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1 材料初选
目前桥面防水材料主要有卷材类和涂膜类，两种防水材料各有优缺点，为了对桥面防水材料的防水效果和粘结效果进行有效的评价，本研究评价之初，选择市场上的10种防水涂膜材料、1种改性乳化沥青、1种SBS防水卷材共12种防水材料进行初步评价，以便优化试验方案，本研究主要通过耐热性试验和低温柔韧性试验评价防水材料的性能。
1.1耐热性试验
桥面柔性防水粘结材料多为聚合有机物，进行加热时，一般会发生物理化学变化。其中，物理变化包括材料变形、软化、流动、熔融等，化学变化包括分子链切断，交联、氧化等。此外，在铺设沥青混合料时，防水粘结层还会受到高温骨料的热冲击。如果防水粘结材料的耐热性差，便会导致防水层的流淌。因此从防水粘结材料的实用性为着眼点考虑，须对防水粘结材料的耐高温性能提出具体的要求。
（1）试验仪器及材料
水泥砂浆试件40×40×160mm、恒温烘箱。
（2）试件准备
按水泥胶砂强度试件成型的方法成型水泥砂浆试块，（水泥砂浆试块配方：水泥：砂：水为1：2：0.4，用425号以上硅酸盐水泥），成型好的水泥砂浆试块的尺寸为40×40×160mm。
取两块干燥的水泥砂浆试块表面用砂纸打磨，除去浮屑擦净。单面按三涂工艺涂刷涂料，第一、第二遍涂料涂刷完成后，放入40±2℃的烘箱中烘4～6h，最后一遍涂料涂刷完成后应在40±2℃的烘箱中烘24h后取出，在室温下静置48h，成膜后的涂膜厚度为0.5-0.7mm。
（3）操作步骤
取两块试件悬挂在规定温度的烘箱内，试件位置离烘箱壁不小于50mm，试件表面与烘箱底面成45°观察30min后防水层表面有无起泡、皱皮、下垂、流淌等现象。然后逐级调高烘箱的温度，研究试验材料在不同温度下的变化情况。几种材料在不同温度条件下的试验结果如表1所示：
从表1的试验结果可以看出防水涂膜材料的试件表面在140℃以前没有变化，只是表面轻微发软，在160℃、180℃时只是表面发亮、发软，1个试件表面出现了小气泡，3个试件表面完全发软且表面出现了细微的小疙瘩点，改性乳化沥青在120℃时就出现了气泡。而SBS防水卷材在100℃时表面没有变化，120℃时表面稍微发亮，140℃时卷材表面稍微发软，卷材形状保持完好，没有皱皮现象，160℃时卷材的表面已软，没有起皱也没有流淌却出现了轻微粘手现象，拉伸卷材时，其仍具有良好的强度，在此温度下对卷材进行反复扭转，其表面无起皱及破损现象，180℃时，卷材表面粘手并起皱，但卷材表面的沥青没有出现流淌。
2 防水层性能评价
2.1高温耐老化循环试验
铺装层施工过程中，防水层材料会与高温沥青混合料直接接触，这种高温条件是否会对防水层这种有机材料进行影响，需要通过室内试验进行评价，本研究通过高温耐老虎循环试验评价。具体试验方法如下：将成型好的尺寸为50×50×60mm的试件置于150℃的烘箱中20min，在其后的30min内降至120℃，4h内降至50℃，在此温度下保温3h，最后将试件置于常温下24h后进行剪切试验和拉拔试验。试验结果如表2所示：
以上试验结果表明：经150℃的烘箱中模拟老化试验的试件，抗剪拉拔平均强度均大于未经过高温循环试件的强度，说明经过160℃～180℃的沥青混凝土高温碾压后，对防水层的抗剪强度、拉拔强度没有产生影响。
2.2饱水性能试验
