高等級(jí)公路橋梁結(jié)構(gòu)防水技術(shù)探討

郭衛(wèi)琦

(山西省交通建設(shè)質(zhì)量安全監(jiān)督局，山西太原 030006)

橋梁工程是高等級(jí)公路跨越河流和溝谷采取的主要工程方式，現(xiàn)階段高等級(jí)公路設(shè)計(jì)中，為了跨越人員聚集區(qū)、減少占用耕地，也經(jīng)常采取高架橋梁的方式。根據(jù)交通建設(shè)適度超前的原則，我國(guó)近年來(lái)高等級(jí)公路建設(shè)規(guī)模持續(xù)保持高位，橋梁建設(shè)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。但是由于設(shè)計(jì)或施工的原因，許多橋梁結(jié)構(gòu)受水侵蝕，發(fā)生損壞。因此，研究橋梁結(jié)構(gòu)的防水設(shè)計(jì)及施工技術(shù)，妥善解決橋梁水損害問(wèn)題，已經(jīng)成為我們必須面對(duì)的課題。對(duì)橋梁水損害情況的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，損壞最多的部位是橋面鋪裝、橋梁絞縫、橋面板、邊梁外側(cè)、梁端兩側(cè)、蓋梁、橋梁墩柱(水位浮動(dòng)處)，直接表現(xiàn)是混凝土開(kāi)裂、掉塊、鋼筋銹蝕、直至結(jié)構(gòu)破壞，嚴(yán)重影響橋梁結(jié)構(gòu)使用的安全性和耐久性。

1 橋梁結(jié)構(gòu)水損害原因

1)橋梁所接觸的雨水與污水，含有各種酸、堿物質(zhì)，會(huì)侵蝕損害橋梁混凝土結(jié)構(gòu)。

2)混凝土在塑性期和硬化初期會(huì)因?yàn)樗终舭l(fā)造成塑性開(kāi)裂。橋面混凝土厚度較小，和空氣接觸面大，產(chǎn)生塑性開(kāi)裂的幾率也大。早期產(chǎn)生的裂縫會(huì)隨著動(dòng)荷載的反復(fù)沖擊逐漸擴(kuò)大，如果沒(méi)有完善的防水系統(tǒng)，帶有腐蝕性的水滲入混凝土中，會(huì)產(chǎn)生堿—骨料反應(yīng)造成混凝土結(jié)構(gòu)損害。

3)為消除冬季橋面的冰凍和積雪，廣泛使用噴灑融雪劑的方法，由于防水不完善，鹽水流向薄弱環(huán)節(jié)，滲入混凝土的縫隙里，不僅引起堿集料反應(yīng)，而且引起鹽腐蝕，加速了破壞。

4)凍融循環(huán)使裂縫不斷擴(kuò)大，加劇了堿—骨料反應(yīng)和鹽腐蝕的破壞作用，產(chǎn)生了疊加效應(yīng)。

2 橋梁結(jié)構(gòu)防水研究設(shè)計(jì)

橋梁結(jié)構(gòu)的防水設(shè)計(jì)，就是要從各個(gè)方面、各個(gè)部位采取針對(duì)性措施，阻止水滲入混凝土中，從而避免橋梁結(jié)構(gòu)遭受損害。

1)鋪裝層混凝土。水泥混凝土橋面鋪裝強(qiáng)度應(yīng)不低于40號(hào)，設(shè)計(jì)應(yīng)加入鋼纖維，可以對(duì)膨脹、開(kāi)裂起到抑制作用;平均厚度不小于10 cm，最薄處不小于8 cm;橋面瀝青混凝土鋪裝層建議采用SMA瀝青混凝土，該混凝土瀝青含量高，具有更好的低溫延性和更小的孔隙率，能有效防止水分滲入鋪裝層。

