高寒地区桥面高聚物改性沥青施工技术

时间：2018-11-08

中铁二十局兰新铁路甘青段项目经理部青海 810300）

摘要：青海省处于多年冻土地区，具有*特的冰缘干寒气候特征，本文主要介绍高寒地区施工高聚物改性沥青防水卷材，从施工环境要求，卷材铺贴等方面简述桥面防水层施工要求，保证施工质量。

关键词：高寒高聚物改性沥青高聚物改性沥青防水卷材施工

1、工程概况：

本文以兰新铁路*二双线硫磺沟大桥借鉴，硫磺沟大桥位于青海省门源回族自治县，工点区域为祁连山中高山区，平均海拔为3500～4345m，起止里程DK335+647.42～DK335+374.65,全长272.77m。工点区域年平均气温1.8℃，较冷月平均气温-20℃，较热月平均气温13.2℃，较端较低气温-29.6℃，年平均降水量530.0mm,年较大降水量626.9mm,土壤较大冻结深度125m。

2、防水层结构组成

2.1、桥面防水层由二部分组成：

**部分：防护墙内侧，底座板铺设区域以外防水层由“改性沥青基层处理剂+高聚物改性沥青防水卷材+C40纤维混凝土保护层”组成。

*二部分：防护墙外侧防水层由“聚氨酯防水涂料+C40纤维混凝土保护层”组成。

2.2、材料介绍

高聚物改性沥青防水卷材物理力学性能表

序号	项目		指标	试验方法
1	可溶物含量（g/m2)		4.5mm厚 ≥3100	GB18242
2	耐热度℃		≥115℃
3	拉力（纵横向）N/CM		≥210
4	较大拉力时延伸率（纵横向）（%）		≥50
5	撕裂强度（N）		≥450
6	低温弯折性℃		-40℃，无裂纹
7	不透水性，0.4Mpa，2h		不透水
8	抗穿孔性		不透水	GB12953
9	剪切状态下的粘合性（N/mm）		≥10.0或卷材破坏
10	保护层混凝土与防水卷材粘结强度（Mpa）		≥0.5	JC/T974
11	热处理尺寸变化率（纵、横向），（%）		+0.5	GB12953
12	热老化处理	外观质量	无气泡、裂纹、粘结与孔洞	GB18244
		拉力相对变化率（%）	+20
		断裂伸长率相对变化率（%)	+20
		低温弯折性℃	-25℃无裂纹
13	耐化学侵蚀	拉力相对变化率（%）	+20	GB12953
		断裂伸长率相对变化率（%)	+20
		低温弯折性℃	-25℃无裂纹

注：对于极限温度低于-40℃的个别地区，高聚物改性沥青防水卷材低温弯折性根据实际稳定可适当调整。

高聚物改性沥青基层处理剂物理力学性能表

序号	项目	技术指标	试验方法
1	固体含量	≥30	GB/T16777
2	干燥时间，h	≤2
3	耐热性，80℃，5h	无流淌、鼓泡、滑动
4	低温柔性，-5℃，￠100mm棒	无裂纹
5	粘结强度（mpa，20℃）	≥0.80

直接用于作防水层的聚氨酯防水涂料物理力学性能指标及试验方法

序号	项目		指标	试验方法
1	拉伸强度（mpa)		≥6.0	GB/T19250
2	拉伸强度保持率	加热处理（%）	≥100
3		碱处理（%）	≥70
4		酸处理（%）	≥80
5	断裂伸长率	无处理（%）	≥450
6		加热处理（%）	≥450
7		碱处理（%）	≥450
8		酸处理（%）	≥450
9	低温弯折性	无处理（%）	≤-40℃，无裂纹
10		加热处理（%）
11		碱处理（%）
12		酸处理（%）
13	表干时间（h）		≤4
14	实干时间（h）		≤24
15	不透水性0.4mpa，2h		不透水
16	加热伸缩率（%）		≥-4.0，≤1.0
17	耐碱性、饱和Ca(OH)2溶液，500h		无开裂，无起皮剥落	GB/T9265
18	固体含量（%）		≥98	GB/T9250
19	潮湿基面粘结强度		≥0.60	GB/T9250
20	与混凝土粘结强度		≥2.5
21	保护层混凝土固化聚氨酯防水涂料		≥0.50
22	撕裂强度（N/mm）		≥35.0	GB/T529
23	与混凝土剥离强度（N/mm）		≥3.5	GB/T2790

