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摘要:本文首先介绍了公路桥梁结构损坏的原因,然后分析了路桥防水的现状,最后阐述了防水技术与应用。
关键词:路桥结构,防水技术,现状,应用。
一、公路桥梁结构损坏的原因
1 几年来,随着经济建设的迅猛发展,各行各业都呈现出一派欣欣向荣的景象,特别是公路建设方面。在我国掀起了轰轰烈烈的义务修路热潮,所有的国家干线、县、乡村道路都在大量增加,因而随之而来的交通设施也日益增多。特别是大吨位的公路运输车的增加,大大地加重了公路的负荷。拉运煤炭、钢材的车辆多,吨位原本大,随着路况的好转,道路的增加,好多积压多年无法运输的原材料,可以源源不断地向外运输。随之而来的就是路况下降,混凝土的干燥收缩和温度应力,混凝土的碳化反应,钢筋锈蚀发生的膨胀力也使混凝土产生裂缝,使桥梁产生不正常变形,从而发生混凝土开裂、剥落、钢筋裸露、锈蚀等现象,甚至损坏。
2 修建在软土地基上的桥台,因地基土质软弱,连接桥梁的路堤填土过高使得桥台产生过大的沉陷、位移、倾斜,严重的发生下卧软土层的剪切滑移,使桥台连同路堤一起滑动倒塌。桥墩基础若设置在同样软弱地基上,也会因为地基不均匀沉降或大幅整体沉降而产生变形。
3 修建在砂砾河床上的墩台,如果基础埋置太浅,洪水发生时基础底下的砂砾被冲空,会使桥梁基础被架空甚至损坏、倒塌。
4 季节性洪水的冲击,使台身产生磨耗,特别是轻型空腹桥墩,因冲刷严重,磨耗会加剧。
二、路桥防水的现状
随着我国交通事业的迅速发展,高速公路、高架桥、立交桥日益增多。大量兴建的路、桥在方便人们出行的同时,其正常的使用寿命也备受关注。由于路、桥受到车辆载荷的震动、冲击、碾压等影响,受到日夜温差及冬夏温差引起的热胀冷缩的影响,路、桥面混凝土会产生细小的裂纹,雨雪水极易通过裂纹渗入混凝土内部,破坏混凝土内部的碱环境,造成钢筋锈蚀,引起路桥结构物强度下降,最终导致路桥结构物使用寿命的降低。
我国自20 世纪80 年代起开始重视路、桥面水侵蚀的问题,并就路、桥结构防水技术开展了许多专题研究。目前国内新建或改造的路、桥工程中,其防水工程的做法是在路、桥的钢筋混凝土结构与沥青混凝土铺装层之间架设防水层,防水效果也逐步得到了广泛的认同。
1993 年颁布的我国现行《城市桥梁设计准则》(cjj11-931)规定,城市桥梁钢筋混凝土桥桥面是否另设防水层,视桥梁结构的型式而定:“桥面系产生负弯矩(悬臂梁、连续梁、刚架,及连续板和大挑臂板等),桥面顶面产生拉应力,则全桥面(包括车行道和人行道部分)均须设置柔性防水层;若上部构造为双向预应力混凝土结构,在设计荷载下,主梁上缘及桥面板上缘(纵、横向)不产生拉应力,则可只设铺装,不另设防水层。规定具有钢筋混凝土桥面的钢梁,全桥面应设置柔性防水层。规定柔性防水层可用饱浸沥青料的卷材,以3~4 层沥青料逐层粘贴构成”。
通过研究分析表明,城市路桥防水主要存在三个问题。一是结构设计问题,主要是铺装设计不合理和受力薄弱环节未做防水(连续梁支点承受负弯矩)等;二是防水施工质量尚未形成统一操作和验收标准,缺少专业的桥梁工程防水施工队伍;三是防水材料问题,主要是缺少路桥专用的防水材料。
三、路、桥面用改性沥青防水卷材作防水层
