桥梁的整体性防水概念

1 桥梁的整体性防水概念桥梁的整体性防水概念 樊丽辉 河北省交通科学研究所 摘摘 要 要 本文结合课题试验研究 从桥梁耐久性与桥梁防水的关系入手 讨论了传统的桥梁防 水材料 体系与现状 引出桥梁防水的整体性概念 归纳出桥梁防水的两种方式 提出了浸透型一 体化桥梁防水新概念 关键词 关键词 桥梁 耐久性 防水 材料 方式 影响桥梁耐久性的第一位因素是钢筋锈蚀 而钢筋锈蚀主要源于混凝土保护层炭化和氯化物侵 蚀 这两种腐蚀现象又都是以水为载体进行的 不仅如此 对于混凝土的冻融循环 减 集料反应 等破坏现象 水也是最主要原因之一 可见 桥梁防水对桥梁耐久性的影响至关重要 应该说 桥 梁防水是桥梁结构防腐的第一道屏障 有了防水屏障 就会 御敌于国门之外 从而大大提高桥 梁的耐久性 同时也符合 预防性养护 的指导思想 因此 桥梁防水意义重大且深远 在研究 设计 施工与管养等诸环节中 应务必给予高度重视 一 一 桥梁防水现状与对策桥梁防水现状与对策 1 现状 近几年 桥梁防水作为桥梁耐久性的一个主要环节 开始被逐渐重视起来 然而 大多数也仅 涉及桥面防水 即桥面防水层的研究 设计与施工 设置桥面防水层的主要目的是从根本上切断水与混凝土结构的接触通路 确切讲 应该称 隔 水层 保护桥面混凝土和主梁混凝土等桥梁上部结构 免受水的侵害 从而提高上部结构的耐久 性 欧美发达国家从二十世纪前半叶开始就一直比较重视桥面防水技术 材料及性能的研究 相对 而言 我国在混凝土桥面防水方面的研究几乎是空白 除了北京 天津等地 大部分地区还处于起 步阶段 其防水材料 性能检测与施工工艺等主要延用房建工程防水 尚未形成一套适用的桥面防 水技术 这就使得防水材料 工艺 性能及试验手段等诸方面处于市场混乱阶段 即使设置防水层 的桥面铺装 也出现了不少的问题 如 防水层与面层和桥面的粘结强度不足而出现早期破坏 防 水材料本身质量不过关而失去防水作用 由于防水层的自身厚度与可压缩性 致使桥面板与上面的 铺装层形成 两张皮 对铺装层承受车辆荷载极为不利 往往新桥使用不久 即发生铺装层大面 积破坏 这也可能是桥面较之路面易出现松散病害的原因之一 目前 桥面防水层所用材料无论是沥青基 高分子基 还是水泥基 均以防水薄膜形式形成 薄膜式 隔水层 其最重要性能是 不透水性能 其性能的丧失是出现病害的关键所在 而决 定 薄膜式 防水层不透水性能的主要因素有两个 粘结力和破损状况 2 对策 单就桥面防水而言 防水材料的种类和质量是从根本上解决防水问题的关键所在 因此 在吸 收和总结国内国外先进技术与经验的基础上 研制适用的新型桥面防水材料 并尽快建立起桥面防 水层的设计 施工与检测等环节的技术标准与规范 是提高桥梁防水性能的出路 而尤其以新材料 的研究为突破口 作为桥面防水层的铺装料 应必须满足以下条件 良好的抗渗性 不透水性能 与水泥混凝土桥面和沥青面层有足够的粘结强度 面层碾压后 有良好的无破损性 良好的耐高低温性能 对桥面状况的良好适应性 能较好抵御桥面裂缝的影响 2 材料寿命应不低于面层寿命 良好的边缘密封性 施工简捷 环保 二 整体性防水二 整体性防水 桥梁所处的特定环境和其特殊用途 决定了其防水应该是一个整体性 系统化的概念 而桥面 