《熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法》是中交第三公路工程局有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是王齊昌、楊燕、張志宏、劉元煒、楊志超；適用範圍是公路水泥混凝土橋樑鋪裝瀝青混凝土橋面防水粘結層的施工。
《熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法》主要的工法特點是：用拋丸處置界面；提高了瀝青在自然條件下的黏度，增強界面粘結能力、提高了抗剪效果；拋丸處置高效、環保，丸料可循環使用。
2009年10月19日，《熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2007-2008年度國家一級工法。
基本介紹
- 中文名：熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法
- 工法編號：GJYJGF046-2008
- 完成單位：中交第三公路工程局有限公司
- 主要完成人：王齊昌、楊燕、張志宏、劉元煒、楊志超
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：國家一級工法（2007-2008年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
瀝青混凝土路面的早期破壞是公路工程領域的一大難題，橋面鋪裝的使用條件更嚴酷，早期破壞現象更普遍，因此成為各國道橋技術人員努力研究探討的重要課題。杭州灣跨海大橋全長36千米，設計期望壽命100年。杭州灣大橋工程指揮部以全壽命的理念，採用了施工科研總承包的方式，旨在提高鋪裝層的路用性和耐久性，減少大橋封閉維修的社會影響。中交第三公路工程局有限公司聯合設計單位和高等院校科研院所，開展了《杭州灣跨海大橋水泥混凝土橋雙層SMA鋪裝體系研究》，其中防水粘結層關鍵技術形成了《熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法》。
工法特點
《熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法》的工法特點是：
一、用拋丸處置界面，可以最大程度地去除表面殘留物質、浮漿和起砂層，提高混凝土面層的露骨率、粗糙度和清潔度，增加界面粘結和抗剪效果。
二、高溫噴灑高黏度聚合物改性瀝青工藝，提高了瀝青在自然條件下的黏度，增強界面粘結能力、提高了抗剪效果。
三、拋丸處置不會對混凝土面層產生破壞性影響，也不會造成密實骨料的鬆動和細微裂紋，並可暴露混凝土的收縮裂紋等缺陷，提前修補，消除隱患。
四、拋丸處置高效、環保，丸料可循環使用，無粉塵污染，可改善施工環境與生態環境。
操作原理
適用範圍
《熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法》的適用範圍是：公路水泥混凝土橋樑鋪裝瀝青混凝土橋面防水粘結層的施工。
工藝原理
《熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法》的工藝原理敘述如下：
通過拋丸輪產生的離心力將鋼丸料以很高的速度和一定的角度拋射到工作表面上，讓鋼丸以巨大的衝擊能量高速打擊工作表面，達到處理工作表面上的雜質、附著物以及其他需要清理的物質的一種表面處理的方法。鋼丸、清除灰塵、雜質等一起經過反彈室至儲料斗上方的分離裝置將鋼丸與灰塵、雜質分離，鋼丸進入儲料斗繼續循環使用，灰塵、雜質則通過連線管進入除塵器，通過濾芯的分離，停留在儲灰斗中和濾芯的表面。再通過自動反吹除塵器反吹空氣自動間隔清理每一個濾芯。拋丸處置工藝原理如圖1所示。
圖1 拋丸處置工藝原理示意圖
將高黏度聚合物改性瀝青加溫到185±5℃，降低其施工黏滯度，使其滲入經拋丸處置露出的混凝土表面毛細孔中，增強界面瀝青與混凝土的粘結效果。採用具有自動加熱，自動控溫、控車速、控泵壓與流量聯動的智慧型型灑布車，保證熱噴高黏度聚合物改性瀝青的質量。
