论文部分内容阅读
摘要：随着经济快速发展，我国建设的公路和城市道路，尤其是高速公路和城市快速路迅速增加，桥梁防水系统作为公路和城市道路的重要组成部分，因此受到工程设计界的广泛重视。本文介绍了柔性铺装（沥青）防水卷材类及刚性铺装（水泥）涂料防水材料的选材，讨论了桥面防水层设计年限，阐述了桥梁防水系统的设计，分析了防水涂料的施工要点。
关键词：桥梁；防水系统；设计
Abstract: With the rapid economic development, highway and city construction in China, especially the highway and city road is increasing rapidly, bridge waterproofing system as an important part of the highway and city road, so great attention by the engineering design community. This paper introduces the flexible pavement (asphalt) waterproof coiled material and rigid pavement material of waterproof coating materials (cement), discussed the bridge deck waterproofing design of life, and expounds the design of waterproof system of bridge, analyzes the key points of construction waterproofing paint.
Key words: bridge; waterproof system; design;
中圖分类号：TU96+5文献标识码：A文章编号：
前言:在公路运营中，桥梁防水系统一旦失效，可能会造成重大的经济损失，并埋下安全隐患，究其原因，一方面对防水系统设计没有给予足够的重视，低估了问题的严重性，另一方面所设计的防水系统构造上不够合理，防水材料选取不合适，防水系统设计不科学。
1、桥面防水层设计年限
确定防水层的设计寿命：首先应确定防水层的防水失效模式和判据，一般情况下，作为有机物的防水层材料，经过长期多变的荷载和结构综合作用后，宏观表现为老化、疲劳、裂缝（或龟裂），粘结能力、延伸能力和各种强度都明显降低，其微观表现为许多官能基团的转移、氧化、重组、分解和丧失，其中老化和疲劳造成的破坏最为致命，往往使防水层失去应有的防水效能。考虑到防水层的功能，如果不能有效防水，或使面层加速破坏，就可以判定其已经达到设计年限。
通常防水层的设计年限取决于以下几个因素：防水层材料自身的性能，面层特性（包括面层厚度、级配类型等），系统所处环境。由于我国桥面防水方面所积累的经验、数据有限，因此暂时难以对各因素准确的量化评估。在沥青混凝土路面设计年限的规定中，对于高速公路、一级公路的设计年限为15a，二级公路的设计年限分别为12a 和10a（对应面层分别为沥青混凝土和热拌沥青碎石、沥青注入式），三级公路和四级公路的设计年限分别为8a 和5a。正常情况下沥青面层达到寿命后将重做面层，或在原路面上罩面，或将原面层铲除重铺，视原路面的实际破坏情况而定。罩面时，防水材料又会遭受一次热冲击，而此时的防水层材料经过多年使用，性能已经严重退化，不能确保继续有效使用。铲除重铺时，与面层粘结的防水层必然遭到破坏（尤其面层较薄时）。因此，宜将防水层的设计寿命与相应等级的面层设计寿命相同。考虑到防水层不应在面层破坏前损坏，因此宜将防水层设计年限比面层提高1~5a。
2、柔性铺装（沥青）防水卷材类的选材
2.1 主要评价指标
（一）抗剪性能
防水层一般铺设在铺装层与桥面板之间，要承受车辆行驶时所产生的垂直压力和水平方向的剪力，必须具有足够的剪切强度。特别是在夏季高温状态下。防水卷材的抗剪指标为：温度60℃时，抗剪强度O.3MPa 以上，垂直压力0.5MPa 以上。
（二）低温抗裂性能
桥面铺装层一般主要承受压应力，但在连续梁桥等具有负弯矩的桥梁结构中，对防水材料及桥面铺装层要求应有一定的抗裂性。特别是一般防水材料在低温状态下具有脆性，更容易开裂，为此对防水材料的低温抗裂性须满足：温度-15℃时，抗拉强度6～8MPa，延伸率10％以上。
2.2 主要技术指标
