陳新國，章吟秋，周 勇

（1.浙江數(shù)智交院科技股份有限公司，浙江 杭州 310030；2.縉云縣交通建設(shè)投資有限公司，浙江 縉云 321403）

0 引 言

乳化瀝青防水黏結(jié)層在公路工程中得到廣泛應(yīng)用，它是決定路面使用壽命的重要因素之一[1]。然而噴灑的乳化瀝青在實(shí)際施工過程中常常因黏附在施工車輛車輪上而造成功能層破壞，黏結(jié)效果降低[2]。為了解決上述問題，國外開發(fā)了不粘輪乳化瀝青材料，目前該類材料在我國的應(yīng)用和研究尚處于起步階段[3-4]。

本文以浙江省三門灣大橋及接線工程為依托，通過室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)不粘輪乳化瀝青防水黏結(jié)層的常用性能和路用情況進(jìn)行分析，并將其與熱噴SBS 改性瀝青+碎石防水黏結(jié)層進(jìn)行對(duì)比。所得結(jié)論可為今后不粘輪乳化瀝青的工程應(yīng)用提供參考。

1 工程概況

本研究依托浙江省三門灣大橋及接線工程，在LM2 標(biāo)設(shè)置試驗(yàn)段，對(duì)不粘輪乳化瀝青防水黏結(jié)層的各項(xiàng)性能進(jìn)行研究。試驗(yàn)段樁號(hào)為K82+852～K82+972 和K83+092～K83+212，位于長街互通主線高架橋左幅，試驗(yàn)段長約240 m，總面積約3 116 m2。

長街互通主線橋橋面鋪裝結(jié)構(gòu)為4 cm 改性瀝青瑪蹄脂碎石SMA-13+6 cm 中粒式改性瀝青混凝土Sup-20?；炷翗蛎媾c瀝青鋪裝層之間設(shè)置防水黏結(jié)層，本次試驗(yàn)采用成品不粘輪乳化瀝青，其主要性能指標(biāo)見表1。

表1 不粘輪乳化瀝青主要性能指標(biāo)

2 室內(nèi)試驗(yàn)

2.1 附著力拉拔強(qiáng)度試驗(yàn)

對(duì)不粘輪乳化瀝青防水黏結(jié)層的附著力拉拔強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，所得結(jié)果為：當(dāng)瀝青灑布量為0.5 kg/m2時(shí)拉拔強(qiáng)度為1.92 MPa，當(dāng)瀝青灑布量為0.7 kg/m2時(shí)拉拔強(qiáng)度為2.40 MPa。由此可見，隨著瀝青灑布量的增加，不粘輪乳化瀝青防水黏結(jié)層的黏結(jié)強(qiáng)度逐步提高。

2.2 滲透效果試驗(yàn)

采用400 mL 標(biāo)準(zhǔn)砂作為基體，向內(nèi)部加入100 mL不粘輪乳化瀝青，由此觀察不粘輪乳化瀝青的滲透效果，見圖1。由圖1 可以看出：不粘輪乳化瀝青在2 min后滲透到整體的一半，10 min 時(shí)接近底部。由此可見，不粘輪乳化瀝青具有較好的滲透效果，可以緩慢滲透到基體的空隙中。

圖1 不粘輪乳化瀝青滲透效果

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3.1 不粘輪乳化瀝青現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

采用西安達(dá)剛同步封層車灑布不粘輪乳化瀝青，單次噴灑寬度2.6 m。灑布前將乳化瀝青升溫至55 ℃左右，并對(duì)油泵系統(tǒng)和噴嘴進(jìn)行加熱，以確保乳化瀝青的均勻噴灑。

K82+852～K82+972 試驗(yàn)段橋面防水黏結(jié)層的瀝青灑布量為0.8 kg/m2。觀察發(fā)現(xiàn)：整段橋面瀝青灑布較均勻（見圖2（a））；現(xiàn)場(chǎng)施工結(jié)束后4 h，小型車輛以及22 t 單鋼輪壓路機(jī)行駛過后未出現(xiàn)粘輪現(xiàn)象（見圖2（b））。

