳按其來源可分為天然膠

7、乳、合成膠乳、人造膠乳以及再生膠乳四大類，但可用于改性乳化瀝青的膠乳并不多，通過大量的實驗室實驗，綜合其性能價格比及資源來源，我們選擇了氯丁橡膠膠乳與丁苯橡膠膠乳。 ????現(xiàn)將氯丁膠乳與丁苯橡膠膠乳分別簡介如下： 氯丁膠乳是由氯丁二烯乳液聚合而制得，它是最早生產(chǎn)的一種合成膠乳。氯丁膠乳按用途可分為通用型和特種型兩大類，共有30多種品種。氯丁膠具有極好的綜合性能，重要表目前，具有較強的粘合能力、較好的成膜性、較高的強度、同步尚有良好的耐油、耐燃、耐溶劑、耐熱及耐老化等性能。因此，氯丁膠乳已成為合成膠乳中最常用的品種之一。氯丁膠乳的最大弱點是耐寒性能低（-40℃）和儲存穩(wěn)定性差（半年），在儲

8、存期間，它不僅膠體性能發(fā)生變化，并且硫化膠膜性能也有所減少，但若在氯丁膠乳中加入增塑劑或聚合時加少量的第二單體，可以增長它的耐寒性能。 ????氯丁膠乳具有較好的綜合性能和易于成膜以及和瀝青混溶性好和耐老化性能優(yōu)等特點。氯丁膠乳與乳化瀝青摻配并用能明顯改善乳化瀝青的粘附性和熱穩(wěn)定性及耐老化性、耐化學(xué)腐蝕等性能。一般可將陽離子氯丁膠乳和適量穩(wěn)定劑直接摻入陽離子乳化瀝青中，通過充足的攪拌或二次乳化制成陽離子氯丁橡膠乳改性乳化瀝青產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有優(yōu)良的耐老化性能和抗?jié)B性以及較好的熱穩(wěn)定性和粘附性。同步抗低溫抗裂性能也有所改善。該產(chǎn)品可用于高級別公路和重交通路面及路橋的防水材料以及橋隧和地下工程的防

9、水材料，也可用于特殊構(gòu)造變形縫的填充材料。這種材料特別合用于高級別公路和重交通道路路面的平常維修養(yǎng)護(hù)，故我們一方面采用氯丁膠乳改性方案。 ????丁苯膠乳是以丁二烯和苯乙烯二種單體，分散在具有皂類乳化劑的水溶液中，并加入引起劑，在40~60℃下乳液聚合而成。丁苯膠乳是綜合性能較好的通用型合成膠乳，它的薄膜物理機械性能雖比天然膠乳要低得多，但由于它具有良好的耐老化性、耐熱性和耐腐蝕性以及較高的稀釋穩(wěn)定性，并且它的品種多（約400多種）、價格低，因此，它廣泛用于道路及土木建筑工程中的材料改性。 ????丁苯膠乳與乳化瀝青摻配并用所制備的丁苯橡膠膠乳改性瀝青具有良好的熱穩(wěn)定性和耐久性。在乳化瀝青

10、材料中摻入2%~4%的丁苯橡膠膠乳，能使乳化瀝青的軟化點提高，低溫延度增長，脆性減少，由于丁苯膠乳與乳化瀝青與其她膠乳相比有良好的稀釋穩(wěn)定性，加之品種多、價格低，因而人們多選用丁苯膠乳作為乳化瀝青的改性摻加料，以便提高乳化瀝青的熱穩(wěn)定性和耐久性。從改性乳化瀝青的性能檢測和貫入式灑布以及稀漿封層應(yīng)用成果證明，改性乳化瀝青的低溫抗裂性、高溫穩(wěn)定性、粘結(jié)性、抗老化性均優(yōu)于未改性乳化瀝青，但綜合性能低于氯丁膠改性乳化瀝青，因此在客戶規(guī)定價格較低時可采用。 四、聚合物改性乳化瀝青的生產(chǎn) ????改性乳化瀝青的制備措施有3種。第一種措施稱為二次熱混合法，即橡膠膠乳通過兩次熱混合分散過程。橡膠膠乳（常溫

