城市橋梁結構防水技術研究

【摘 要】針對橋梁建設的發展，對橋面防水進行了概述，探討了APP防水卷材的工作機理，并對APP防水卷材進行了試驗研究，通過工程實例，介紹了APP防水材料的成功應用，以做好橋梁的防水工作，從而提高橋梁的耐久性。

【關鍵詞】防水材料；性能指標；橋梁；防水技術

0 引言

隨著我國橋梁建設的發展，新建橋梁不斷增加，特別是混凝土橋梁，由于設計規范，施工方便，無論在公路還是城市道路都得到了廣泛的應用。而影響混凝土橋梁耐久性的主要因素有凍融循環、干濕循環、混凝土保護層的碳化、氯離子的侵蝕、堿集料反應等。這些破壞現象，水均是主要的原因之一，因此橋梁防水對橋梁耐久性的影響至關重要。

1 橋面防水概述

1.1 剛性防水

目前國內常用的剛性防水材料有水泥基滲透結晶型防水材料和聚合物改性水泥基滲透結晶型防水材料。結晶型防水材料的作用機理是；它不僅賴于其表面涂層，更重要的是能滲透到混凝土內部形成結晶體，封閉了水的通道，但有一個前提；其基底混凝土不產生新的裂縫。一般來說，無論混凝土施工質量如何均不能完全保證不開裂。因此剛性防水系統現很少使用。

1.2 柔性防水

1）防水卷材。卷材防水層有較好的韌性，能承受一定的壓力、振動和變形，具有較好的耐腐蝕和抗滲能力。卷材防水從石油瀝青卷材發展到催化氧化瀝青卷材、再生膠油氈，再到現在流行的SBS改性瀝青防水卷材、APP改性瀝青防水卷材。其中以聚酯氈為胎基，采用無規聚丙烯（APP是無規聚丙烯材料的縮寫）或其他聚烯經類聚合物（APAO，APO）做改性劑，兩面附以隔離材料所制成的路橋防水卷材（統稱路橋用APP防水卷材）。這些防水卷材已在工程中較廣泛應用。

2）防水涂料。涂料防水層是在橋梁混凝土橋面板（或混凝土鋪裝層）結構表面上涂刷防水涂料，固化后形成防水層。涂料防水層要求選用粘結性強、無毒和施工簡便的涂料。工程實際中主要采用陽離子乳化瀝青氯丁膠乳、聚合物改性瀝青和聚氨酯防水涂料JS復合涂料等橋梁防水涂料。為增強防水效果，涂料還與玻璃纖維布、土工布等纖維材料復合使用。

2 APP防水卷材的工作機理和實驗研究

2.1 防水卷材的工作機理

從宏觀角度分析，柔性防水材料是依靠防水材料粘貼到橋面板上形成具有良好彈性的防水薄膜，隔斷水與混凝土的接觸，起到防水作用。同時防水材料良好的滲透透能力使其從混凝土表面孔隙中進入混凝土內部，堵塞混凝土內孔隙，強化混凝土表面的自防水能力。這樣，通過雙重屏蔽作用使防水材料的防水功能得到有效實現。在形成防水膜和鋪面層的過程中，防水層與基層和面層的協調接觸是至關重要的，關系到橋面鋪裝的穩定性和耐久性，有必要進行深入研究。

2.2 防水卷材的物理力學指標

近年來，為滿足國家路橋建設的需要，北京、徐州、重慶、青島等地區的一些廠家均已陸續研究并正式生產路橋專用的高耐熱塑性體瀝青防水材料，各項指標均已達到國家水平，其性能指標比較見表1。

綜合APP卷材的一般物理力學性能和路橋方面特殊的功能要求，并根據目前國內已有的生產力水平，有關路橋用APP卷材的物理力學性能的主要技術指標包括：可溶物含量，不透水性，高耐熱度：130℃-150℃，無滑動、流淌、滴落；拉力≥600N/50mm-800N/50mm；最大拉力時延伸率不小于30%；低溫性，在-10℃—-20℃，3S彎曲180°無裂縫；撕裂強度，N≥300N～400N；人工氣候加速老化；抗硌破及滲水；高溫抗剪，60℃時大于0.06MPa；低溫抗裂等。