施工工藝
- 工藝流程
《熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法》的工藝流程是：施工準備→拋丸處置→瀝青灑布（同步撒布防粘碎石）→工序檢驗交接。
- 操作要點
《熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法》的操作要點如下：
一、拋丸處置
1.橋面初步清理
用人工清掃和吹風機吹風等方法對橋面進行初步清理，為拋丸施工提供一個清潔的工作面。
2.拋丸機的調試就位
拋丸機現場進行試拋施工，根據露骨率和表面粗糙度檢測結果，合理調整鋼丸的大小和形狀、拋丸機的行走速度、鋼丸的拋射速度與流量三個關鍵施工參數。
3.拋丸作業
（1）在拋丸機起步階段時，先讓執丸機處於行走狀態，再打開放砂閥門，以免在起步位置執丸時形成凹坑。
（2）拋丸施工機械連線粉塵收集箱，單次行走的工作距離，一般不超過30米。
（3）多台拋丸機作業採用並行直線連續拋丸方式，兩台機作業寬度重疊20~30毫米，並使搭接的部分不出現高低差。
（4）拋丸去除深度2~3毫米，露骨率≥20%，當一遍達不到20%時進行二次或多次拋丸。去除深度達到3毫米，表面露骨率仍達不到20%的，為保證處置後的表面平整度，不可繼續深入，否則會影響整體質量。
（5）拋丸處置後的表面有均勻的粗糙度和良好的清潔度。
（6）對無法拋丸處置的邊角等部位，採用手持式打磨機補充處置。
（7）施工人員必須穿戴乾淨的工作服、手套、工作帽。
（8）對拋丸處置後所暴露出來的混凝土在澆築及硬化過程中產生的收縮裂紋、孔洞等缺陷，採用水性環氧乳液進行封閉處理。
4.廢料清理
在回收粉塵時，注意及時清理除塵器內灰斗積灰，回收的粉塵集中運到卸料點處理。
5.鋼丸回收
安排專人緊跟拋丸機回收拋頭處溢出的鋼丸，重複利用。
6.工序交接
拋丸處理施工結束後，應及時檢驗，及時進行下一道工序施工，避免乾淨的混凝土表面外露時間過長造成二次污染。
二、防水粘結層
1.除塵
施工前用強力吹風機對橋面再除塵，達到清潔、乾燥、無塵土。
2.瀝青與碎石灑（撒）布量標定
在灑布車行駛速度、瀝青泵速、泵壓達到一定條件，標定和校正瀝青灑布量。在撒布車行駛速度、料斗升起角度、封層車上料門的刻度達到一定條件，標定和校正碎石撒布量。
3.路緣帶污染防護
在改性瀝青碎石防水層施工前，對橋面兩側的路緣帶及護欄用適當尺寸的牛皮紙或塑膠薄膜進行全部覆蓋，以防止污染。
4.瀝青及碎石施工
（1）將溫度符合技術要求的熱噴聚合物改性瀝青泵入灑布車的瀝青貯存罐中，將符合技術要求的碎石裝入碎石撒布車的集料貯存倉中。
（2）檢查和清洗灑布車，做到無泥土、無漏油、不污染橋面。
（3）將灑布車開至施工現場，按設計要求設定好改性瀝青的噴灑量和碎石的撒布量。
（4）將灑（撒）布車開至施工路段，調整料斗升起的角度為36°~38°；調整瀝青噴灑臂距地高度為300毫米（根據風速大小適當調整高度），以保證瀝青噴灑達到三重疊的效果。施工車速設定為5千米/小時，瀝青泵聯動轉速為482轉/分鐘左右，瀝青泵的聯動泵壓達到0.5~1兆帕，進行試噴和參數調整，使瀝青噴灑量和碎石撒布量滿足規定要求。
（5）調整完畢後，將灑（撒）布車開至距施工起點30米的位置，當車輛到達施工起點且車速能達到5千米/小時時，開始改性瀝青碎石防水層施工，瀝青先灑布，隨後立即進行碎石撒布，施工過程中要保持車行勻速順直，當車輛到達終點時，立即停止灑（撒）布。
（6）瀝青灑布要均勻，無漏灑；碎石撒布要達到分散均勻、顆粒不重疊、不成堆，覆蓋率達到90%。
（7）對瀝青漏灑的部分進行人工補撒，對浮動重疊的碎石進行清理；對碎石覆蓋率小於90%的部位進行碎石補撒。
5.碾壓
用輕型輪胎壓路機碾壓（行駛速度4~5千米/小時），碾壓1~2遍。碾壓時應由路邊緣向中間碾壓，壓路機在改性瀝青碎石防水層上碾壓時不得停留、調頭、急剎車和急轉彎。碾壓完畢後，對改性瀝青碎石防水層全面檢查，對浮動重疊的碎石予以清除，對有膠輪粘起的部位進行人工處理。
