改性瀝青防水卷材在公路橋梁橋面鋪裝系統(tǒng)中應(yīng)用

1、改性瀝青防水卷材在公路橋梁橋面鋪裝系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要：闡述了橋面防水系統(tǒng)對(duì)于公路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要作用；對(duì)橋梁使用過(guò)程中橋面鋪裝層所受各種因素影響。常見(jiàn)病害等進(jìn)行了分析；介紹了公路橋梁混凝土橋面防水系統(tǒng)的材料選擇和施工工藝。關(guān)鍵詞：公路橋梁；橋面鋪裝層；受力分析；防水系統(tǒng)abstract: the article discusses the bridge deck waterproof system for highway bridge concrete structure endurance of the important role; in the process of use of

2、 bridge deck pavement layer by various factors. common diseases are analyzed; introduced highway bridge concrete bridge deck waterproof material selection and construction of the system process.keywords: highway bridge; bridge deck pavement; stress analysis; waterproof system中圖分類號(hào)： u448.14文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編

3、號(hào)：1 橋面防水系統(tǒng)是橋梁工程的重要組成部分橋梁是交通線中的重要組成部分，是交通運(yùn)輸?shù)难屎恚瑯蛄涸谠O(shè)計(jì)使用上，一般要求年限都比較長(zhǎng)，中小橋梁至少要滿足使用50年以上，大型橋梁使用要求長(zhǎng)達(dá)100年以上，因此橋梁的安全性和耐久性是非常重要的，橋梁防水問(wèn)題一直沒(méi)有得到足夠的重視，過(guò)去很多人都有一個(gè)錯(cuò)誤的觀點(diǎn)，認(rèn)為混凝土本身不怕水，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的橋梁無(wú)需做防水。因此，在實(shí)踐中，對(duì)橋面的構(gòu)造設(shè)計(jì)不注重防水設(shè)計(jì)，甚至不設(shè)防水系統(tǒng)。在已經(jīng)建成使用的橋梁工程中，因?yàn)槲丛O(shè)橋面防水系統(tǒng)或橋面防水系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)存在缺陷，引起了很多病害.再加之由于交通量的增長(zhǎng)和超載交通的影響，致使國(guó)內(nèi)上世紀(jì)六七十年代建設(shè)的橋梁目前基

4、本上都被列為病橋，危橋。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2003年，國(guó)內(nèi)各種橋型的橋梁總和約31 萬(wàn)座，其中存在安全隱患和耐久性問(wèn)題的約占50% ，個(gè)別地區(qū)超過(guò)70% ，其中危橋占到20%，30%新建橋梁中約50% 在使用5 年內(nèi)出現(xiàn)不同程度的滲漏水侵蝕現(xiàn)象。2 .1 橋面鋪裝層各層次在橋梁使用過(guò)程中所受各種作用1）橋面防水層在橋面鋪裝層結(jié)構(gòu)中，作為柔性體的防水層，其彈性模量與其上下混凝土剛性層有差別而形成一個(gè)彈性?shī)A層，其存在影響了上下剛性結(jié)構(gòu)層應(yīng)力傳遞的連續(xù)性。在承受車輪動(dòng)荷載時(shí)，會(huì)在防水層的上下表面產(chǎn)生間接拉應(yīng)力和水平剪應(yīng)力。如果材料的抗剪強(qiáng)度或者粘結(jié)強(qiáng)度低，以及延伸率不夠，防水層就會(huì)被破壞而防水層一經(jīng)

5、破壞，車輪的動(dòng)力荷載會(huì)迅速擴(kuò)大破損面積，導(dǎo)致鋪裝層松散.脫落或者防水層滑動(dòng)、重載、坡路、急剎車、掉頭等都會(huì)加劇這種影響。2）橋面結(jié)構(gòu)層鋼筋混凝土橋梁在使用過(guò)程中除受到車輛行駛和行人等引起的力學(xué)作用外，其橋面結(jié)構(gòu)層還不可避免地遭受雨水侵蝕作用.雨水的侵蝕作用表現(xiàn)在雨水滲透到混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，引發(fā)混凝土堿環(huán)境破壞，造成混凝土溶蝕、鋼筋生銹、膨脹，并與混凝土剝離，使其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，最終導(dǎo)致橋梁使用壽命降低，沿海地區(qū)的臨海區(qū)域大氣中鹽度較高，潮氣對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的侵蝕作用很強(qiáng)，大氣也會(huì)因混凝土不致密而進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)，加劇混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕路面鋪裝層。橋面上鋪裝瀝青混凝土路面，瀝青混凝土并非密實(shí)配比，即經(jīng)過(guò)壓實(shí)的瀝青