防水只是一个主要部分 如果忽视其防水整体性的特点 我们仍旧无法作好桥梁防水的文章 桥梁 耐久性概念就不完整 这里有几个例子 在空心板封头处 由于混凝土开裂 厚度过薄等原因 水总是会由伸缩缝等部位沿着封头的微 小裂缝逐渐进入空心板内部 并且进入内部的水很难排除来 这样 就直接对梁体造成侵害 不仅 化学侵害开展起来 且低温结冰也会造成较大影响 因此空心板封头防水也是薄弱环节 在绞缝处 由于施工空间小 工作量小 往往重视不够 施工工艺和材料很少严格把握 因此 许多桥梁在使用早期就出现绞缝渗水的严重情况 我们知道 绞缝是桥面板之间横向联结的重要部 件 其承受很大的剪力 作用在于增强桥面板受力的横向分布和桥面整体性 一旦受到水侵害 强 度降低甚至损害 就会出现单板受力 调查发现 边板的渗水情况往往比中板严重 原因可能在于 由于桥面混凝土的平整度控制不 好 以及防撞护栏支座的阻挡 桥面水容易在桥面两侧低洼处滞留 而边缘防水又往往是薄弱之处 极易对边板造成渗水侵害 对边梁和边板 包括翼板 的外缘面 由于直接暴露在外和长期受到雨水 盐水等严重淋浸 绝大部分会在淋水 微缝 炭化 盐污染的交替侵害环境中 较之中梁中板 极易出现开裂 暴筋 剥落 锈蚀等严重现象 在旧桥调查中 这是比较普遍的现象 因此边梁边板所处的防水不利因素 地位以及解决方法应该值得研究 三 三 浸透型一体化桥梁防水浸透型一体化桥梁防水 1 防水方式 前文提到 目前传统的桥面防水材料基本属于 薄膜式 防水方式 在水泥桥面与沥青路面铺 装之间形成一层隔水层 这种防水方式和材料存在其固有的缺陷 需要有足够的与上下层的粘 结强度 但随时间推移 材料老化 其粘结强度会下降 甚至丧失 材料寿命与使用寿命较低 一般仅几年 对水泥桥面状况 如平整度 坡度 干净程度等 的适应性较差 高温沥青 路面铺筑 碾压 会造成一定的影响 甚至损坏 对施工技术与工艺要求严格且不易掌握 生产 贮存与施工均存在环保问题 桥面边缘密封防水始终是一个难题 在水泥桥面 与沥青路面之间存在这样一层 软 隔离层 易导致 两张皮 现象 这种传统的 薄膜式 防水技术 通常是从房建工程防水中引用过来的 众知 桥面防水有其 特殊性 与房建工程相比有着很大区别 因此这种 引用 就必须进行深入的研究 改进和完善 才能较好地适应于桥梁工程防水 这里就桥面防水的特殊性作以分析 桥梁的使用年限一般比 房建要长 桥梁所处的工作环境与温度比房建要恶劣 作用荷载不同 房建为静载 而桥 梁多为动载 且工作变形较大 维修条件不同 桥梁维修会对社会交通造成较大的干扰 针对上述 薄膜式 防水方式的缺点 本文提出一种新的桥梁防水方式 非膜式 防水 方式 防水材料浸透到混凝土内部 不形成涂膜 增强了混凝土结构自身的防水性能 形成 结 构防水一体化系统 这种 非膜式 防水方式的实现首先需要一种新的防水材料的支持 即 非膜式浸透型防水液 它既能解决桥面防水问题 又能解决诸如梁体封头 伸缩封 梁体 翼板 防撞护栏 甚至下部 结构等的防水问题 由于它的浸透性且不形成防水薄膜 克服了许多 薄膜式 的固有缺陷 从而 较好地实现了桥梁的整体性防水 2 非膜式浸透型防水机理 非膜式浸透型防水液 是一种无毒 无味 不挥发 不燃烧的无色透明环保型水性溶液 将 