德国高速铁路桥梁防水系统与抛丸机处理整平技术
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发表时间：：2015-08-10
德国高速铁路桥梁防水系统与抛丸机处理整平技术
摘要：介绍德国铁路桥梁防水的历史、相关规范以及检测技术，对高速铁路桥梁防水卷材的性能要求作了详细分析，并简单介绍了高速铁路桥梁防水卷材的施工与抛丸机机械整平技术。
1、德国铁路桥梁防水发展历程：
1960年沥青防水卷材开始应用于铁路桥梁防水。
1976年开始建造高速铁路，规定应用2层防水卷材。
1980年规定可以用单层改性沥青防水卷材，SBS改性沥青防水卷材进入高速铁路防水应用。
从1985年开始，对铁路防水层作了大量研究工作，包括对99座桥梁的调查及取样，以判定防水层使用后的质量。
1987年，制定了严格的桥面防水材料标准，即ZTV标准，此标准中规定使用SBS改性沥青防水卷材。
从2001年起，高速铁路部门邀请威达公司参与zTv标准的制定/修订工作，确定了高速铁路专用SBS改性沥青卷材的指标。
2003年，zTV INc即德国桥梁工程标准制定。
2006年，确定以ZTV ING试行成为欧洲标准，并已确定将于2009年列为欧洲标准EN 146950。
2、德国高速铁路用的防水卷材标准：
2006年，德国高速铁路用的防水卷材系统要求遵循ZTV-BEL-B标准。
2.1、工程规范：
ZTV-BEL-B《德国桥梁防水技术规程》规定了系统构造要求以及施工要求。
2.2、材料规范：
TL-BEL-B《桥梁防水材料技术条件》，依据ZTV-BEL-B
Teil 1制定的针对单层热熔沥青防水卷材的材料规范;
TL-BEL-EP《桥梁环氧树脂技术条件》。
2.3、试验规范：
TP-BEL-B《桥梁防水材料及防水系统试验规程》，依据ZTV-BEL-B Teil 1制定的针对单层热熔沥青防水材料以及整个防水系统试验规范。
3、德国桥梁(高速铁蹿防水系统：
材料及检测技术
3.1、桥梁防水材料技术要求及检测：
德国TL-BEL-B《桥梁防水材料技术条件》明确规定了桥梁防水卷材本身要具有的材料性能，包括材料的厚度、高温流淌性能、低温柔度、机械性能(拉力、延伸率)以及热老化性能等。这些性能要依据德国TP-BEL-B标准进行检测。
3.2、防水卷材基本性能：
防水卷材基本性能包括:优异的耐高温流淌性能，很好的低温柔度和弹性，优异的力学性能(拉力、延伸率)、耐老化性能和高聚物沥青的长效稳定性等。
3.3、卷材基本性能检测：
(1厚度检测
采用可以自动传输数据的数显自动测厚仪，在排除人为因数的同时可以做到快速处理数据，可以通过自动传输系统由电脑直接进行数据整理和分析。
(2低温柔度检测
要求采用全自动低温柔度仪，排除人为因数，整个弯折过程全部自动完成，保证实验数据精确。
(3拉力及延伸率等力学性能检测，特别是低温情况下的数据检测。
3.4、桥梁防水卷材热熔施工性能：
沥青防水卷材的热熔施工性能非常重要，包括胎基的热稳定性、在高温下沥青涂盖层的分散稳定性和耐老化性以及热熔安装时保持最合适的茹稠度等。
3.5、与基层的粘结性能：
为保证防水卷材与基层有很好的粘结性能，首先基层必须满足预定要求的表面粗糙度和平整度，同时防水卷材下表面要有足够的沥青填平空洞部位，其次沥青防水卷材和基层处理剂间的粘接强度应大于1.5 MPa。
3.6、防水卷材与基层粘接性能检测：