2)防水粘結(jié)層。它是橋面防水中最重要、最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，應(yīng)具有以下技術(shù)性能:a.不可滲透的密封防水性能，這是基本的保障和要求。b.抵抗侵蝕性試劑的阻力性能，比如阻止因微生物發(fā)霉或草木植物引起的污水以及除冰后產(chǎn)生的鹽溶液等侵蝕損壞。c.抵抗開(kāi)裂裂縫的變形柔韌性能，在橋面出現(xiàn)一定程度的裂縫后仍能滿(mǎn)足防水要求。d.與橋面鋪裝層有較好的密貼性，與瀝青混凝土相容性好，粘結(jié)強(qiáng)度高。e.抵抗溫度變化的延展協(xié)調(diào)性。在環(huán)境溫度－40℃ ～80℃范圍內(nèi)，能滿(mǎn)足使用要求。同時(shí)，在瀝青混凝土攤鋪溫度達(dá)170℃高溫時(shí)，不流淌、不起泡、不滑動(dòng)。f.良好的耐久性，并能適應(yīng)橋梁荷載抗壓、抗拉的特點(diǎn)。

3)伸縮縫的防水。如果伸縮縫的密封效果不佳，水透過(guò)伸縮縫流入梁端和蓋梁，會(huì)造成損害。根據(jù)使用情況調(diào)查，毛勒縫和仿毛勒縫的密封防水效果較好，基本能保證不漏水。另外，對(duì)伸縮量小于5 cm的小變位伸縮縫，聚合物改性瀝青彈塑體填充式伸縮裝置，也比較適用。

4)橋面雨水孔與排水管。橋面雨水孔與排水管的設(shè)計(jì)和施工是很重要的環(huán)節(jié)，但經(jīng)常被人輕視。設(shè)計(jì)中要注重收水口必須高于周?chē)鷺?biāo)高，避免橋面局部積水;排水管保證伸出長(zhǎng)度，避免水流沖刷邊梁，引起邊梁外側(cè)混凝土破壞。

5)防撞護(hù)欄外側(cè)防水。防撞護(hù)欄外側(cè)底面應(yīng)設(shè)置止水槽，使雨水能順著護(hù)欄外側(cè)流向地面。

6)梁端和蓋梁的防水。梁端與蓋梁易受上部滲漏水的侵蝕造成損壞，應(yīng)采取防水措施進(jìn)行處理。

3 橋梁防水材料的主要種類(lèi)

1)環(huán)氧膠乳防水涂料。它是環(huán)氧樹(shù)脂乳液和氯丁膠乳的混合體。優(yōu)點(diǎn)是與水泥混凝土的親和性好，有延展性，價(jià)格適中，缺點(diǎn)是與瀝青混凝土的親和性差，作為局部涂層效果較好。

2)聚合物水泥基防水涂料。以水泥基防水涂料為基礎(chǔ)，通過(guò)有機(jī)硅和乳化瀝青改性，有較好的耐高溫性能和防水效果，價(jià)格適中，缺點(diǎn)是與瀝青混凝土親和力差，涂刷工藝人工操作，均勻性差，占用工期長(zhǎng)。

3)聚合物改性瀝青橋面防水涂料。該產(chǎn)品以復(fù)合離子型乳化瀝青、橡膠、樹(shù)脂改性劑組成。特點(diǎn)是與水泥混凝土或?yàn)r青混凝土粘結(jié)牢固，耐高溫、低溫，170℃高溫不流淌、不起泡，不滑動(dòng)，－30℃不開(kāi)裂。粘結(jié)強(qiáng)度高，耐久性好，能快速施工，價(jià)格適中，可以采取機(jī)械噴涂。

4)PC橡膠防水卷材防水層?？勺龀? mm以下的薄膜粘結(jié)到基面上，具有較好的粘結(jié)性能，低溫性能好，且施工速度快。但這種材料在國(guó)內(nèi)范例較少，使用性能有待考證。

4 橋梁防水粘結(jié)層的施工要點(diǎn)