6、混凝土內(nèi)仍然存在孔隙，降雨時(shí)孔隙會(huì)存水、滯水、孔隙水在行車動(dòng)荷載作用下會(huì)產(chǎn)生瞬間”唧筒”壓力水；這種往復(fù)產(chǎn)生與消失的”唧筒”壓力水對(duì)橋梁路面具有很強(qiáng)的滲透破壞作用。2 .2 各種影響因素對(duì)橋面鋪裝層的破壞作用1）剪切破壞和裂縫的產(chǎn)生當(dāng)車輛對(duì)鋪裝層產(chǎn)生沖擊作用時(shí)，會(huì)在鋪裝層與橋面板層間產(chǎn)生剪切應(yīng)力.一般新舊混凝土層間粘結(jié)強(qiáng)度為1左右，一旦剪切應(yīng)力大于層間粘結(jié)強(qiáng)度，將破壞橋面板與鋪裝層之間的粘結(jié).荷載重復(fù)作用在鋪裝層底面，鋪裝層將形成裂縫，加鋪鋪裝層時(shí)在橋面板上涂抹聚合物與水泥漿粘結(jié)劑，可以預(yù)防裂縫的產(chǎn)生。2）橋面破壞原因分析由于橋梁工程使用性質(zhì)的不同，橋面結(jié)構(gòu)也不同，橋面破壞的方式同樣有所不同.

7、現(xiàn)將公路橋面瀝青混凝土鋪裝層常見(jiàn)的病害分析如下：結(jié)構(gòu)混凝土變形或強(qiáng)度降低而引發(fā)的防水層破壞混凝土?xí)驕囟茸兓徒Y(jié)構(gòu)的變形而產(chǎn)生裂隙,在車輛荷載及橋面滲入水的作用下，產(chǎn)生面層松散和坑槽破壞動(dòng)荷載以及裂縫使防水層產(chǎn)生疲勞荷載，從而降低防水層的使用壽命，橋面瀝青混凝土鋪裝層存在質(zhì)量問(wèn)題而引發(fā)防水層破壞，由于瀝青混凝土在骨料配比以及混拌、運(yùn)輸、攤鋪設(shè)備和技術(shù)方面存在的局限，造成面層瀝青混凝土的離析、孔隙、密實(shí)度低等缺陷，可導(dǎo)致鋪裝層內(nèi)孔隙水的產(chǎn)生和沉積.這些孔隙水在車輪動(dòng)荷載的重復(fù)作用下形成很強(qiáng)的間隙壓力，即”正壓”和”負(fù)壓”頻繁轉(zhuǎn)換，不但會(huì)嚴(yán)重破壞鋪裝層及結(jié)構(gòu)層與防水層間的粘結(jié)，也會(huì)大大降低防水層自

8、身的使用年限，橋面鋪裝層裂縫原因?qū)е碌钠茐囊鸹炷龄佈b層裂縫的原因有多種，如干縮裂縫、溫度裂縫和疲勞裂縫，裂縫的存在加上混凝土本身的透水性，使水滲入混凝土內(nèi)部，加劇混凝土內(nèi)部。3 .1 國(guó)內(nèi)外橋梁防水基本做法在歐洲，橋梁防水一般采用改性瀝青卷材+澆筑瀝青混凝土的技術(shù)，其中澆筑瀝青混凝土?？梢允牵部梢裕ㄆ胀芗?jí)配瀝青混凝土）美國(guó)橋梁防水，除了有歐洲的做法外，還有涂料涂膜/乳化瀝青+瀝青混凝土的做法，不同的州有不同偏重。3 .2 國(guó)內(nèi)橋梁工程橋面防水發(fā)展概況在國(guó)內(nèi)，20 世紀(jì)0 年代前建設(shè)的公路鋼筋混凝土橋梁，基本上未做防水處理（鐵路橋梁為例外，一直沿用前蘇聯(lián)的設(shè)計(jì)技術(shù)，橋梁構(gòu)件在出廠前就采取

9、一氈兩油防水處理，取得了一定的效果）。3 .3 公路橋梁混凝土橋面防水系統(tǒng)基本設(shè)置混凝土橋面防水系統(tǒng)一般包括：混凝土鋪裝層自防水；橋面鋪裝防水層；橋面伸縮縫防水；橋面泄水管入水口防水；橋面金屬護(hù)欄、燈柱等部位防水（本文僅圍繞混凝土橋面鋪裝層防水材料的選擇施工工藝作一介紹）橋面混凝土施工質(zhì)量不管多好，均不能完全保證橋面無(wú)裂縫，所以橋面水泥混凝土鋪裝層上面必須設(shè)置防水層、防水層不但本身要起到防水作用，而且要求其與水泥混凝土和瀝青混凝土都有很好的親和性和附著力，下層能牢固地與水泥混凝土表面粘結(jié)，上層與瀝青混和料牢固地粘結(jié)。否則，就成為一個(gè)層間抗剪力很低的夾層，將導(dǎo)致橋面瀝青混凝土出現(xiàn)擁包滑移，直至松