防水卷材与基层的粘接性能需要采用多种检测手段进行验证，采用实验室抗拉拔实验或手动撕拉的方式观察;在施工现场采用敲击方式检测是否有空鼓现象发生;最先进的方式是采用小型拉拔仪器在施工现场对防水卷材的粘接性能直接进行数据测定。
3.7、抗裂性能：
防水卷材应具有在动力和静力状态下弥补混凝土接触面开裂的性能。为了保证沥青防水卷材有很好的抗裂性能，防水卷材的胎基及高聚物沥青涂盖层要有很好的柔性，防水卷材要有优秀的低温弯折柔度。和APP改性沥青相比，SBS改性沥青有更优异的抗裂性能。防水卷材及系统的抗裂性能应经过系统测试。
3.8、抗剪切滑移性能：
防水系统要能抵抗列车制动以及桥面坡度产生的剪切应力，因此，整个系统要有很好的抗剪切滑移性能。为保证系统有很好的抗剪切滑移性能，防水系统与桥梁的基面要有很好的粘接，防水卷材的沥青涂层要有稳定的抗剪切力，同时，沥青防水卷材本身各层要结合紧密。防水系统的抗剪切性能应经过系统测试。
3.9、桥梁防水卷材的抗老化性能：
桥梁防水卷材的抗老化性能决定了卷材及系统的使用寿命，从材料本身看，与沥青防水卷材中改性物质的种类以及在沥青中的分散性能相关，同时要采取行之有效的检测手段确保卷材的抗老化性能。
3.9.1、从添加改性剂种类进行分析：
真正的SBS改性沥青防水卷材，是在沥青涂层中加入SBS热塑性弹性体改性剂，SBS弹性体改性剂与沥青的相容很好，只要研磨充分就可以在沥青中分布均匀，而且该材料本身是完全可溶的。
市场中常见的掺入大量胶粉的“SBS改性沥青防水卷材”，是在卷材的沥青中加入了大量胶粉作为改性剂。胶粉一般是通过机械方式将废旧轮胎粉碎后得到的粉末状物质。胶粉跟沥青根本不相容，在沥青中结团、结块，而且胶粉本身是不可溶的。
沥青的改性效果可以通过荧光显微镜进行观察(见图1,图2。
图2加入胶粉作改性剂的沥青卷材
3.9.2、短期性能分析：
虽然出厂时加入2种改性剂的沥青卷材的物理化学指标区别不大，但这只是局限于指标本身，其实仔细观察，短期能有很大区别:
1、加入胶粉的沥青防水卷材绝大多数都伴有难闻的废橡胶的气味，更劣质的材料可能用手都可以摸出防水卷材表面的渗油。
2、般纯SBS改性沥青卷材的萃取时间很短，但是胶粉改性的沥青卷材虽然可溶物含量从最终的数据上可以达标，但是萃取时间很长，即使是部分加入胶粉的沥青防水卷材(也就是既有SBS也加入胶糊也会在萃取后期变慢。
3、卷材本身的弹性虽然很难量化，但是在用手撕拉卷材涂层沥青时差别也不小，纯SBS改性沥青卷材的涂层拉伸时延伸性很好，而胶粉改性沥青防水卷材则不行。
3.9.3、长期性能分析(抗老化性触：
长期性能主要体现在抗老化性能方面，这对防水卷材本身的寿命以及整个防水系统的寿命乃至整个建筑物的寿命都起到至关重要的作用。
掺入胶粉的“SBS改性沥青防水卷材”，加入了许多与沥青根本不相容的用废旧轮胎制成的胶粉，胶粉本身又不可溶，整个沥青涂层不可能达到匀质，而且胶粉本身也会随着时间的推移而迁移，致使这种胶粉改性防水卷材的抗老化性能极差，体现在改性剂很快迁移出油、防水卷材的低温柔度会随时间迅速衰减、失去弹性而产生开裂并最终失去防水性能。
高质量的SBS改性沥青防水卷材，其SBS弹性体改性剂研磨细腻并在沥青中均匀分布，使卷材本身真正实现匀质，这就保障了卷材本身具有很强的抗老化性能，从而使卷材可以长期发挥防水性能。通过科学的热老化实验显示，真正高质量的SBS改性沥青防水卷材的使用寿命可以达到6080年。