热熔型改性沥青防水卷材在屋面和地下室已成功应用多年,性能稳定,质量可靠,能够满足一般防水要求,但路、桥面采用卷材防水较屋面、地下室有所不同。如路、桥面受动荷载作用要求路、桥结构必须严密、牢固,基面必须干燥、平整,卷材与基面必须满粘,质量要求严格,操作难度大。一般的改性沥青防水卷材厚度大多为3mm 或更厚,这样厚的卷材铺贴在路、桥面上很容易会由于上面层受到较大的冲击荷载作用而造成上、下结构层面滑移,而过薄的卷材则在摊铺沥青混凝土(温度高达160℃左右)时易被烫烙,从而破坏防水层的防水效果。防水卷材的满粘工艺也难以解决路、桥面出现裂缝时的卷材零断裂问题。防水卷材的胎体还存在实测抗剪强度难以达到设计要求的问题,因而防水卷材作路、桥面防水层的使用效果并不理想。
四、路、桥面用防水涂料作防水层
路、桥面防水层不仅要有很好的不透水性,而且要求防水层在-25℃~-15℃ 低溫时具有优良的柔韧性,在140℃~160℃高温时有足够的强度和热稳定性。这些性能是普通的石油沥青根本无法满足的,因此必须对普通的石油沥青加以改性以提高其性能。通过选择适当的乳化剂对沥青进行乳化,并加入橡胶、树脂进行改性,可以得到性能极其优越的改性沥青防水涂料。其高温可耐160℃以上,低温可耐-30℃以下,并且具有很好的粘结力。这种改性沥青防水涂料非常适合路、桥面防水使用,其施工方便快捷,造价经济,防水层完整连续。
五、防水层的施工与应用
1路、桥面基层处理
喷洒涂料前首先要清除路、桥面上一切杂物。用钢铲铲除路、桥面上的泥土,再用钢刷机刷去路、桥面的浮浆,清除油污和垃圾,然后用吹风机把表面的灰尘吹干净。做到路、桥面清洁,无灰尘、浮浆、灰沙、起包、空鼓等现象。
2喷涂改性沥青防水涂料
先用隔离板挡住路、桥面防护栏,以保持清洁。喷洒第一遍防水涂料时要求均匀、满喷,绝不能漏喷,漏底,也不能出现堆积。待第一遍实干后再喷第二遍涂料,第二遍实干后再喷下一层,直至符合设计要求。
3局部涂刷
路、桥面的拐角处,或施工机械难以喷涂的部位,可进行人工涂刷,不得漏涂。
4质量要求
1)所用防水涂料必须符合国家质量标准和设计要求,并且要经过质量检测机构检测合格后方可使用;
2)基层处理要求坚固、干燥、无灰尘、污渍、浮浆等;
3)防水层不得有裂纹、脱皮、气泡、漏涂等现象;
4)防水层厚度可用针刺法检验,厚度须符合设计要求;
5)在条件允许的情况下,防水层实干后7d 蓄水试验,水高5~10cm,蓄水24h,应无渗漏。
5注意事项
1)防水涂料在使用前应搅拌均匀,不合格产品绝不能使用;
2)及时掌握天气情况,雨前6h 不能施工;
3)施工期间,施工人员要采取防护措施保持两边护栏的清洁、无污染;
4)防水层养护期间,24h 内禁止一切车辆通行,在沥青混凝土摊铺前要严加保护。防水层实干后,可开行10t 以下汽车,车速应低于5km/h,不得刹车、调头、打弯。
六、结语
路桥施工人员应当加强国内、国际间城市路桥结构防水技术的学术交流。应不断搜集和了解国外该项技术的发展动态,总结正反两方面的经验教训,树立技术创新观念,重视桥梁防水技术的标准化建设,发挥科研、材料、设计、施工、管理等各方面的积极作用。
参考文献:
[1] 韩喜林.新型防水材料应用技术.北京:中国建材工业出版社,2003
[2] 穆祥纯.城市桥梁结构防水技术有关问题的探讨.特种结构,2011,(2)
