淺談防水層的設計與施工

朱玉華，姜 鋒

（天津市政工程設計研究院，天津市300051）

0 前言

隨著交通事業的迅速發展和公路等級的提高，高速公路立交橋和高架橋日益增多。在鋼筋混凝土梁的負彎矩處，在鋼筋混凝土橋面板經受車輛重復荷載的震動、沖擊、拉伸、剪切等力學性能的影響下，在由于溫度、氣候變化引起膨脹、收縮后，往往會產生細微裂縫而引起橋面滲水或漏水。混凝土橋面漏水會腐蝕鋼筋，降低混凝土強度，縮短結構的使用壽命。尤其是現澆縫混凝土結合部，雖在設計和施工中采取了多種防裂措施，但總存在薄弱環節，產生裂縫。為了延長橋梁的使用壽命，減少維修費用，橋面水泥混凝土鋪裝層上面必須設置防水層。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、瀝青混凝土都有很好的親和性，附著力好。下面能牢固地與水泥混凝土表面粘結，上面能與瀝青混和料牢固地粘結，否則就會成為一個層間抗剪力很低的夾層，將導致橋面瀝青混凝土出現擁包、滑移，直至松散、破壞。

津港高速公路是連接天津市區和大港區的快捷通道，全長25.13 km，最大縱坡為2.861% ，最大橫坡2%，橋墩最大高度22 m，最大跨徑45 m，橋梁上部分別為現澆箱梁、簡支變連續小箱梁和空心板梁結構。橋面系采用水泥混凝土與瀝青混凝土的復合結構鋪裝層，即在C40鋼纖維混凝土填平層上，設6 cm厚AC-20C改性瀝青混凝土下面層及4 cm厚AC-13C改性瀝青混凝土上面層；在C40鋼纖維混凝土填平層與AC-20C改性瀝青混凝土下面層間設置一道防水層。

1 對理想防水層的要求

對理想防水層的要求可以簡單地概括為：有廣泛的適應性，施工簡單、快捷，施工后不透水和在設計年限內不透水，造價合理。把這些要求分為施工中的要求和設計年限內的要求，具體的要求如下：

（1）防水層必須是不透水的（施工中的滲水和設計年限內的滲水）；

（2）面層鋪筑前、鋪筑中、通車后，防水層應不能被破損；

（3）防水層應與面層和橋面有足夠的粘結力；

（4）防水層應能抵抗橋面裂縫，包括在施工前和施工后所產生與發展的裂縫；

（5）防水層應具備良好的溫度穩定性（橋面改性瀝青混凝土標準采用PG76-22控制）；

（6）瀝青混凝土混合料的拌和溫度多控制在170℃～180℃，其攤鋪溫度一般在170℃左右，要求防水層在此高溫下不溶化，并保持膜體完好，同時不因高溫改變其材料的原有特性；

（7）在夏季高溫季節，路面溫度往往高達65℃以上，要求防水層在此高溫下仍具有相當的粘結力和抗剪能力，能滿足惡劣條件下的行車要求；

（8）在夏季高溫季節施工，要求防水層在50℃左右仍具有相當的穩定性，施工車輛及瀝青混凝土攤鋪機在上面行駛不因粘輪破壞膜體；

（9）防水材料必須具有良好的抗老化性能，不因受高溫、輾壓、低溫、霜凍等作用而降低粘結能力、抗剪能力和防水能力；

（10）橋面防水涂膜除了防水以外，施工早期必須承受施工設備的裸輾及粒料的穿剌，開通營運后還得承受行車的反復作用和動水壓力；路面施工期間，大量的施工機械及運輸車輛必須在暴露的防水層上行走，要求防水層在常溫下經裸輾后無破損，無剝落。

2 常見的幾種防水層型式

（1）聚胺脂防水涂料防水層

由兩種材料按比例摻配施工，固化后形成彈性橡膠狀防水層。要求橋面混凝土有一定的平整度并徹底清潔后，人工涂刷兩遍。根據需要可調整涂料的使用量，直到一定厚度。涂料性能應符合表1要求。