11、）與熱乳化劑溶液（60~70℃）經(jīng)乳化機混合，得橡膠膠乳乳化劑混合液，立即把該混合液與熱熔瀝青（120~130℃）再送入乳化機進(jìn)行乳化。在乳化過程中，橡膠膠乳與瀝青再混合并分散，得到改性乳化瀝青；第二種措施稱為一次熱混合法，即橡膠膠乳與瀝青乳液通過一次熱混合分散過程。熱乳化劑水溶液（60~70℃）與熱熔瀝青（120~130℃）經(jīng)乳化機乳化得乳化瀝青（90~100℃），把乳化瀝青立即與橡膠膠乳（常溫）再送入乳化機進(jìn)行混合，得到改性乳化瀝青；第三種措施稱為一次冷混合法，即橡膠膠乳與瀝青乳液通過一次冷混合分散過程。橡膠膠乳（常溫）與瀝青乳液（常溫）于常溫下送入乳化機進(jìn)行混合，得到改性乳化瀝青。 ?

12、???二次熱混合法分散性好，有較好改性效果。一次熱混合法分散性也好，改性效果也好，一次冷混合法分散性不如前兩種，改性效果較前兩者差，但三種措施均可達(dá)到改性目的，我們選擇了第一種措施即二次熱混合法。 改性乳化瀝青的工藝流程見下圖：瀝青貯槽??????瀝青攪拌罐????????乳化機????乳化液攪拌罐????乳化瀝青攪拌罐???成品貯罐 ????????????瀝青泵?????????比例泵???????比例泵????????????瀝青泵 導(dǎo)熱油加熱爐?? 路橋?qū)Ｓ梅浪苛显O(shè)備詳見下列設(shè)備表： 1、QSY-15燃油導(dǎo)熱油加熱爐?????一套??????????????? 2、1

13、00#瀝青貯油槽???40m3????????3×6×2.5m（混凝土構(gòu)造） 3、瀝青加熱攪拌罐???1.5?m3????3.0KW?????????1只???? 4、乳化液攪拌罐（不銹鋼）1.5?m3????1.1KW????1只???? 5、乳化瀝青攪拌罐???2.5?m3????1.1KW?????????1只???? 6、乳化機?????15KW?????????????????????????1只???? 7、QGB54×46-2螺桿泵???4KW????????????????2臺???? 8、LCB-3A瀝青泵（調(diào)速）3?KW???????????????1臺???

14、 9、LCB-3A乳液泵（調(diào)速）3?KW???????????????1臺???? 10、電氣操作臺??????????????????????????????1臺???? 11、乳化瀝青貯存罐（臥式）20m3??????????????????????1只???? 12、工藝管線閥門操作平臺????????????????????1套 五、影響改性乳化瀝青穩(wěn)定的因素 ????在改性乳化瀝青體系中，若某個粒子（A/R微粒、R粒子、A微珠）界面膜破裂，那么這個粒子將吸附于它周邊的其她粒子，從而導(dǎo)致這些粒子界面膜的破裂，這些粒子又將吸附各自周邊的許多粒子，這樣就形成了以起始的那個粒子為