6.接縫的處理
縱向接縫採用搭接的方式，先做的一幅碎石防水層接縫一側應預留200毫米寬度不撒碎石，下一幅施工時沿上幅碎石邊線同步灑布，以便達到碎石撒布對接、瀝青灑布達到3重疊的效果。
橫向接縫應在接縫處放置寬1米的帆布，其長度應超出灑布寬度500毫米，待灑布車通過後，應立即將帆布清洗乾淨，以便重複使用。
- 勞動力組織
《熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法》勞動組織如表1。
序號 | 單項工程 | 所需人數 | 備註 | 序號 | 單項工程 | 所需人數 | 備註 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 管理人員 | 4 | ╱ | 4 | 瀝青酒布（同步撒布防粘碎石） | 12 | ╱ |
2 | 技術人員 | 4 | ╱ | 5 | 雜工 | 6 | ╱ |
3 | 混凝土橋面拋丸處置 | 18 | ╱ | ╱ | 合計 | 44人 | ╱ |
材料設備
一、材料
《熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法》所用的材料明細如下：
1.施工耗材
該工法拋丸施工所消耗鋼丸標準為《高碳鋼丸和砂》GB/T 18838.3一2008（原標準《鑄鋼丸》GB6484—86），《鑄鋼砂》GB 6485—86。
2.工程材料
該工法所用熱噴聚合物改性瀝青，採用蘭亭高科《界面瀝青》Q/ZLG 027一2007標準，其SHRP性能等級為PG 76一22，主要技術指標見表2。
試驗項目 | 單位 | 試驗數值 | 試驗方法 |
|---|---|---|---|
針入度（25℃，5秒，100克） | 0.1毫米 | 45~60 | T0604-2000 |
5℃延度 | 厘米 | ≥30 | T0605-1993 |
軟化點（R&B） | ℃ | ≥75 | T0606-2000 |
60℃動力黏度 | 帕斯卡·秒 | ≥10000 | T0625-2000 |
135℃運動黏度 | 帕斯卡·秒 | ≤3 | T0625-2000 |
二、設備
《熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法》工程所用主要拋丸設備型號如表3。
參數/型號 | 佰銳泰克2-20DT | 佰銳泰克2-30DS | 佰銳泰克2-4800DH |
|---|---|---|---|
拋丸寬幅 | 550毫米 | 800毫米 | 1220毫米 |
拋丸電機功率 | 2×11千瓦 | 2×15千瓦 | 2×40千瓦 |
電源要求 | 400伏50赫茲63安 | 400伏50赫茲63安 | 自帶柴油發動機 |
行走速度 | 0.5~33米/分鐘 | 0.5~29米/分鐘 | 0~114米/分鐘 |
拋丸效率 | -400平方米/小時 | -500平方米/小時 | -3500平方米/小時 |
外觀尺寸 | 1950毫米×720毫米×1400毫米 | 1900毫米×980毫米×1200毫米 | 5740毫米×2489毫米×2743毫米 |
設備重量 | 560千克 | 750千克 | 11500千克 |
配套吸塵器 | 854DC | 854DC | 一體吸塵器 |
建議配套電機 | 50千伏安以上 | 70千伏安以上 | 自帶發動機 |
《熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法》工程所用主要施工機械設備如表4。
設備名稱 | 單位 | 型號 | 數量 |
|---|---|---|---|
拋丸機 | 台 | 2-30DS型/80厘米 | 2 |
2-20DT型/55厘米 | 1 | ||
吸塵器 | 台 | 自動反吹854DC吸塵器 | 3 |
發電機 | 台 | 75千伏安 | 2 |
50千伏安 | 1 | ||
智慧型瀝青碎石同步灑（撒）布車 | 台 | 歐亞聯合酒布機/3.9米 | 1 |