其喷涂在混凝土表面 不形成涂膜 不改变原混凝土结构外观与颜色 而是渗入混凝土内部一定深 3 度 几 mm 十几 mm 形成反应层 防水液渗入混凝土毛细孔中形成不溶于水的链状结晶 产 生反毛细孔现象 组成很强的憎水层 使混凝土表层具备长期的防水效果 形成 结构防水一体化 效果 进而阻止以水为载体的酸 碱 盐 CO2 SO2等腐蚀介质对混凝土的侵蚀 以及提高混凝土 抗风化 抗冻融破坏 减缓碱集料反应的能力 同时这种 憎水层 又具有呼吸透气性 混凝土内 部的潮气完全可以向外散发出来 这就从整体上大大提高了混凝土桥梁结构的耐久性 3 非膜式防水方式的优势 同传统的 薄膜式 桥面防水方式相比 非膜式浸透型 防水方式为桥梁防水提供一个崭新 的防水理念 它的确具有许多突破性的优势 同混凝土结构表层共同形成一体化防水层 并具有长期防水效果 既能憎水防水 又能呼吸透气 适用范围很广 使桥梁整体性防水得以实现 施工简捷 便利 速度快 施工质量易于保证 无需养护维修 对基底表面处理要求不严 只需无积水 清除粉尘 油渍 污物等即可 对表面状况 平整度 坡度等 无特别要求 适应于各种几何形状 不存在边缘问题 抗氧化 抗紫外线 耐磨耗 其使用寿命远远大于 薄膜式 属于环保型防水技术 4 试验研究 我们对 非膜式浸透型防水液 的应用性能进行了相关试验 这里就其三项重要试验结果分析 如下 盐水冻融试验 依据试验规范 分别对已涂和未涂 防水液 的 4 组水泥砂试件进行对比试验 冻融试验条件 3 5 盐水 20 考察防水液耐氯盐腐蚀与抗冻融的能力 经 25 次冻融循环 试 验结果见表 1 结果显示 防水液对防水 耐氯盐腐蚀与抗冻融均具有十分显著的效果 表 1 冻融试验数据 吸水率试验 该试验取 8 块水泥砂试件 49mm 分两组进行吸水率对比试验 经过 24 小时 浸水试验 结果具有良好的抗渗透性 数据见表 2 高温碾压适应性 初步采用试验室内车辙试验的方法进行定性研究 结果表明 高温沥青和 高温混合料对防水试件的防水性能无明显影响 经过碾压成型和 1 小时车辙试验 试件与沥青和沥 青混合料有良好的粘结适应性 表 2 吸水率试验数据 损失率损失率 试验组 涂防水液未涂 甲组2 2820 45 乙组020 11 丙组01 47 丁组1 4624 70 4 微小裂缝封闭 实际试验显示 对已有微小裂缝的混凝土结构 如果裂缝小于 0 2mm 涂刷 防水液 后 在裂缝处同样具有良好的憎水防水效果 但是 对于已经涂刷了 防水液 的混凝 土构件 如果出现后期受力裂缝 从理论上讲 裂缝处的防水能力应该受到影响 对于桥面防水 一般情况下 桥面混凝土承受压应力 不会出现受力裂缝 至于连续梁桥的负弯矩区 桥面承受拉 应力 具备在超常破坏性荷载作用下出现微小受力裂缝的可能性 对此 尚待研究与试验观测 四 四 结束语结束语 非膜式 防水方式为桥梁防水提供了一个崭新的防水理念 它的确具有许多突破性的优势 尤其是较好地实现了混凝土桥梁的整体性防水 当然 尚需进行更加深入和广泛的技术与应用研究 以期为桥梁防水提供新的技术支持 参考文献 参考文献 1 张占军 胡长顺 混凝土桥面防水应用与研究综述 第一届全国公路科技创新高层论坛论文 集 交通部 2002 557 2 朱彦 梁夏莉 周卫 新材