（一）适用于温度为-45℃～80℃的环境。
（二）厚3～4mm。
2.3 防水卷材主要技术性能
（一）抗拉强度（MPa）纵向指标>800，横向>800；
（二）断裂延伸率（％）>40；
（三）耐热性（℃）14±2℃；
（四）低温度抗裂（℃）-15；
（五）不透水性（MPa×h）（压力≥O.3MPa,保持时间≥30min）
（六）人工化放置720h,外表无滑动、流淌、滴落、在-10℃情况下无裂缝，纵向拉力保持率≥ 80％。
3、刚性铺装（水泥）涂料防水材料的选材
涂料防水层是在桥梁混凝土桥面板（或混凝土铺装层）结构表面上涂刷防水涂料，固化后形成防水层。
（一）桥梁涂料防水材料的技术指标及特点 阳离子乳化沥青氯丁胶乳防水材料可用于-30℃～80℃的环境，它具有与潮湿基面结合较好、成膜较快、施工简便、无毒等特点，对周围环境无污染，分别与混凝土基面、顶面的沥青混凝土面粘结好，层间粘结性强。
（二）聚合物改性沥青桥梁防水涂料为（刚性或柔性铺装）桥面防水专用涂料，是以特殊加工的乳化沥青为基料，选用优质高分子胶乳及合成树脂为复合改性剂，经科学配方合成为耐高温达160℃的沥青混凝土桥面专用涂料，已应用在上海延安路高架桥、安徽五里散高架桥等工程中。
（三）聚氨酯防水材料主要适用于桥面为混凝土铺装的桥梁，可用于-30℃～80℃环境中的地下建筑、屋面、管道接缝和桥梁防水。
（四）JS 复合防水涂料在我国南方城市被广泛应用，其要求基面平整。
4、桥梁防水系统的设计
桥梁防水系统的设计，就是设法将水与混凝土隔离，使水不能进入混凝土本体，尤其不能进入裂缝中去，系统包括以下几个方面：
4.1 混凝土本身的自防水
混凝土经常接触水的部位都要设计为防水混凝土。保证本身的密实性和防腐蚀的性能。尤其是桥面和下部结构水位浮动的部位，在混凝土中加入粉煤灰或超细粉等可以减少水泥带入的碱量，加入钢纤维深丙烯纤维可以对膨胀、开裂起到阻裂作用，并具有很好的抗渗能力，达到自防水的基本要求。
4.2 桥面防水涂层
无论桥面混凝土施工质量如何好，均不能完全保证不开裂，所以桥面水泥混凝土铺装层上面必须设置防水层，防水层不但本身要起到防水作用，而且要求与水泥混凝土和沥青混凝
土都有很好的亲和性，附着力好。
4.3 伸缩缝的防水
由于伸缩缝的形式及安装质量问题，造成该部位最容易损坏，除了毛勒缝，仿毛勒缝之外，对伸缩量小于5mm的小变位伸缩缝，采用聚合物改性沥青弹塑体填充式伸缩缝，也能很好的解决伸缩缝漏水难题。
关键词：桥梁；防水系统；设计
Abstract: With the rapid economic development, highway and city construction in China, especially the highway and city road is increasing rapidly, bridge waterproofing system as an important part of the highway and city road, so great attention by the engineering design community. This paper introduces the flexible pavement (asphalt) waterproof coiled material and rigid pavement material of waterproof coating materials (cement), discussed the bridge deck waterproofing design of life, and expounds the design of waterproof system of bridge, analyzes the key points of construction waterproofing paint.
Key words: bridge; waterproof system; design;
中圖分类号：TU96+5文献标识码：A文章编号：
前言:在公路运营中，桥梁防水系统一旦失效，可能会造成重大的经济损失，并埋下安全隐患，究其原因，一方面对防水系统设计没有给予足够的重视，低估了问题的严重性，另一方面所设计的防水系统构造上不够合理，防水材料选取不合适，防水系统设计不科学。
1、桥面防水层设计年限