[3] 刘尚乐.聚合物沥青及其建筑防水材料.北京:中国建材工业出版社,2012
关键词:路桥结构,防水技术,现状,应用。
一、公路桥梁结构损坏的原因
1 几年来,随着经济建设的迅猛发展,各行各业都呈现出一派欣欣向荣的景象,特别是公路建设方面。在我国掀起了轰轰烈烈的义务修路热潮,所有的国家干线、县、乡村道路都在大量增加,因而随之而来的交通设施也日益增多。特别是大吨位的公路运输车的增加,大大地加重了公路的负荷。拉运煤炭、钢材的车辆多,吨位原本大,随着路况的好转,道路的增加,好多积压多年无法运输的原材料,可以源源不断地向外运输。随之而来的就是路况下降,混凝土的干燥收缩和温度应力,混凝土的碳化反应,钢筋锈蚀发生的膨胀力也使混凝土产生裂缝,使桥梁产生不正常变形,从而发生混凝土开裂、剥落、钢筋裸露、锈蚀等现象,甚至损坏。
2 修建在软土地基上的桥台,因地基土质软弱,连接桥梁的路堤填土过高使得桥台产生过大的沉陷、位移、倾斜,严重的发生下卧软土层的剪切滑移,使桥台连同路堤一起滑动倒塌。桥墩基础若设置在同样软弱地基上,也会因为地基不均匀沉降或大幅整体沉降而产生变形。
3 修建在砂砾河床上的墩台,如果基础埋置太浅,洪水发生时基础底下的砂砾被冲空,会使桥梁基础被架空甚至损坏、倒塌。
4 季节性洪水的冲击,使台身产生磨耗,特别是轻型空腹桥墩,因冲刷严重,磨耗会加剧。
二、路桥防水的现状
随着我国交通事业的迅速发展,高速公路、高架桥、立交桥日益增多。大量兴建的路、桥在方便人们出行的同时,其正常的使用寿命也备受关注。由于路、桥受到车辆载荷的震动、冲击、碾压等影响,受到日夜温差及冬夏温差引起的热胀冷缩的影响,路、桥面混凝土会产生细小的裂纹,雨雪水极易通过裂纹渗入混凝土内部,破坏混凝土内部的碱环境,造成钢筋锈蚀,引起路桥结构物强度下降,最终导致路桥结构物使用寿命的降低。
我国自20 世纪80 年代起开始重视路、桥面水侵蚀的问题,并就路、桥结构防水技术开展了许多专题研究。目前国内新建或改造的路、桥工程中,其防水工程的做法是在路、桥的钢筋混凝土结构与沥青混凝土铺装层之间架设防水层,防水效果也逐步得到了广泛的认同。
1993 年颁布的我国现行《城市桥梁设计准则》(cjj11-931)规定,城市桥梁钢筋混凝土桥桥面是否另设防水层,视桥梁结构的型式而定:“桥面系产生负弯矩(悬臂梁、连续梁、刚架,及连续板和大挑臂板等),桥面顶面产生拉应力,则全桥面(包括车行道和人行道部分)均须设置柔性防水层;若上部构造为双向预应力混凝土结构,在设计荷载下,主梁上缘及桥面板上缘(纵、横向)不产生拉应力,则可只设铺装,不另设防水层。规定具有钢筋混凝土桥面的钢梁,全桥面应设置柔性防水层。规定柔性防水层可用饱浸沥青料的卷材,以3~4 层沥青料逐层粘贴构成”。
通过研究分析表明,城市路桥防水主要存在三个问题。一是结构设计问题,主要是铺装设计不合理和受力薄弱环节未做防水(连续梁支点承受负弯矩)等;二是防水施工质量尚未形成统一操作和验收标准,缺少专业的桥梁工程防水施工队伍;三是防水材料问题,主要是缺少路桥专用的防水材料。
三、路、桥面用改性沥青防水卷材作防水层