1)防水粘結(jié)層的基層即為橋面鋪裝層。基層應(yīng)進(jìn)行機(jī)械打磨或拋丸處理，保證平整密實(shí)，無(wú)油污、無(wú)灰塵、無(wú)暴牙、無(wú)雜物，鋪筑防水層前，要基本干燥，含水率不大于15%，不得有積水。防撞墻嵌縫槽，必須將縫中雜物徹底清除，并用壓縮空氣吹凈。必要時(shí)對(duì)泄水孔前后1 m范圍內(nèi)進(jìn)行人工或機(jī)械修鑿，保證排水順暢。

2)聚合物改性瀝青防水涂料應(yīng)采用工藝較先進(jìn)的機(jī)械噴涂作業(yè)，速度快，質(zhì)量好，可以大面積連續(xù)施工。

3)防水涂膜厚1.2 mm～2 mm，基本要求是牢、薄、透、勻，防水層應(yīng)做多遍噴涂，可以保證防水涂膜均勻、平整、無(wú)夾層現(xiàn)象，下道工序必須在前一涂層實(shí)干后進(jìn)行，以防止起鼓。

4)噴涂施工時(shí)要注意防止污染，防撞墻處要設(shè)擋板遮擋。防水涂膜必須涂刷至防撞墻與橋面接觸處向上5 cm，以避免因橋面板與防撞墻的二次澆筑接縫滲漏。

5)防水涂層施工要注意不得有空鼓、夾氣等現(xiàn)象。

6)施工過(guò)程中，嚴(yán)禁亂踩未干的防水層，防水層未實(shí)干之前，進(jìn)行交通管制，嚴(yán)禁車(chē)輛通行。

5 防水粘結(jié)層質(zhì)量檢測(cè)

防水材料使用前必須進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)試驗(yàn)，對(duì)其表干時(shí)間、實(shí)干時(shí)間、耐熱度、不透水性、低溫柔度、拉伸強(qiáng)度、斷裂延伸率、涂料與水泥混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度、設(shè)定溫度的剪切強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度、接縫變形能力、熱碾壓后抗?jié)B性以及鹽處理、熱老化指標(biāo)等進(jìn)行測(cè)定，合格后方可批量進(jìn)場(chǎng)使用。

防水粘結(jié)層施工完畢后，需進(jìn)行下面檢查:

1)目視直接檢測(cè):包括產(chǎn)品的均勻同質(zhì)、防水層的連續(xù)性以及是否存在褶皺、開(kāi)裂或砂眼等不規(guī)則現(xiàn)象，是否存在空鼓、氣泡、翹邊等現(xiàn)象，并及時(shí)處理。

2)檢測(cè)與結(jié)構(gòu)物表面的粘結(jié)性能、低溫柔韌性、剛度和抗裂性能。

3)檢測(cè)防水層的抗拉性能(延伸率)和抗疲勞性能。

4)對(duì)伸縮裝置及排水管、收水口等重點(diǎn)部位著重檢查。

5)防水粘結(jié)層噴涂完成7 d后做蓄水試驗(yàn)，水高5 cm～10 cm，蓄水時(shí)間不少于24 h，應(yīng)無(wú)滲漏。

6 結(jié)語(yǔ)

橋梁結(jié)構(gòu)必須設(shè)置完善的防水系統(tǒng)，不僅要強(qiáng)調(diào)橋梁混凝土自身的防水和橋面防水粘結(jié)層的施工，還要考慮伸縮裝置、護(hù)欄、蓋梁頂面以及邊梁外側(cè)等部位的防水處理，才能保證橋梁結(jié)構(gòu)整體的防水性能，形成完善的防水系統(tǒng)，進(jìn)而保證橋梁的使用壽命。防水系統(tǒng)的優(yōu)化完善設(shè)計(jì)以及嚴(yán)格規(guī)范的施工，對(duì)于橋梁工程整體的結(jié)構(gòu)安全、正常運(yùn)營(yíng)以及后期運(yùn)營(yíng)成本控制，具有非常關(guān)鍵的作用，必須引起足夠的重視。