15、中心的凝聚團(tuán)，產(chǎn)生聚沉現(xiàn)象，從而導(dǎo)致整個體系失去平衡的因素諸多，例如橡膠膠乳和乳化瀝青所用乳化劑一種是陽離子型，一種是陰離子型，這樣A微珠和R粒子上的界面電荷不同，兩者相遇后，由于異性電荷相吸引，立即會引起界面膜破裂從而發(fā)生聚沉現(xiàn)象。又如瀝青乳液和橡膠膠乳的密度不一致，兩者相遇后，密度大的粒子將會下沉從而導(dǎo)致整個體系聚沉。又如兩乳液酸堿性不同，相遇后將發(fā)生酸堿中和作用從而使乳液中的擴散雙電層破壞，導(dǎo)致體系聚沉。因此兩乳液必須同步滿足下列條件時才干穩(wěn)定共存。 ???（1）乳化劑類型一致。兩種乳液所用乳化劑同是陽離子型，或同是陰離子型，或是陽離子型與非離子型，或是陰離子型與非陽離子型。而陽離子型

16、與陰離子型只有采用特殊方式才可共存。 ???（2）乳化劑親水親油平衡（HLB）值一致。同類乳化劑HLB值應(yīng)相似或接近。即瀝青乳化劑滿足對橡膠的乳化規(guī)定，橡膠乳化劑也能滿足對瀝青的乳化規(guī)定。 ???（3）密度一致。橡膠膠乳與瀝青膠乳密度應(yīng)相似或盡量接近。 ???（4）酸堿性（PH值）一致。兩乳液PH值同在酸性或同在堿性范疇內(nèi)，PH值相似或盡量接近。 ???（5）表面張力一致。兩乳液的表面張力應(yīng)相似或盡量接近。 ????以上5個條件中若有一種不能滿足，都會引起共存體系產(chǎn)生聚沉而遭到破壞。這五個條件是制備和保持乳液穩(wěn)定的必要條件。除此之外，還應(yīng)同步滿足下列兩個基本規(guī)定。若不能滿足這兩個基本

17、規(guī)定，所制備的改性乳化瀝青將沒有實用價值，因此也就失去了實際意義。這兩個基本規(guī)定是： ????①相容性良好。指破乳后橡膠與瀝青能充足混溶而不分層。相容性良好才干發(fā)揮各自的優(yōu)越性，起到優(yōu)勢互補的作用，得到良好的改性效果。? ????②符合使用規(guī)定。改性后的乳化瀝青破乳速度、粘附性等符合使用規(guī)定，破乳成型后的各項使用性能應(yīng)達(dá)到相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)規(guī)定。六、路橋?qū)Ｓ梅浪牧系男阅苤笜?biāo) ????由于路橋?qū)Ｓ梅浪牧仙形从袊鴺?biāo)與行業(yè)原則故我們參照了國內(nèi)外同類產(chǎn)品原則資料考慮到工程應(yīng)用實際規(guī)定在驗證明驗的基本制定了Q/320581BHK002-《路橋防水涂料》公司原則，其物理性能指標(biāo)如下： 物理力學(xué)性能

18、 序號?項??目?技?術(shù)?指?標(biāo) Ⅰ型?Ⅱ型 1?固體含量（%）≥?43?45 2?干燥時間?表干時間（h）?4 實干時間（h）≤?24 3?耐熱性，加熱（5h）?150℃±2℃無起泡無流淌?160℃±2℃無起泡無流淌 4?斷裂伸長率?無解決（%）≥?400?600 加熱解決（%）≥?320?480 堿解決（%）≥?240?360 紫外線解決（%）≥?320?480 5?低溫柔性，?10mm棒?-10℃無裂紋?-15℃無裂紋 6?不透水性，（MPa），30min?0.2不滲水?0.3不滲水 7?粘結(jié)強度（MPa）≥?0.2?0.3七、路橋防水涂料防水層設(shè)計及施工規(guī)定