注：试样膜厚2.0+0.1mm

纤维混凝土保护层指标要求

项目	技术指标
平均长度（mm）	2.1
丹尼尔（g/9000m)	2.5
抗拉强度(mpa）	994
参量（kg/m3)	0.9

3、防水层施工

3.1施工准备

3.1.1防水层施工要组建专业化队伍，每个防水层作业队的主要设备配置为：

防水层施工主要设备配置表（一个工作面）

序号	机械设备或者设备名称	型号规格	额定功率（KW）或吨位（T）	数量
1	自动滚压设备			2
2	人工喷枪			8
3	工业吸尘器	854DC	5.5KW	1
4	移动发电机	SDL-200GF	75KW	2
5	角磨机	9980N	0.75KW	10
6	空压机	TA100	7.5KW	2
7	滚刷			8
8	电热毯	180*200		6

3.1.2防水层施工前，要对作业人员进行培训和技术交底。

防水层施工主要人员配置表（一个工作面）

序号	工种	人数
1	基层及涂层修补工人	10
2	滚涂及刷涂工人	6
3	喷涂工人	8
4	电工	2
5	技术员	2
6	安全员	1

3.2施工工艺流程

桥面防水层铺装施工工艺见下图


基层验收

基层处理（打磨、修补）

涂刷改良沥青处理剂

铺设高聚物改性沥青防水卷材

防水卷材搭接验收和修补
		不合格
防水卷材铺设质量验收
	合格
浇筑C40纤维混凝土

保温养护

3.3施工工艺

3.3.1桥面基层处理

1、防水层施工前应先对基层面进行验收，桥面混凝土基层表面质量应符合TB/T2965规定的要求。其平整度用1m直尺检查，空隙只允许平缓变化，且不大于3mm。

2、基层应做到坚实、平整、无尖锐异物，不起砂、不起皮及无凸凹不平现象；对于混凝土因养护不够等原因造成的强度不足，起砂等现象必须采用合适机械打磨，直至露出坚硬的基面，过于光滑的基面宜用打磨机磨粗。若基层表面高低不平或凹坑较大时，应用1:2.5水泥砂浆找平。

3、防护墙、竖墙需做防水层部位应无蜂窝、麻面。对蜂窝、麻面做填补前，应清楚蜂窝、麻面中松散层、浮渣、浮灰、油污等。对蜂窝、麻面的填补，均应在水泥砂浆、水泥净浆中添加适量水溶性胶黏剂以增强水泥砂浆、净浆及基地的连接。

4、平面与立面交接处应做成均匀一致。

5、涂刷基层处理之前基层应干燥，基层干燥鉴别的一般方法可凭经验肉眼观察，将1m见方的卷材覆盖在基层表面上，静置2-3h，若覆盖的基层表面无水印，即视为符合要求，可进行铺设卷材防水层施工。

3.3.2防水卷材的铺贴

1、备好防水卷材，基层处理、密封膏、圆形搅拌桶、220V电源、打磨机、小平铲、凿子、吹灰器、扫帚、滚动刷、毛刷、弹线盒、剪刀、壁纸刀、卷材铺展器、多头喷灯车或自动铺装车、喷灯、钢压辊、小压棍、电热毯等。

2、防水层铺设施工环境温度不宜低于零下10℃，低于零下10℃时，需对桥面系搭设保温棚进行温度控制。

3、涂刷高聚物改性沥青基层处理剂，用量为每平方米不少于

0.4kg。施工方法是用长柄滚刷进行涂刷，要求涂刷均匀，不露底面、不堆积，待处理剂达到干燥程度（一般为不粘手为准）方可施行热熔施工。

4、防水卷材纵、横向的搭接长度不得小于100mm，在已涂刷基层处理剂并干燥的基层表面，留出搭接缝尺寸。将铺贴卷材的基准线弹好，以便按此基准线进行卷材铺贴施工。对于桥涵面的曲线部位，应按曲线半径放线，以直代曲，确保铺贴接茬的宽度。

5、卷材铺粘宜采用机械烘烤设备热熔铺贴卷材，也可采用多台喷灯同时烘烤热熔铺贴卷材。卷材铺贴应从一端开始，桥面横向由低向高顺序进行；点燃喷灯（喷枪），烘烤卷材底面的沥青层及基层上的处理剂（烘烤喷灯以距离卷材辊30cm左右为宜），烘烤要均匀，将卷材底面沥青层熔化后，即可向前滚铺。为保证卷材与基层的粘结，卷材热熔铺贴过程中，应边铺贴边滚压排气粘合，滚压工具可采用15～20kg重，1m长，直径为15cm的钢辊。