表1 聚胺脂防水涂料性能

（2）一布四涂防水層：聚脂氈加4遍防水涂料（瀝青基）

采用1層聚脂氈、4遍瀝青基防水涂料成型。要求橋面混凝土具有良好的平整度并徹底清潔，否則易產生空鼓。施工時由于涂料類似乳化瀝青，需等待破乳及徹底干燥，要求交通管制和晴朗天氣施工。如果干燥不徹底，聚脂氈極易形成含水層起到相反作用。涂料性能應符合表2要求。

表2 一布四涂防水層涂料性能

（3）M1500水溶性防水涂料防水層

人工噴灑，對橋面混凝土平整度要求較低，但需要清潔橋面，并在噴灑前用水沖洗。此種防水層由于防水材料滲入混凝土的毛細孔中，在表面不成層，因此看上去似乎沒有防水層，與瀝青面層的粘結差，需要做粘層。涂料性能應符合表3要求。

表3 M1500水溶性防水涂料性能

（4）APP卷材防水層

APP防水卷材是瀝青基的防水材料，為使其與橋面混凝土緊密貼合，對橋面混凝土的平整度具有較高的要求，對橋面混凝土的清潔要求也較高。施工時，人工或半自動加熱使卷材底面瀝青溶化，邊溶化邊鋪設與橋面混凝土緊密貼合。施工中操作人員的工作態度和責任心對質量影響大。如果每一部位均熱溶良好，緊密貼合，應該有良好的使用性能。卷材性能應符合表4要求。

表4 APP卷材防水層卷材性能

（5）高摻量SBS改性瀝青防水層

對橋面混凝土平整度要求較低，施工時需對橋面混凝土鋪裝進行鑿毛處理，徹底清掃。由于改性瀝青需要高溫高壓方能均勻噴灑，因此，需要具備計算機控制的加熱保溫系統、計量系統和循環壓力噴射系統的智能型瀝青灑布車。噴灑后需及時機械灑布3～8 mm的干凈石屑，覆蓋率70%～80%，瀝青膜厚度大于2 mm。

改性瀝青性能指標要求見表5。

表5 改性瀝青性能指標要求

3 常見的防水層使用效果

（1）聚胺脂防水涂料與橋面混凝土結合良好，但與瀝青混凝土基本不粘結。試驗發現，瀝青混凝土碾壓過后，防水層被瀝青混合料中的石料刺破多處，如果瀝青面層透水，不能保證刺破處的防水效果。

（2）一布四涂防水層對施工環境要求較嚴，如果橋面混凝土不平形成多處空鼓，影響防水層與橋面粘結。如果采用此防水層，須嚴格控制施工工藝，保證涂層干燥，橋面平整。施工時聚胺脂浸透涂料，鋪設完成后應將空鼓處壓實并進行交通管制。如在最后兩遍涂料噴灑之前被雨淋，或聚脂氈未干透即噴灑最后兩遍，將導致聚脂氈含水，影響防水效果。

（3）M1500防水層施工方便，對橋面平整度要求較低。由于M1500是滲入水泥混凝土中，使水泥生成枝蔓狀結晶體而堵塞混凝土的毛細孔達到防水效果，析出水泥混凝土表面的物質還需用水沖去，與瀝青混凝土的粘結需加鋪粘層油實現。同時在橋面使用過程中，如果出現裂縫，此種防水層沒有延性，裂縫處滲水無法解決。

（4）APP為瀝青基防水卷材，具有一定的抗拉強度和抗刺破強度，與水泥混凝土和瀝青混凝土均具有良好的粘結性能。如果橋面平整度好，能控制好卷材施工工藝和質量，應能達到良好的使用性能。

（5）高摻量SBS改性瀝青防水層，施工簡便、迅速，與水泥混凝土和瀝青混凝土均具有優良的粘結性能。每平方米灑2 kg會在橋面表面形成大于2 mm厚的瀝青膜。表面大于70%的潔凈石屑層，有效地防止瀝青混凝土攤鋪時的粘輪打滑。瀝青混凝土攤鋪時熱混合料和防水層緊密粘結成一個整體，是一種造價低廉、防水效果優良的防水材料。