施工成型后的防水层，不仅要经受冬季冻融循环的考验，还要能防止春夏长时间绵绵细雨的侵蚀，雨水长时间的浸泡会给防水层带来许多不利因素。根据桥面防水层施工的条件可知，由于桥面板的不平整，由于熱的沥青混合料的施工碾压依然会有一些尖石子可能刺破防水层，雨水极有可能渗入防水层底部，通过桥面铺装层上动荷载的反复作用，使防水层与沥青混凝土之间产生分离。为此，本研究通过饱水性能试验评价防水层的抗雨水侵蚀能力，具体试验方法如下：将成型尺寸为50×50×60mm的剪切试验和拉拔试验试件置于25℃±1℃的恒温水浴箱中48h，在浸润状态下，评价防水层的拉拔强度和抗剪强度。试验结果如表3所示：
以上试验结果表明：长期浸泡在水中的试件，对强度的影响较大，1号抗剪强度下降了20.0%，6号抗剪强度下降了18.0%，1号拉拔强度下降了30.2%，6号拉拔强度下降了27.7%，水对1号材料的强度影响更大。
2.3抗渗试验
防水层的主要功能是能防水。为了进一步检验两种防水材料适宜桥面路用性能的防水特性，模拟桥面防水施工现场的实际情况，利用车辙仪的试验方法碾压成型了“水泥混凝土+防水层+沥青混凝土”的复合试件。
按规定的配合比成型300×300×30mm水泥混凝土板若干块，在标准养护条件下养生7天，在水泥混凝土板上用电钻钻9个直径约5mm左右的小洞后，将干燥的水泥砼板表面用砂纸打磨，除去浮屑擦净。按防水层的施工工艺在水泥混凝土试块上单面按三涂工艺涂刷涂料，三次涂刷出的涂料总用量为1.0kg/m2，在室温下静置4天后，用路面渗水仪维持57cm高的水柱下30分钟。试验结果表明，两种防水材料均不渗水。
2.4抗刺破试验
在桥面防水层上铺筑沥青混凝土时，由于压路机在碾压沥青混凝土过程中沥青混合料中的骨料有可能刺破防水层，为了评价防水层材料抵抗刺破的性能，在室内进行了防水层模拟碾压抗刺破试验。具体试验方法如下：按规定的配合比成型300×300×40mm水泥混凝土板，在标准养护条件下养生7天，将干燥的水泥砼板表面用砂纸打磨，除去浮屑擦净。按防水层的施工工艺在水泥混凝土试块上单面按三涂工艺涂刷涂料，三次涂刷出的涂料总用量为1.0kg/m2，在室温下静置6天。将防水层的表面清理干净吹干，置于（300×300×80）mm车辙仪的试模中，将预先拌好AC-20的集料也置于试模中，按标准的车辙成型试件方法碾压成型试件，碾压完成后将试模内的集料倒出，用水洗净防水层上的灰尘，观察防水层是否被刺破，碾压前后的防水层如图1所示。
图1 碾压前后的防水层
通过对两种防水层模拟现场集料碾压后的表面进行观察后可以看出，两种材料表现出了不同的抗刺破能力。1号防水材料涂刷后表面比较厚实，在25℃时防水层的表面相对较硬，用集料碾压后表面基本上没有什么变化，个别点由于集料的剪力作用防水层被刺破。6号防水材料在25℃时防水层的表面相对较软，用集料碾压后被碾碎的细料粘附在防水层表面，用水也冲洗不下来，轻轻的将石子揭起看到防水层没有被刺破，有此可见6号防水材料有更好的抗刺破能力。
3 结语
本研究对比的两种涂膜类防水材料其使用性能区别并不明显，实体工程应用过程中可以采用抗刺破能力更好的6号材料，基于本文的研究主要得到如下结论：
（1）涂膜类材料能更好适应防水层材料的高、低温环境，防水层材料首选这类材料；
（2）随着温度的升高，防水层的抗剪强度明显降低，在保证常温抗剪强度要求的条件下，应该采用高温条件下剪切强度高的材料作为防水层材料的首选；
（3）高温条件对防水层性能影响很小，饱水条件对其性能影响很大，材料使用性能评价过程中需要增加这两种条件下的试验；