膠輪壓路機 | 台 | 12噸 | 1 |
瀝青供給車 | 台 | 8噸 | 1 |
載重汽車 | 輛 | 東風3噸 | 2 |
質量控制
《熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法》的質量控制要求如下：
一、工程質量控制標準
該工法施工質量執行《公路橋涵施工技術規範》JTJ 041一2000、《公路瀝青路面施工技術規範》JTGF 40一2004、《公路工程質量檢驗評定標準》JTGF 80/1一2004。拋丸處置2007年前中國國內尚無相關的技術規範標準，其質量檢驗標準允許偏差推薦值見表5。
項次 | 檢查項目 | 規定值或允許偏差 | 檢測方法頻率 |
|---|---|---|---|
1 | 浮漿及雜物 | 無附著不牢的浮漿、雜物等 | 目測、全面 |
2 | 去除深度 | 2~3毫米 | 對比法、全面 |
3 | 露骨率 | ≥20% | 對比法、全面 |
4 | 粗糙度 | 表面粗糙均勻 | 對比法、全面 |
二、質量控制措施
1.建立健全質量保證體系，明確各職能部門和各級人員的質量職責，明確執行者和檢驗者，以工作質量來保證工程質量，用工序質量保證項目質量，實現質量目標。
2.根據混凝土橋面板的情況，合理調整鋼丸的大小和形狀、拋丸機的行走速度、鋼丸的拋射速度與流量三個關鍵施工參數，保證拋丸處置質量。
3.拋丸機採用直線連續拋丸作業，兩台機作業寬度重疊20~30毫米，保證拋丸處置的覆蓋面，並使搭接的部分不出現高低差。對無法拋丸處置的邊角等部位，採用手持式打磨機補充處置。
4.在橋面處理完畢後方可進行防水粘結層施工，不得有可見灰塵、油污和其他污物的二次污染。施工前用強力吹風機對橋面再除塵，保持乾淨、乾燥。
5.對瀝青與碎石灑（撒）布量進行定期標定和校正。
6.控制熱噴改性瀝青的加熱溫度和灑布溫度。
7.碾壓後，對改性瀝青碎石防水層浮動重疊的碎石予以清除，對有膠輪粘起的部位進行人工處理。
安全措施
採用《熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
一、建立健全安全保證體系，明確各職能部門和各級人員的安全職責，配備專職安全員和班組兼職安全員，落實安全生產責任制。
二、拋丸機操作人員必須佩戴護目鏡，以防鋼丸彈射傷人。
三、熱噴改性瀝青溫度高，在加溫、裝料、運輸、灑布過程要防燙傷。
四、進行安全施工應知應會教育，認真進行內容清晰、明確、具體且通俗易懂的作業前安全技術交底。
五、施工現場按符合防火、防風、防雷、防洪、防觸電等安全規定及安全施工要求進行布置，並完善布置各種安全標識。
六、施工現場的臨時用電嚴格按照《施工現場臨時用電安全技術規範》的有關規範規定執行。現場用電採用三相五線制，移動照明用電採用三線制，配備標準配電箱和漏電保護裝置。
七、建立健全安全檢查制度，進行定期安全生產檢查和不定期專項檢查，及時採取措施消除安全隱患。
環保措施
《熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法》的環保措施如下：
一、認真貫徹有關環境保護的法規，加強對施工燃油、工程材料、設備、廢水、生產生活垃圾、棄渣的控制和治理，隨時接受相關單位的監督檢查。
二、對施工場地道路進行硬化，並在晴天經常對施工通行道路進行灑水，防止塵土飛揚，污染周圍環境。
三、對橋面兩側的路緣帶及護欄用適當尺寸的牛皮紙或塑膠薄膜進行全部覆蓋，以防止污染。
四、4級以上大風，不進行熱噴改性瀝青灑布施工，防止瀝青隨風飄，污染環境。
五、設定固定的廢棄物堆放點，工程廢料、施工垃圾統一收集，集中處理。
六、保持機械設備的完好，減少噪聲，不擾民。
七、設定固定的機修點，確保無廢油污染。
八、文明施工，做到標牌清楚、齊全，各種標識醒目，施工場地整潔文明。
效益分析
在杭州灣跨海大橋（長34.514千米，鋪裝面積103.542萬平方米）、杭州市江東大橋（鋪裝面積82600平方米）、宜昌市伍家崗至雲池公路改建項目（鋪裝面積8791.3平方米）等3項工程套用表明，《熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法》與傳統的橋面處理工藝（人工鑿毛、機械鑿毛、高壓水沖洗）相比，具有經濟效益和社會效益。