4 橋面防水層施工

4.1 橋面防水層具體技術要求

（1）橋面防水層應覆蓋整個混凝土橋面，防水涂膜厚度以平均不超過2 mm為宜。

（2）防水層應具有良好的耐久性，至少應有不低于橋面瀝青鋪裝層使用年限的壽命（8～10 a）,并能適應高架橋動荷載抗壓、抗拉的特點。當混凝土橋面板開裂不大于2 mm時，防水涂膜變形仍應滿足不拉裂的需要，以保證防水要求。

（3）在環境條件-15℃～+90℃范圍內，仍能滿足第（2）條的要求。同時，在經受瀝青層攤鋪溫度約160℃后，不影響其長期耐久使用性能。防水涂層與其上瀝青混凝土鋪裝層應有相融性，二者之間的粘結力不低于瀝青混凝土鋪裝層與混凝土橋面之間的粘結力，層間抗剪強度25℃≥1.5 MPa，35 ℃≥1 MPa。

（4）噴涂水泥混凝土表面防水劑，應保證防水劑能夠滲入橋面混凝土10 mm以上，提高混凝土抗滲性大于0.2 MPa。

（5）防水涂層對混凝土橋面板亦應具有良好的粘結性，以保證瀝青鋪裝層粘結力的需要，并在粗糙橋面板上具有良好的密貼性。防水層粘結后不得夾有空氣層。

（6）防水層抗滲要求應在0.3 MPa以上。

（7）防水施工應便于操作，滿足橋梁工期安排的要求。

4.2 橋面混凝土構造要求

為提高防水層和瀝青混凝土鋪裝層同混凝土橋面板之間的抗剪強度，混凝土橋面板進行拉毛處理是必要的。混凝土表面若是自然平整表面，抗剪強度很難達到規定要求。經過適當拉毛處理后，防水層和瀝青混凝土鋪裝層同混凝土界面的嵌鎖力和港阻力都有很大提高。因此，其抗剪強度均可超出規定要求，這樣就為路面車輛行駛后長時間內不出現起皺、裂縫創造了良好的條件。具體拉毛要求如下：拉毛深度3 mm，寬度4 mm，相鄰拉毛凈距24 mm。

4.3 質量標準

（1）基層處理要求平整、干燥，拉毛符合設計要求，表面無垃圾、浮漿、污漬。

（2）防水層寬度誤差在±2 mm以內。

（3）防水層粘貼牢固，表面平整、無空鼓、脫落、翹邊等缺陷。

（4）防水層實干后7 d蓄水試驗，水高5～10 cm，蓄水時間不少于24 h，應無滲漏。

4.4 細部構造

（1）護欄、路緣石等橋面附屬構件的防水處理應符合下列要求：

a.當附屬構件放置在防水層上時，下部的防水層應做卷材加強層，當施工不便時，可采用涂刷防水涂料；

b.當附屬構件基座與防水層基層相連時，防水層應覆蓋在附屬構件基座的上部，并應在地腳螺栓周圍做密封處理。

（2）在混凝土基面的轉角處和基面與防撞護欄、隔離墩、路緣石等構件立面的交接處，防水卷材不應上翻，應直抵相交結構立面且與基面密貼，并采用防水密封材料將防水層端部與結構立面的凹角處填滿。

（3）在安裝橋梁伸縮裝置時，應在澆注伸縮縫槽內混凝土之前將伸縮縫兩側的防水層端部用防水密封材料進行封閉。

（4）當橋面鋪裝為瀝青混凝土鋪裝層時，應在橋梁伸縮縫旁邊且位于橋梁縱坡高點的一側，沿橋梁橫坡的坡底處設置滲水漏管。

（5）當橋面鋪裝為瀝青混凝土面層時，橋面排水口裝置中滲水洞下緣應低于防水層設置，同時應在滲水洞處覆蓋土工布。防水層與排水口裝置周邊的相接處應采用防水密封材料進行封閉。

津港高速公路一期工程采用高摻量SBS改性瀝青防水層，解決了防水問題，并且它在施工時與瀝青混合料粘結成了一個整體，是一種經濟、實用、效果良好的防水材料。

［1］JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術規范[S].

［2］CJJ 139-2010,城市橋梁橋面防水工程技術規程[S].