6、卷材底面熔化以沥青接近流淌、呈黑色亮为度，不得过分加热或烧穿卷材；卷材搭接处的上层和下层卷材应完全热熔粘合，以保证搭接处粘贴牢固，搭接缝处应有自然溢出的热熔沥青。

7、防水卷材应在桥面铺设至防护墙根部。对于桥面排水口、吊装孔等细节部点，采用聚氨酯防水涂料涂刷封边。保护层接缝处应用聚氨酯防水涂料涂刷封边。

8、卷材铺贴到梁体周边收口部位时，滚压后应有自然溢出的熔融沥青条。

9、制作防水层时不得流溅或其他原因污染梁体。防水层铺贴完成后30分钟，即可浇筑保护层。

3.3.3聚氨酯防水涂料层的涂刷

1、涂刷聚氨酯防水涂料时，基层表面不得有明水，严禁雨、雪中施工，防水层铺设施工环境温度不得低于5℃。基层应平整清洁、牢固、坚实、充分干燥、无尖锐角，并做好节点圆弧处理。

2、涂膜厚度和用量，聚氨酯防水涂料总涂膜厚度不得小于2.0mm，每平方米用量约2.4kg。

3.3.4施工方法与要求：

1涂膜施工宜采用喷涂设备将涂料均匀涂于基层表面，也可采用金属锯齿板（应保证涂膜厚度达到2.0mm）将涂料均匀涂刷与基层表面。

2涂料主剂（甲组份）、固化剂（乙组份）需按产品说明进行配置，每种组份的称量误差不得大于±2%。

3采用喷涂设备时，该设备应具有自动计量、混合和加热功能，加热后出料温度为60℃～80℃。

4采用人工涂刷配制涂料时，按照先主剂、后固化剂的顺序将液体倒入容器，并充分搅拌使其混合均匀。搅拌时间3～5min。

5搅拌不得加水，必须采用机械方法搅拌，搅拌器的转速宜在200～300转/分。

6涂刷时应分2次进行，以防止气泡存于涂膜内。**次使用平板在基面上刮涂一层厚度0.2mm左右的涂膜，1～2小时内使用金属锯齿板进行*二次刮涂。

7配置好的涂料应在20分钟内用完，随配随用。

8对于防护墙、AB竖墙等垂直部位使用毛刷或辊子**涂刷，平面部位在其后涂刷；保护层平面处封边处理，应在缝两侧不小于设计宽度要求涂刷聚氨酯防水涂料。对于泄水管、吊装孔等部位，待做完高聚物改性沥青防水卷材于密封膏后，用溶剂型橡胶沥青防水涂料进行封边处理。

9不得使用风扇或类似器具缩短干燥时间，喷涂后4小时或涂刷后12小时内须防止霜冻、雨淋及暴晒。防水层干固后，方可浇筑混凝土保护层。

3.4防护墙外聚氨脂防水层施工

3.4.1防水层施工前应先对基层面进行验收，基层应做到平整、无尖锐异物，不起砂，不起皮及无凹凸不平现象。

3.4.2聚氨脂防水层厚度不小于2mm，每平米用量约2.4kg。

3.4.3施工可采用喷涂设备将涂料均匀喷涂于基层表面，也可采用金属锯齿板将涂料均匀刮涂于基层表面。

3．4.4涂料主剂、固化剂须按产品说明进行配制，每种组份的称重误差不得大于±2%。

3.4.5采用设备喷涂时，该设备应具有自动计量、混合和加热功能，加热后出料温度在60-80℃。

3.4.6采用人工涂刷配制涂料时，按照先主剂、后固化剂的顺序将液体倒入容器，并充分搅拌使其混合均匀，搅拌时间3-5min。搅拌时不得加水，必须采用机械方法搅拌，搅拌器的转速宜在200-300转/分。

3.4.7刮涂时应分2次进行，以防止气泡存于涂膜内。**次使用平板在基面上刮涂一层厚度0.2mm左右的涂膜，1-2小时内使用金属锯齿板进行*二次刮涂。刮涂厚度﹥1.8mm。配制好的涂料应在20分钟内用完，随配随用。