（4）本研究采用防水材料使用性能评价方法物理意义明确、易操作，可以在今后防水材料选择中推广应用。
目前桥面防水材料主要有卷材类和涂膜类，两种防水材料各有优缺点，为了对桥面防水材料的防水效果和粘结效果进行有效的评价，本研究评价之初，选择市场上的10种防水涂膜材料、1种改性乳化沥青、1种SBS防水卷材共12种防水材料进行初步评价，以便优化试验方案，本研究主要通过耐热性试验和低温柔韧性试验评价防水材料的性能。
1.1耐热性试验
桥面柔性防水粘结材料多为聚合有机物，进行加热时，一般会发生物理化学变化。其中，物理变化包括材料变形、软化、流动、熔融等，化学变化包括分子链切断，交联、氧化等。此外，在铺设沥青混合料时，防水粘结层还会受到高温骨料的热冲击。如果防水粘结材料的耐热性差，便会导致防水层的流淌。因此从防水粘结材料的实用性为着眼点考虑，须对防水粘结材料的耐高温性能提出具体的要求。
（1）试验仪器及材料
水泥砂浆试件40×40×160mm、恒温烘箱。
（2）试件准备
按水泥胶砂强度试件成型的方法成型水泥砂浆试块，（水泥砂浆试块配方：水泥：砂：水为1：2：0.4，用425号以上硅酸盐水泥），成型好的水泥砂浆试块的尺寸为40×40×160mm。
取两块干燥的水泥砂浆试块表面用砂纸打磨，除去浮屑擦净。单面按三涂工艺涂刷涂料，第一、第二遍涂料涂刷完成后，放入40±2℃的烘箱中烘4～6h，最后一遍涂料涂刷完成后应在40±2℃的烘箱中烘24h后取出，在室温下静置48h，成膜后的涂膜厚度为0.5-0.7mm。
（3）操作步骤
取两块试件悬挂在规定温度的烘箱内，试件位置离烘箱壁不小于50mm，试件表面与烘箱底面成45°观察30min后防水层表面有无起泡、皱皮、下垂、流淌等现象。然后逐级调高烘箱的温度，研究试验材料在不同温度下的变化情况。几种材料在不同温度条件下的试验结果如表1所示：
从表1的试验结果可以看出防水涂膜材料的试件表面在140℃以前没有变化，只是表面轻微发软，在160℃、180℃时只是表面发亮、发软，1个试件表面出现了小气泡，3个试件表面完全发软且表面出现了细微的小疙瘩点，改性乳化沥青在120℃时就出现了气泡。而SBS防水卷材在100℃时表面没有变化，120℃时表面稍微发亮，140℃时卷材表面稍微发软，卷材形状保持完好，没有皱皮现象，160℃时卷材的表面已软，没有起皱也没有流淌却出现了轻微粘手现象，拉伸卷材时，其仍具有良好的强度，在此温度下对卷材进行反复扭转，其表面无起皱及破损现象，180℃时，卷材表面粘手并起皱，但卷材表面的沥青没有出现流淌。
2 防水层性能评价
2.1高温耐老化循环试验
铺装层施工过程中，防水层材料会与高温沥青混合料直接接触，这种高温条件是否会对防水层这种有机材料进行影响，需要通过室内试验进行评价，本研究通过高温耐老虎循环试验评价。具体试验方法如下：将成型好的尺寸为50×50×60mm的试件置于150℃的烘箱中20min，在其后的30min内降至120℃，4h内降至50℃，在此温度下保温3h，最后将试件置于常温下24h后进行剪切试验和拉拔试验。试验结果如表2所示：
以上试验结果表明：经150℃的烘箱中模拟老化试验的试件，抗剪拉拔平均强度均大于未经过高温循环试件的强度，说明经过160℃～180℃的沥青混凝土高温碾压后，对防水层的抗剪强度、拉拔强度没有产生影响。
2.2饱水性能试验