10、散，破壞采用改性瀝青卷材作為防水層的公路橋梁混凝土橋面鋪裝系統(tǒng)，在新建橋梁與維修橋中有不同的應(yīng)用，分別見(jiàn)圖1 和圖2。3 .4 公路橋梁混凝土橋面防水材料要求與選擇3 .4 .1 材料性能要求用于橋梁上的防水材料，除應(yīng)滿足普通防水材料要求外，由于其應(yīng)用的特殊性，有著更高的性能要求，具體如下：1）應(yīng)具有優(yōu)良的不透水性能，以屏蔽橋面雨水滲透。2） 防水材料應(yīng)與橋梁基面和混凝土鋪裝層之間有足夠的粘結(jié)力，保證其上下兩層結(jié)為一體。3）具有良好的抗拉強(qiáng)度和延伸性，以適應(yīng)橋面裂縫和變形。4）具有一定的抗剪切強(qiáng)度，以適應(yīng)車輛行駛對(duì)防水層產(chǎn)生的剪切作用。5）具有良好的耐高.低溫性能，適應(yīng)不同的環(huán)境溫度，特別是對(duì)

11、于卷材的耐高溫性能比普通防水卷材要求更高，以適應(yīng)路面瀝青混合料高溫?cái)備伒囊蟆?）具有優(yōu)良的抗老化性能和耐腐蝕性能，以保證達(dá)到鋪裝層的設(shè)計(jì)使用年限。7）施工簡(jiǎn)單快捷，便于機(jī)械化作業(yè)，以保證工期。3、4、2 材料選擇橋面鋪裝層的防水層通常設(shè)置在橋面調(diào)平層與瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)層之間.因此，橋面防水層的關(guān)鍵除保證防水層具有足夠的不透水性能外，還必須保證防水層同混凝土橋面鋪裝層（預(yù)制安裝或現(xiàn)澆）及瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)層兩者之間都有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度和抗剪切強(qiáng)度，以適應(yīng)橋面行車的需要。防水層使用的材料有卷材和涂料兩種類型。卷材和涂料應(yīng)用在橋面鋪裝系統(tǒng)中各有利弊.研究和實(shí)踐證明，只要針對(duì)工程實(shí)際情況，進(jìn)行詳細(xì)的

12、試驗(yàn)和認(rèn)真的調(diào)查研究，并由專業(yè)人員進(jìn)行材料的選擇和設(shè)計(jì)，則無(wú)論卷材和涂膜防水層均可提供良好的防水效果、卷材防水中，根據(jù)國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)， 和改性瀝青卷材適用于橋梁橋面鋪裝系統(tǒng).但是，正如前面提到的，對(duì)于橋梁混凝土橋面防水，并非所有的和改性瀝青卷材都適用.下面以北京東方雨虹公司開(kāi)發(fā)的道橋?qū)Ｓ梅浪到y(tǒng)為例，介紹專用于橋梁混凝土橋面防水系統(tǒng)的改性瀝青卷材及其配套材料。東方雨虹公司開(kāi)發(fā)的道橋用改性瀝青防水卷材系列產(chǎn)品包括-811 道橋用改性瀝青防水卷材和道橋用改性瀝青防水卷材兩大類，配套材料主要有：路橋?qū)Ｓ酶男詾r青、基層處理劑、環(huán)氧改性瀝青基層處理劑、環(huán)氧樹(shù)脂基層處理劑、瀝青基卷、材密封膏等道橋?qū)Ｓ酶男詾r

13、青防水卷材。3.5 公路橋梁混凝土橋面防水卷材施工技術(shù)3.5.1 施工工藝流程對(duì)基層拋丸打磨清理清掃基層（涂刷環(huán)氧樹(shù)脂基層處理劑、撒砂、固化后清除浮砂）涂刷路橋?qū)Ｓ没鶎犹幚韯┗颦h(huán)氧改性瀝青基層處理劑彈線、熱熔法、熱熔膠法或自粘法鋪貼卷材、排氣壓實(shí)、密封處理質(zhì)檢驗(yàn)收采用東方雨虹道橋?qū)Ｓ酶男詾r青防水卷材系統(tǒng)技術(shù)對(duì)公路橋梁混凝土橋面進(jìn)行防水施工，見(jiàn)圖33.5.2 操作要點(diǎn)1）基層處理：有缺陷的基層應(yīng)先選用環(huán)氧樹(shù)脂基層處理劑進(jìn)行處理具體處理方法：先清除基層灰塵、泥土及其他有害物；將基層處理劑的組分按2.5 1 的比例混合均勻，在基層表面均勻涂刷，未固化前撒上砂粒，固化后，除去浮砂、環(huán)氧樹(shù)脂基層處理劑混合料混合好后應(yīng)盡快用完。2）卷材鋪貼熱熔法：用自動(dòng)熱熔鋪貼機(jī)械（采用遙控操作，按照要求自動(dòng)運(yùn)行卷材鋪貼）火焰噴槍或噴燈烘烤卷材底面和基層表面，使卷材表面的瀝青熔化，邊烘烤邊向前推鋪卷材，隨后用壓輥滾壓，把卷材下面的空氣擠出，使卷材平整、緊密、牢固地粘貼在基層上搭接縫部位要求有熱熔的改性瀝青溢出，溢出的改性瀝青寬度以2 左