3.4.8对防护墙在垂直部位使用毛刷或辊子**涂刷，平面部位在其后涂刷。

3.4.9不得使用风扇等工具缩短干燥时间，喷涂后4小时或涂刷后12小时内须采用措施防止霜冻雨淋及暴晒。

3.4.10防水层铺设施工环境温度不得低于10℃并且完全干固后方可浇筑保护层。

3.5纤维混凝土施工

3.5.1纤维混凝土应采用强制拌制,将石子、砂子、水泥、水、减水剂和纤维同时倒入搅拌机中，搅拌时间应不小于3分钟，并拌合均匀。

3.5.2将混合均匀的纤维混凝土均匀铺在梁体的防水层上，用平板振捣器捣实，在拉动平板振捣器时速度应尽量缓慢，使振捣时间为20秒左右，并无可见空洞为止。

3.5.3混凝土接近初凝时方可进行抹面，抹刀应光滑以免带出纤维，抹面时不得加水，抹面次数不宜过多。

3.5.4桥面保护层纵向每隔4m设横向断缝，在梁体中心线处设纵向断缝，断缝宽度10mm、深约20mm。当保护层混凝土强度达到设计强度的50%以上时，用聚氨酯防水涂料将断缝填实、填满。填充断缝时不得污染保护层及梁体。

3.5.5混凝土面浇筑完成后，应采取必要的保水养护措施，避免失水太快；自然养护时，桥面应采用草袋或麻袋覆盖，并在其上覆盖塑料薄膜。桥面混凝土洒水次数应能保持表面充分潮湿，当环境相对湿度小于40%时，自然养护应不小于28天，相对湿度在60%时，自然养护不小于14天。

4、防水层修补及搭接

4.1修补

4.1.1涂层漏涂、鼓泡、针孔及损伤的修补

对于面积小于250cm2（16cm×16cm）的漏涂、鼓泡和损伤，应采用涂层修补材料进行修补；面积大于250cm2时，采取二次喷涂的工艺进行修补。针孔应逐个用涂层修补材料修补。

4.1.2范围较大处的修补

如缺陷部位喷涂时间较短（≤6h），对缺陷涂层表面进行打磨、清理后直接进行二次喷涂相同材料的聚脲防水涂料。如果缺陷部位喷涂时间较长(>6h),则应在缺陷涂层表面、并向外扩展5-10cm，打磨清理后，施做专业粘合剂，然后采用**修补设备喷涂聚酯修补、刮平，使整个涂层连续、致密、均匀。

4.2注意事项

修补时，应彻底清除损伤及粘结不牢的涂层，并将基层及损伤周围20mm范围内的涂层表面打毛并清理干净，分别刷涂底涂和层间粘合剂。待表干后用原聚脲材料及喷涂设备喷涂修补，应尽量减少手工修补的数量。

5、防水层保护措施

5.1防水层施工后必须采用必要的保护措施。避免防水层在后续施工工序中受损。

5.2防护墙及无砟轨道底座板施工中，钢筋绑扎、模板支立、模板拆除等工序注意避免钢筋端头、模板角等尖锐部位直接碰撞挡水层，同时各种机具轻拿轻放。施工完成后需及时清理施工现场，避免施工过程中撒落的杂物被重物挤压，造成防水层破损。

5.3防水层铺设24h内，禁止车辆通行，24h后，可允许轮胎接地比压小于0.6MPa的车辆通行。

6.4底座板与防护墙之间通过悬臂吊时，由于加高平台坡脚影响，需加铺砂浆或垫木找平，严禁铺石子找平。

6、施工控制要点

6.1高寒地区铺贴卷材时，注意环境温度，当环境温度低于零下10℃时，必须对桥面施工区域进行保温处理。

6.2铺贴卷材以热熔法粘结，用喷灯火火焰加热器烘烤卷材底面和基层表面，使卷材底面的沥青融化，边烘烤边向前铺卷材，随后用压辊滚压，挤出卷材与基层之间的空气，使其与基层粘结牢固。

6.3喷灯火焰与基层、卷材之间的距离，其烘烤温度和时间使沥青层呈溶状为度，过分加热会造成卷材烧穿。

7、结论：

在青海高原修建铁路，由于恶劣的气候和周边环境对人类的生存是个较大的考验，因此，在工程措施选择上，多采用以桥带路的方式，减少病害，减少铁路运营期间维修量。青海铁路桥梁工程，在设计、施工方面采取了许多新技术，在实践中，提出了新的设计、施工理念，可供以后类似工程借鉴。

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