确定防水层的设计寿命：首先应确定防水层的防水失效模式和判据，一般情况下，作为有机物的防水层材料，经过长期多变的荷载和结构综合作用后，宏观表现为老化、疲劳、裂缝（或龟裂），粘结能力、延伸能力和各种强度都明显降低，其微观表现为许多官能基团的转移、氧化、重组、分解和丧失，其中老化和疲劳造成的破坏最为致命，往往使防水层失去应有的防水效能。考虑到防水层的功能，如果不能有效防水，或使面层加速破坏，就可以判定其已经达到设计年限。
通常防水层的设计年限取决于以下几个因素：防水层材料自身的性能，面层特性（包括面层厚度、级配类型等），系统所处环境。由于我国桥面防水方面所积累的经验、数据有限，因此暂时难以对各因素准确的量化评估。在沥青混凝土路面设计年限的规定中，对于高速公路、一级公路的设计年限为15a，二级公路的设计年限分别为12a 和10a（对应面层分别为沥青混凝土和热拌沥青碎石、沥青注入式），三级公路和四级公路的设计年限分别为8a 和5a。正常情况下沥青面层达到寿命后将重做面层，或在原路面上罩面，或将原面层铲除重铺，视原路面的实际破坏情况而定。罩面时，防水材料又会遭受一次热冲击，而此时的防水层材料经过多年使用，性能已经严重退化，不能确保继续有效使用。铲除重铺时，与面层粘结的防水层必然遭到破坏（尤其面层较薄时）。因此，宜将防水层的设计寿命与相应等级的面层设计寿命相同。考虑到防水层不应在面层破坏前损坏，因此宜将防水层设计年限比面层提高1~5a。
2、柔性铺装（沥青）防水卷材类的选材
2.1 主要评价指标
（一）抗剪性能
防水层一般铺设在铺装层与桥面板之间，要承受车辆行驶时所产生的垂直压力和水平方向的剪力，必须具有足够的剪切强度。特别是在夏季高温状态下。防水卷材的抗剪指标为：温度60℃时，抗剪强度O.3MPa 以上，垂直压力0.5MPa 以上。
（二）低温抗裂性能
桥面铺装层一般主要承受压应力，但在连续梁桥等具有负弯矩的桥梁结构中，对防水材料及桥面铺装层要求应有一定的抗裂性。特别是一般防水材料在低温状态下具有脆性，更容易开裂，为此对防水材料的低温抗裂性须满足：温度-15℃时，抗拉强度6～8MPa，延伸率10％以上。
2.2 主要技术指标
（一）适用于温度为-45℃～80℃的环境。
（二）厚3～4mm。
2.3 防水卷材主要技术性能
（一）抗拉强度（MPa）纵向指标>800，横向>800；
（二）断裂延伸率（％）>40；
（三）耐热性（℃）14±2℃；
（四）低温度抗裂（℃）-15；
（五）不透水性（MPa×h）（压力≥O.3MPa,保持时间≥30min）
（六）人工化放置720h,外表无滑动、流淌、滴落、在-10℃情况下无裂缝，纵向拉力保持率≥ 80％。
3、刚性铺装（水泥）涂料防水材料的选材
涂料防水层是在桥梁混凝土桥面板（或混凝土铺装层）结构表面上涂刷防水涂料，固化后形成防水层。
（一）桥梁涂料防水材料的技术指标及特点 阳离子乳化沥青氯丁胶乳防水材料可用于-30℃～80℃的环境，它具有与潮湿基面结合较好、成膜较快、施工简便、无毒等特点，对周围环境无污染，分别与混凝土基面、顶面的沥青混凝土面粘结好，层间粘结性强。
（二）聚合物改性沥青桥梁防水涂料为（刚性或柔性铺装）桥面防水专用涂料，是以特殊加工的乳化沥青为基料，选用优质高分子胶乳及合成树脂为复合改性剂，经科学配方合成为耐高温达160℃的沥青混凝土桥面专用涂料，已应用在上海延安路高架桥、安徽五里散高架桥等工程中。
（三）聚氨酯防水材料主要适用于桥面为混凝土铺装的桥梁，可用于-30℃～80℃环境中的地下建筑、屋面、管道接缝和桥梁防水。
（四）JS 复合防水涂料在我国南方城市被广泛应用，其要求基面平整。
4、桥梁防水系统的设计
桥梁防水系统的设计，就是设法将水与混凝土隔离，使水不能进入混凝土本体，尤其不能进入裂缝中去，系统包括以下几个方面：
4.1 混凝土本身的自防水
混凝土经常接触水的部位都要设计为防水混凝土。保证本身的密实性和防腐蚀的性能。尤其是桥面和下部结构水位浮动的部位，在混凝土中加入粉煤灰或超细粉等可以减少水泥带入的碱量，加入钢纤维深丙烯纤维可以对膨胀、开裂起到阻裂作用，并具有很好的抗渗能力，达到自防水的基本要求。
4.2 桥面防水涂层
无论桥面混凝土施工质量如何好，均不能完全保证不开裂，所以桥面水泥混凝土铺装层上面必须设置防水层，防水层不但本身要起到防水作用，而且要求与水泥混凝土和沥青混凝
土都有很好的亲和性，附着力好。
4.3 伸缩缝的防水
由于伸缩缝的形式及安装质量问题，造成该部位最容易损坏，除了毛勒缝，仿毛勒缝之外，对伸缩量小于5mm的小变位伸缩缝，采用聚合物改性沥青弹塑体填充式伸缩缝，也能很好的解决伸缩缝漏水难题。