施工成型后的防水层，不仅要经受冬季冻融循环的考验，还要能防止春夏长时间绵绵细雨的侵蚀，雨水长时间的浸泡会给防水层带来许多不利因素。根据桥面防水层施工的条件可知，由于桥面板的不平整，由于熱的沥青混合料的施工碾压依然会有一些尖石子可能刺破防水层，雨水极有可能渗入防水层底部，通过桥面铺装层上动荷载的反复作用，使防水层与沥青混凝土之间产生分离。为此，本研究通过饱水性能试验评价防水层的抗雨水侵蚀能力，具体试验方法如下：将成型尺寸为50×50×60mm的剪切试验和拉拔试验试件置于25℃±1℃的恒温水浴箱中48h，在浸润状态下，评价防水层的拉拔强度和抗剪强度。试验结果如表3所示：
以上试验结果表明：长期浸泡在水中的试件，对强度的影响较大，1号抗剪强度下降了20.0%，6号抗剪强度下降了18.0%，1号拉拔强度下降了30.2%，6号拉拔强度下降了27.7%，水对1号材料的强度影响更大。
2.3抗渗试验
防水层的主要功能是能防水。为了进一步检验两种防水材料适宜桥面路用性能的防水特性，模拟桥面防水施工现场的实际情况，利用车辙仪的试验方法碾压成型了“水泥混凝土+防水层+沥青混凝土”的复合试件。
按规定的配合比成型300×300×30mm水泥混凝土板若干块，在标准养护条件下养生7天，在水泥混凝土板上用电钻钻9个直径约5mm左右的小洞后，将干燥的水泥砼板表面用砂纸打磨，除去浮屑擦净。按防水层的施工工艺在水泥混凝土试块上单面按三涂工艺涂刷涂料，三次涂刷出的涂料总用量为1.0kg/m2，在室温下静置4天后，用路面渗水仪维持57cm高的水柱下30分钟。试验结果表明，两种防水材料均不渗水。
2.4抗刺破试验
在桥面防水层上铺筑沥青混凝土时，由于压路机在碾压沥青混凝土过程中沥青混合料中的骨料有可能刺破防水层，为了评价防水层材料抵抗刺破的性能，在室内进行了防水层模拟碾压抗刺破试验。具体试验方法如下：按规定的配合比成型300×300×40mm水泥混凝土板，在标准养护条件下养生7天，将干燥的水泥砼板表面用砂纸打磨，除去浮屑擦净。按防水层的施工工艺在水泥混凝土试块上单面按三涂工艺涂刷涂料，三次涂刷出的涂料总用量为1.0kg/m2，在室温下静置6天。将防水层的表面清理干净吹干，置于（300×300×80）mm车辙仪的试模中，将预先拌好AC-20的集料也置于试模中，按标准的车辙成型试件方法碾压成型试件，碾压完成后将试模内的集料倒出，用水洗净防水层上的灰尘，观察防水层是否被刺破，碾压前后的防水层如图1所示。
图1 碾压前后的防水层
通过对两种防水层模拟现场集料碾压后的表面进行观察后可以看出，两种材料表现出了不同的抗刺破能力。1号防水材料涂刷后表面比较厚实，在25℃时防水层的表面相对较硬，用集料碾压后表面基本上没有什么变化，个别点由于集料的剪力作用防水层被刺破。6号防水材料在25℃时防水层的表面相对较软，用集料碾压后被碾碎的细料粘附在防水层表面，用水也冲洗不下来，轻轻的将石子揭起看到防水层没有被刺破，有此可见6号防水材料有更好的抗刺破能力。
3 结语
本研究对比的两种涂膜类防水材料其使用性能区别并不明显，实体工程应用过程中可以采用抗刺破能力更好的6号材料，基于本文的研究主要得到如下结论：
（1）涂膜类材料能更好适应防水层材料的高、低温环境，防水层材料首选这类材料；
（2）随着温度的升高，防水层的抗剪强度明显降低，在保证常温抗剪强度要求的条件下，应该采用高温条件下剪切强度高的材料作为防水层材料的首选；
（3）高温条件对防水层性能影响很小，饱水条件对其性能影响很大，材料使用性能评价过程中需要增加这两种条件下的试验；
（4）本研究采用防水材料使用性能评价方法物理意义明确、易操作，可以在今后防水材料选择中推广应用。