热熔型改性沥青防水卷材在屋面和地下室已成功应用多年,性能稳定,质量可靠,能够满足一般防水要求,但路、桥面采用卷材防水较屋面、地下室有所不同。如路、桥面受动荷载作用要求路、桥结构必须严密、牢固,基面必须干燥、平整,卷材与基面必须满粘,质量要求严格,操作难度大。一般的改性沥青防水卷材厚度大多为3mm 或更厚,这样厚的卷材铺贴在路、桥面上很容易会由于上面层受到较大的冲击荷载作用而造成上、下结构层面滑移,而过薄的卷材则在摊铺沥青混凝土(温度高达160℃左右)时易被烫烙,从而破坏防水层的防水效果。防水卷材的满粘工艺也难以解决路、桥面出现裂缝时的卷材零断裂问题。防水卷材的胎体还存在实测抗剪强度难以达到设计要求的问题,因而防水卷材作路、桥面防水层的使用效果并不理想。
四、路、桥面用防水涂料作防水层
路、桥面防水层不仅要有很好的不透水性,而且要求防水层在-25℃~-15℃ 低溫时具有优良的柔韧性,在140℃~160℃高温时有足够的强度和热稳定性。这些性能是普通的石油沥青根本无法满足的,因此必须对普通的石油沥青加以改性以提高其性能。通过选择适当的乳化剂对沥青进行乳化,并加入橡胶、树脂进行改性,可以得到性能极其优越的改性沥青防水涂料。其高温可耐160℃以上,低温可耐-30℃以下,并且具有很好的粘结力。这种改性沥青防水涂料非常适合路、桥面防水使用,其施工方便快捷,造价经济,防水层完整连续。
五、防水层的施工与应用
1路、桥面基层处理
喷洒涂料前首先要清除路、桥面上一切杂物。用钢铲铲除路、桥面上的泥土,再用钢刷机刷去路、桥面的浮浆,清除油污和垃圾,然后用吹风机把表面的灰尘吹干净。做到路、桥面清洁,无灰尘、浮浆、灰沙、起包、空鼓等现象。
2喷涂改性沥青防水涂料
先用隔离板挡住路、桥面防护栏,以保持清洁。喷洒第一遍防水涂料时要求均匀、满喷,绝不能漏喷,漏底,也不能出现堆积。待第一遍实干后再喷第二遍涂料,第二遍实干后再喷下一层,直至符合设计要求。
3局部涂刷
路、桥面的拐角处,或施工机械难以喷涂的部位,可进行人工涂刷,不得漏涂。
4质量要求
1)所用防水涂料必须符合国家质量标准和设计要求,并且要经过质量检测机构检测合格后方可使用;
2)基层处理要求坚固、干燥、无灰尘、污渍、浮浆等;
3)防水层不得有裂纹、脱皮、气泡、漏涂等现象;
4)防水层厚度可用针刺法检验,厚度须符合设计要求;
5)在条件允许的情况下,防水层实干后7d 蓄水试验,水高5~10cm,蓄水24h,应无渗漏。
5注意事项
1)防水涂料在使用前应搅拌均匀,不合格产品绝不能使用;
2)及时掌握天气情况,雨前6h 不能施工;
3)施工期间,施工人员要采取防护措施保持两边护栏的清洁、无污染;
4)防水层养护期间,24h 内禁止一切车辆通行,在沥青混凝土摊铺前要严加保护。防水层实干后,可开行10t 以下汽车,车速应低于5km/h,不得刹车、调头、打弯。
六、结语
路桥施工人员应当加强国内、国际间城市路桥结构防水技术的学术交流。应不断搜集和了解国外该项技术的发展动态,总结正反两方面的经验教训,树立技术创新观念,重视桥梁防水技术的标准化建设,发挥科研、材料、设计、施工、管理等各方面的积极作用。
参考文献:
[1] 韩喜林.新型防水材料应用技术.北京:中国建材工业出版社,2003
[2] 穆祥纯.城市桥梁结构防水技术有关问题的探讨.特种结构,2011,(2)
[3] 刘尚乐.聚合物沥青及其建筑防水材料.北京:中国建材工业出版社,2012