圖2 不粘輪乳化瀝青灑布后的橋面情況

為了進(jìn)一步研究不粘輪乳化瀝青單次灑布和雙次灑布的施工工藝對(duì)防水黏結(jié)層作用效果的影響，在K83+092～K83+212 段進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。該段灑布量（0.8 kg/m2）分2 次灑布，即第1 次灑布量0.4 kg/m2，第2 次灑布量0.4 kg/m2，灑布時(shí)間間隔1 h。試驗(yàn)表明，不粘輪乳化瀝青分2 次灑布效果更好，可以明顯減少施工接縫處的瀝青用量。

3.2 2 種防水黏結(jié)層效果對(duì)比

本文在上述試驗(yàn)段的相鄰路段采用熱噴SBS 改性瀝青+ 碎石作為防水黏結(jié)層，對(duì)2 種防水黏結(jié)層的粘輪情況、氣泡現(xiàn)象、龜裂紋現(xiàn)象以及復(fù)合件拉拔強(qiáng)度4 個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比研究。

3.2.1 粘輪情況對(duì)比

攤鋪機(jī)在2 種防水黏結(jié)層上施工時(shí)履帶上粘帶的瀝青情況見圖3。由圖3 可見：攤鋪機(jī)在不粘輪乳化瀝青防水黏結(jié)層上攤鋪時(shí)，履帶上未粘帶瀝青；在熱噴SBS 改性瀝青+ 碎石防水黏結(jié)層上施工時(shí)，履帶上粘滿石料。由此可見，不粘輪乳化瀝青在抗施工損傷方面明顯優(yōu)于熱噴SBS 改性瀝青+碎石。

圖3 2 種防水黏結(jié)層的粘輪情況

3.2.2 氣泡現(xiàn)象對(duì)比

不粘輪乳化瀝青在灑布完破乳一段時(shí)間后，其防水黏結(jié)層表面會(huì)出現(xiàn)氣泡，見圖4（a）；而熱噴SBS改性瀝青+ 碎石在施工完畢后，其防水黏結(jié)層表面不會(huì)出現(xiàn)氣泡，見圖4（b）。

圖4 2 種防水黏結(jié)層表觀氣泡

出現(xiàn)氣泡現(xiàn)象的主要原因?yàn)椴徽齿喨榛癁r青中的水通過虹吸作用進(jìn)入橋面板的毛細(xì)孔中，當(dāng)連續(xù)數(shù)日暴曬后，毛細(xì)孔中水分溫度升高，水分因熱脹冷縮而形成氣泡。熱噴SBS 改性瀝青+碎石不含水分，因此不會(huì)出現(xiàn)氣泡現(xiàn)象。

當(dāng)熱料攤鋪上去后，不粘輪乳化瀝青破乳后殘留物會(huì)變軟，在氣泡釋放后，瀝青會(huì)通過自動(dòng)愈合重新黏結(jié)到一起。目前來看出現(xiàn)的氣泡暫時(shí)不會(huì)影響不粘輪乳化瀝青的黏結(jié)防水效果。

3.2.3 表面龜裂紋現(xiàn)象對(duì)比

本次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不粘輪乳化瀝青防水黏結(jié)層和熱噴SBS 改性瀝青+ 碎石防水黏結(jié)層表面均出現(xiàn)龜裂紋（見圖5），分析原因是熱噴SBS 改性瀝青和不粘輪乳化瀝青中均含有TPE 彈性體，而彈性體在連續(xù)暴曬后會(huì)出現(xiàn)不均勻彈性收縮變形，進(jìn)而促使防水黏結(jié)層表面出現(xiàn)龜裂紋。瀝青灑布厚度越大，防水黏結(jié)層表面龜裂紋出現(xiàn)越明顯。

圖5 2 種防水黏結(jié)層表面龜裂紋

3.2.4 復(fù)合件拉拔強(qiáng)度試驗(yàn)復(fù)合件拉拔強(qiáng)度是表征其層間黏結(jié)強(qiáng)度的一個(gè)重要指標(biāo)，復(fù)合件拉拔強(qiáng)度高，層間黏結(jié)效果好。

首先，對(duì)2 種防水黏結(jié)層復(fù)合件拉拔芯樣進(jìn)行對(duì)比（見圖6）。由圖6 可見，熱噴SBS 改性瀝青+碎石防水黏結(jié)層復(fù)合件拉拔芯樣的斷裂處為碎石層，而不粘輪乳化瀝青防水黏結(jié)層復(fù)合件拉拔芯樣的斷裂處為混凝土橋面板處。說明不粘輪乳化瀝青防水黏結(jié)層與橋面板的黏結(jié)強(qiáng)度較高；熱噴SBS 改性瀝青+ 碎石防水黏結(jié)層由于層間有碎石骨架，碎石表面瀝青膜較少，因此該斷面強(qiáng)度較低，更易斷裂。