2.3 防水卷材的試驗

對APP防水卷材進行了試驗，并對試件測試了以下項目：

1）抗硌破及滲水。將試件置于130℃烘箱內恒溫2h，在500g重錘300mm落差沖擊后，500mm水柱下16h，按GB/T12952-91的5.11規定的要求進行穿孔試驗，檢測滲水透過率。觀察試件無硌破，滲水系數不大于1mL/min。

2）高溫抗剪強度。將卷材試件粘結在瀝青混凝土上，在60℃溫度下，拉力機夾具角度30°～45°并保持粘合面正應力0.1MPa，壓速10mm/min，測剪切力。

3）低溫抗剪。卷材試件在-20℃溫度下測試拉力及延伸，然后計算其強度。

通過驗算，所有指標均符合技術規范要求。

3 工程實例

3.1 工程概況

2005年赤峰地區新建的臨潢大橋，成功地應用了APP防水材料。該橋為17孔×20m跨徑為340m的簡支梁橋，雙幅橋全寬53.3m，雙向八車道，半幅橋寬斷面形式為：3m人行道+3M非機動車道+（3.75m +3.5m）單向兩車道+0.5m安全距離+1.59m綠化隔離帶+1.2m安全距離+2×3.75m單向兩車道+1.2m安全距離+0.5m防撞墻，左右幅間分隔帶寬1.82m。設計荷載：城——A級，設計車速：60km/h。

在該橋上使用了3mm聚脂胎，卷材上表面為頁巖片，下表面為PE膜的APP-P3-M/P改性瀝青防水卷材。

3.2 施工工藝

1）施工注意事項。卷材防水層鋪貼在整體澆筑施工的橋梁混凝土結構基面時，為防止防水層產生空鼓，其橋梁基面要求做到：卷材防水層應采用熱熔法施工，施工速度快，適用于工期緊的橋梁工程。卷材鋪貼在整體澆筑施工的橋梁混凝土結構基面時，為防止產生空鼓，要求做到：①基面清除干凈，用水沖洗，干燥后再鋪貼卷材；②基面必須平整，每2m2范圍凹凸面平整度不得超過±5mm。卷材在陰陽角處粘貼時，均應作成圓弧，瀝青類卷材圓弧半徑應大于15cm。

細部構造要求：①橋梁機動車道橋面行步道應設置防水層；②在預制安裝主梁的縱向縫、橫向縫頂處設置加強防水層時，其縫寬兩側各5cm-10cm范圍內不粘貼，以確保結構變形時防水層有足夠的變形量；③鋼筋混凝土預制梁安裝后，橋面板間或主梁間出現“錯臺兒”，應在“錯臺兒”處用水泥砂漿抹成緩坡處理；④應避免橋面泄水管口處雨水溢至橋面板結構層內，卷材應按剪切受力處理。

2）橋面排水。城市橋梁橋面排水系統由橋面邊溝排水和橋面泄水孔組成。該橋設置2%橫向坡，形成兩側橋面排水，人行道設置向行車道傾1%橫向坡。

橋面邊側泄水孔設置的間距，應視橋梁的長度和縱向坡的大小而定：該橋梁縱向坡小于1%，泄水孔間距為5m，泄水孔借助下部結構墩柱側面設置的落水管排至地面雨水口。

為確保橋梁結構的任何部分不受水流侵蝕，橋梁橫斷面懸出部分兩側下緣應設置供排水用的滴水槽。橋面鋪裝頂層為排除伸縮縫較低端積水，采用直徑3層4cm土工布包d=0.5cm小豆石，排水槽由側向排至橋外。排除橋臺伸縮縫間積水，同時在臺帽頂設置帶有橫向坡的排水槽，再接至臺身內兩側豎向封閉型排水管（d=15cm塑料管），將積水排至地面。

4 結語

該橋從2005年建成到目前，從3年的使用情況來看，APP柔性防水材料以其高強度、高延展性、高韌性、高耐溫性等性能，取得了良好的使用效果。

通過采取防排和結合的防水對策，城市橋梁結構防水技術取得了良好的效果，對減少橋梁病害的發生，提高橋梁耐久性具有積極的意義。

【參考文獻】

[1]梁麗莉.混凝土橋橋面的鋪裝與防水[J].山西建筑，2005，31（04）：99-100.

[責任編輯：陳雙芹]