一、拋丸工藝處置橋面的成本約為機械銑刨工藝的60%~70%，熱噴改性瀝青防水粘結層成本約為乳化瀝青的1.1~1.3倍。拋丸處置界面質量好，瀝青黏度高，提高了鋪裝層的使用壽命，降低了公路運營和養護費用，全壽命成本更加經濟。
二、拋丸機設備小巧，操作簡便，工作效率高，施工進度快，勞動強度低。由於可組織多台設備同時施工，提高了機械設備的使用率，降低了施工成本。
三、該工法用拋丸處置，界面質量好，形成均勻的糙面界面，露骨率高，增強界面粘結和抗剪效果。不造成密實骨料的鬆動和細微裂紋，易於發現橋面混凝土在澆築及硬化過程中存在的收縮裂紋等缺陷，提前修補措施，避免隱患擴大。採用熱噴聚合物改性瀝青，進一步提高界面防水粘結和抗剪效果。
四、拋丸處置丸料可循環使用，無粉塵污染，噪聲低，改善施工環境與生態環境，節能環保。
套用實例
《熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法》的套用實例如下：
一、套用工程概況
1.杭州灣跨海大橋
杭州灣跨海大橋全長36千米，水泥混凝土橋瀝青混凝土橋面鋪裝工程34.514千米，2×3×3.75米，最大坡度≤3%，橋面橫坡2%。橋面鋪裝為雙層SMA鋪裝體系，上面層4厘米SMA-13，下面層6厘米SMA-16，橋面鋪裝面積103.542萬平方米。契約工期2007年3月5日至2008年3月6日，2008年5月1日全橋竣工通車，經浙江省交通廳質量監督局驗收評定為優良工程。
2.杭州市江東大橋
江東大橋契約段起止樁號K0+360~K4+692.5，全長4.3325千米，行車道2×15.5米，最大縱坡≤3.5%，橫坡2%。江東大橋引橋混凝土橋面採用雙層改性瀝青混凝土鋪裝，上面層4厘米AC-13C，下面層6厘米AC-20C，SBS改性瀝青。共鋪裝橋面82600平方米。2008年6月1日開工，2008年11月30日全橋竣工通車，經浙江省交通廳質量監督局驗收評定為優良工程。
3.宜昌市伍家崗至雲池公路改造項目
伍家崗至雲池公路改造項目起訖里程k2+250~k20+450，全長18.20千米，鋪裝瀝青混凝土路面351476.1平方米，其中水泥混凝土橋樑改性瀝青混凝土橋面鋪裝8761.3平方米，鋪裝層6厘米AC-13C，SBS改性瀝青。2008年4月20日開工，2008年12月30日全橋竣工通車，經湖北省交通廳質量監督站驗收評定為優良工程。
二、套用工程施工總結
經上所述3項工程混凝土橋樑瀝青混凝土橋面鋪裝施工，對共性問題總結如下：
1.拋丸處置去除混凝土板上的所有浮漿、軟弱部位，形成粗糙和可靠的抗滑界面，提高水泥混凝土橋面板與瀝青鋪裝層之間的抗剪下能力，保證鋪裝體系與混凝土面板共同受力變形，不產生相對位移。拋丸處置適用於混凝土澆築均勻、骨料露骨明顯、表面比較粗糙、沒有較厚的離析砂漿層的橋面，對橋面浮漿較厚的局部區段和大縱坡、多剎車區段可採用機械銑刨。
2.拋丸去除深度達到3毫米，表面露骨率仍達不到20%時，一般不宜繼續深入，以保證處置後的表面平整度和整體質量。
3.對拋砂處置後所暴露出來的混凝土在澆築及硬化過程中產生的收縮裂紋、孔洞等缺陷，採用水性環氧乳液進行封閉處理。混凝土表面不宜採用結晶材料處理，提高防水粘結層瀝青的滲透性。
4.熱噴聚合物改性瀝青溫度控制在180±5℃，滿足施工可噴灑性和防止聚合物改性瀝青高溫老化。
5.工程施工表明，熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法具有良好的施工可操作性，施工後檢測滿足設計指標要求。
榮譽表彰
2009年10月19日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2009]162號”檔案發布《關於公布2007-2008年度國家級工法的通知》，《熱噴聚合物改性瀝青防水粘結層施工工法》被評定為2007-2008年度國家一級工法。