其次，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)分析不粘輪乳化瀝青和熱噴SBS 改性瀝青+ 碎石復(fù)合件的拉拔強(qiáng)度。本文共進(jìn)行3 次試驗(yàn)，具體試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 不同防水黏結(jié)層復(fù)合件拉拔強(qiáng)度 單位：MP a

對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析：

（1）第1 次試驗(yàn)室溫為20 ℃，試驗(yàn)得到的復(fù)合件平均拉拔強(qiáng)度為0.76 MPa（不粘輪乳化瀝青）和0.45 MPa（熱噴SBS 改性瀝青+碎石）。

（2）第2 次試驗(yàn)室溫為29 ℃，試驗(yàn)得到的復(fù)合件平均拉拔強(qiáng)度為0.44 MPa（不粘輪乳化瀝青）和0.26 MPa（熱噴SBS 改性瀝青+碎石）。

（3）第3 次試驗(yàn)室溫為26 ℃，試驗(yàn)得到的復(fù)合件平均拉拔強(qiáng)度為0.53 MPa（不粘輪乳化瀝青）和0.25 MPa（熱噴SBS 改性瀝青+碎石）。

由試驗(yàn)結(jié)果可知：在相同室溫下，不粘輪乳化瀝青復(fù)合件的拉拔強(qiáng)度要明顯優(yōu)于熱噴SBS 改性瀝青+碎石復(fù)合件；在3 種試驗(yàn)室溫下，與熱噴SBS 改性瀝青+ 碎石復(fù)合件的拉拔強(qiáng)度相比，不粘輪乳化瀝青復(fù)合件拉拔強(qiáng)度的提高幅度達(dá)69%～112%。

此外，不粘輪乳化瀝青復(fù)合件的拉拔試驗(yàn)共進(jìn)行了12 次，其中1 次為橋面板處斷裂，拔出完整芯樣，其余11 次拉拔試驗(yàn)均為混合料表面斷裂；熱噴SBS 改性瀝青+ 碎石復(fù)合件拉拔試驗(yàn)共進(jìn)行了5次，其中4 次為橋面板處斷裂，拔出完整芯樣，僅有1次為混合料表面斷裂。由此可見，在相同室溫條件下，不粘輪乳化瀝青防水黏結(jié)層的實(shí)際層間黏結(jié)強(qiáng)度要大于表面混合料黏結(jié)強(qiáng)度，同時(shí)大于熱噴SBS改性瀝青+ 碎石防水黏結(jié)層的實(shí)際層間黏結(jié)強(qiáng)度。由拉拔試驗(yàn)結(jié)果可知，與熱噴SBS 改性瀝青+ 碎石防水黏結(jié)層相比，不同試驗(yàn)室溫下不粘輪乳化瀝青防水黏結(jié)層的黏結(jié)強(qiáng)度提高幅度達(dá)69%～112%。

4 結(jié)語

（1）不粘輪乳化瀝青防水黏結(jié)層施工方法相對(duì)簡(jiǎn)單，加熱至60 ℃即可噴灑且現(xiàn)場(chǎng)施工完成4 h 后，車輪碾壓不會(huì)出現(xiàn)粘輪的狀況。

（2）不粘輪乳化瀝青具有良好的滲透特性，可以與水泥混凝土橋面緊密貼合。從現(xiàn)場(chǎng)拉拔強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果看，不粘輪乳化瀝青防水黏結(jié)層的實(shí)際層間黏結(jié)強(qiáng)度要大于表面混合料黏結(jié)強(qiáng)度，同時(shí)大于相同室溫條件下熱噴SBS 改性瀝青+ 碎石防水黏結(jié)層的實(shí)際層間黏結(jié)強(qiáng)度，不同試驗(yàn)室溫下其黏結(jié)強(qiáng)度提高幅度達(dá)69%～112%。

（3）工程應(yīng)用表明，相較于傳統(tǒng)乳化瀝青，不粘輪乳化瀝青的拉拔強(qiáng)度提高，抗施工損傷的能力更優(yōu)，具有一定的應(yīng)用前景。