3.9.4、区分真正SBS改性沥青卷材的检测手段和方法：
(1)最简单、最有效的方法:进行显微镜微观观察
只需用6080倍的荧光显微镜对卷材的沥青涂盖层进行简单观察，判断轻而易举就可以完成，不但可以判断出真假SBS沥青卷材，还可以判断出改性材料在沥青中的分布是否均匀(见图3)。
图3不同改性剂改性沥青的显微照片
(2)需要较长时间的检测手段:热老化性能检测
依据欧洲标准EN 1296进行热老化检测，在70℃经过6个月的时间，然后进行卷材耐高温和耐低温的检测，衰减达标即可通过。真正的SBS改性沥青防水卷材通过不成问题，但是胶粉改性的材料可能在经过不到1个月的时间就已经衰减严重。
(3)其它可以配合的检测手段:可溶物含量萃取时间控制以及渗油性
前面已经提到过，可以通过可溶物含量检测时的萃取时间来简单判断，还有就是用渗油性的检测来辅助判断，但是这2种手段的人为因素影响较大，因此只能作为辅助检测手段。
4、德国桥梁防水系统施工技术：
4.1、基层准备：
根据德国规范ZTV-BEL-B要求，桥梁表面的粗糙度不大于1.5 mm，平整度为4m不超过1cm，混凝土潮湿度不超过质量分数4%。
为了达到粗糙度和平整度的要求，可以采用高压水(80~120 MPa 冲刷、喷砂打磨、抛丸机机械处理等方式进行基层处理，确保基层表面有一定粗糙度且不大于1.5 mm。有一定粗糙度的表面可使卷材与基层粘结更好。
同时，基层表面应洁净并无碎片、松散物质、杂物和浮浆皮。基层表面不能有油脂、油类物质污损以及尘土、生长的有机质以及其它一些隔离物质。
4.2、基层处理：
过去在德国，溶剂型的沥青冷底子油可用于基层处理。但随着德国ZTV-BEL-B的要求越来越严格，须使用无溶剂双组分的环氧树脂作为基层处理剂。在中国尚无此规定，则可继续使用溶剂型冷底子油作基层处理，这样可降低整个桥面防水系统的造价。
环氧树脂让混凝土和卷材间有更好的粘结力，同时这种材料又是一种极好的隔汽层材料，使得混凝土中残存的潮汽不会进入卷材及以上构造。为避免气泡的产生，可视不同情况涂刷1层(约500 g/m}或2层(约9000~1000 g/m。当然还要根据具体情况在基层处理剂表面铺洒适当粒径的石英砂。其垂直粘结力可用专用设备进行现场数据检测。
4.3、卷材的热熔施工：
根据德国规范ZTV-BEL-B，建议使用7头喷灯或自动焊接机械进行热熔焊接施工。
施工步骤由最低处开始，混凝土表面温度须高于5 °C，安装须按《操作手册》进行。卷材可以按照桥梁轴线方向纵向铺设也可以按照横向铺设。如果桥梁的弧度较大或卷材须在立面边缘收口，采用横向铺设方法较为适宜。卷材的搭接为长度方向8cm及短向10 cm。短向搭接接头应错开30〔二以上。严禁搭接通缝的形成。卷材的粘接空鼓量可用棍棒“敲击法”检查或采用其它的方法。如发现空洞，则用相应方法处理。
沿边梁方向的铺设，防水卷材最好是尽量延伸至边梁的外缘。卷材边缘包裹折弯量不少于10 cm，以确保整个防水系统安全可靠。竖直粘结可以用喷灯方式施工。当需要2个或2个以上步骤进行防水铺设时，在梁下部工作面则需要从最低点的伸出口或其它排水器件开始。坡度倾斜以连续为宜。从卷材末端到桥面的区域以锯齿形为宜。
5、德国几类桥梁防水卷材的应用情况：
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