19、????1、應(yīng)選用易在潮濕基面作業(yè)的濕氣揮發(fā)固化型涂料，如乳化瀝青、丁苯膠乳改性瀝青和陽離子氯丁膠乳改性瀝青防水涂料等親水性涂料； ????2、選用斷裂延伸率大的防水涂料，以適應(yīng)橋梁的振動和變形； ????3、選用的防水層與路橋板和頂層粘結(jié)性能可靠； ????4、為增強防水效果，涂料應(yīng)與玻纖布、無紡布等復(fù)合使用，以提高防水層的強度； ????5、施工基層應(yīng)干凈、平整、無浮漿。達(dá)到70%以上混凝土強度。 用路橋防水涂料防水應(yīng)注意的細(xì)節(jié)問題 ????1、鋼筋混凝土路橋板與鋪裝層之間應(yīng)設(shè)立有效的防水和防溶解鹽的不透水層，以避免發(fā)生水侵害銹蝕鋼筋； ????2、路橋板防水層頂，可采用水泥

20、混凝土或瀝青混凝土路橋鋪裝層； ????3、選用的路橋防水涂料應(yīng)結(jié)實、耐久、彈韌性強，能適應(yīng)高溫90℃，低溫-15~-30℃和瀝青混凝土攤鋪溫度150℃的熱碾壓施工規(guī)定； ????4、橋梁防水層設(shè)計厚度：采用水泥混凝土鋪裝層時，防水層厚度為1.5mm，采用瀝青混凝土鋪裝層時，厚度為2mm，當(dāng)橋梁縱向坡度不小于1.8%時，防水層厚度可合適減??； ????5、防水涂料施工后，為避免綁扎混凝土鋪裝層鋼筋扎破或碾壓瀝青混凝土鋪裝時破損，應(yīng)在防水層頂設(shè)立保護(hù)層，保護(hù)層應(yīng)在防水層施工后24h內(nèi)完畢； ????6、路橋防水涂料在施工中，應(yīng)在現(xiàn)場對防水涂料進(jìn)行抽樣檢測，以保證產(chǎn)品質(zhì)量符合原則規(guī)定。八、

21、研制總結(jié) ????由我所設(shè)計研究開發(fā)和蘇州泛力德路橋防水材料有限公司生產(chǎn)的路橋防水涂料，經(jīng)國家建筑材料工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢查測試中心的檢測，產(chǎn)品質(zhì)量符合公司原則《路橋防水涂料》Q/320581BHK002-的規(guī)定，此外根據(jù)路面施工規(guī)定和使用規(guī)定，增長了160℃×30min的耐高溫實驗，實驗成果為不起泡，將延伸率指標(biāo)提高到400~600%。產(chǎn)品經(jīng)河南省新鄉(xiāng)高速公路連接線橋梁使用，防水抗?jié)B效果良好，滿足路面和橋梁防水規(guī)定，該涂料是目前較抱負(fù)的防水材料之一。 ????路橋防水技術(shù)展望：國內(nèi)路橋建設(shè)事業(yè)在過去的來有了迅速的發(fā)展和進(jìn)步。進(jìn)入21世紀(jì)以來，國內(nèi)路橋建設(shè)的前景是十分廣闊的，隨著國內(nèi)都市化進(jìn)

22、程的加快，祖國各地必將興建眾多的都市大跨經(jīng)橋梁、高架橋、立交橋。隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)和社會綜合實力的不斷提高，必將增進(jìn)都市路橋防水事業(yè)的發(fā)展。 ????國內(nèi)此后在路橋防水技術(shù)的發(fā)展趨勢為： ????1、隨著國內(nèi)路橋建設(shè)的迅速發(fā)展，路橋防水將擺到十分重要的位置，且發(fā)展前景十分廣闊； ????2、路橋防水技術(shù)的原則化工作將提到重要的日程，并逐漸與國際接軌，國外的某些成功經(jīng)驗將被采用； ????3、路橋防水材料的研制、開發(fā)和生產(chǎn)將有極大的發(fā)展?？蒲小⒉牧?、生產(chǎn)、設(shè)計、施工和管理等部門將加大合伙力度，開發(fā)一大批優(yōu)良的路橋?qū)Ｓ梅浪牧蟻頋M足國內(nèi)橋梁防水的技術(shù)規(guī)定。 ????綜上所述，路橋防水，前景廣闊。