工程案例
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對橋面防水涂料部分設計指標的探討
發布時間：2014-08-09
1.引言 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，鋼筋砼梁的負彎矩處及鋼筋砼橋面板在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，以及由于溫度、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。致使鋼筋銹蝕，影響橋梁的耐久性。尤其是現澆縫砼結合部，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，若不采取防水處理，勢必降低橋梁的使用年限。為了延長橋梁的使用壽命，減少維修費用，在水泥砼橋面板上噴涂一層防水涂料，形成防水膜，以達到橋面防水的目的就顯得十分必要。國標（5002-96）《公路瀝青路面設計規范》及行標JT014-97《公路瀝青路面施工及驗收規范》中的水泥砼橋面的鋪裝中均要求設置防水層。
漳龍高速公路是國道319線漳州至龍巖的高速公路，全長117.2公里，其中龍巖段三期工程13.2公里。高架橋占線路總長的40%，全長3.8公里。該段高架橋中最大縱坡4.7%，最大橫坡度7%，橋墩最大高度81米，最大跨徑155米，橋梁上部分別為連續剛構、預應力T型梁和空心板梁等結構。橋面系采用水泥砼與瀝青砼的復合結構鋪裝層，即在C40鋼纖維砼填平層上，設4cm厚ACs-16Ⅰ改性瀝青砼下面層及4cm厚SMA-10改性瀝青砼上面層；在C40鋼纖維砼填平層與ACs-16Ⅰ改性瀝青砼下面層間設置一道防水層。
2.對防水層的要求
龍巖市地處山區，高架橋所處常年多霧氣候，且是內外交通咽喉，重車及超限車輛較多，以致路面上常年處于潮濕狀態。由于路彎、坡長、坡陡、橋墩高、跨徑大，車輛在其上面行駛，所形成的振動及剪切力特別大，要求防水層不僅能起防排水作用，而且能起到粘結等承上啟下的作用。
對理想防水層的要求可以簡單地概括為：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。
盡管對防水膜提出了很多要求，但是橋面防水是一個整體系統，該防水系統包括防水膜與排水設施以及其上的路面結構所組成，防水膜的性能實際是取決于防水系統中各組成部分的互相作用。例如，因防水膜與其上層部分粘結力不足而造成兩者剝離，那么即使防水膜的性能完好，這一防水系統也將失去作用。
正如很難確定影響防水層性能的因素一樣，也很難對這些要求量化，而正是用這些具體的要求才能控制和保證防水層的質量。原則的要求如下：
防水層必須是不透水的（①施工中的滲水；②設計年限內的滲水）；
面層鋪筑前、鋪筑中、通車后，防水層應不能被破損；
防水膜應與面層和橋面有足夠的粘結力；
防水膜應能抵抗橋面裂縫，包括在施工前和施工后所產生與發展的裂縫。
防水膜應具備良好的溫度穩定性（橋面改性瀝青砼標準采用PG76-22控制）：
瀝青砼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，要求防水膜在此高溫下不溶化，并保持膜體完好，同時不因高溫改變其材料的原有特性；
在夏季高溫季節，路面溫度往往高達65℃以上，要求防水膜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；
在夏季高溫季節施工，要求防水膜在50℃左右仍具有相當的穩定性，施工車輛及瀝青砼攤鋪機在上面行駛不因粘輪破壞膜體；
龍巖地處閩西山區，要求防水膜在-15℃下不開裂。
抗老化性能好：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。
3.對部分設計指標的意見
設計指標主要沿用了建筑上的防水指標，由于使用功能的區別，它并不完全適用于橋面防水。可以看出，橋面防水層的作用不同于建筑上的防水，也不同于地下工程的結構物防水。屋面防水涂膜不受荷載作用，它的功能就是防止雨水侵入屋面砼，腐蝕砼中的受力鋼筋，降低結構的使用壽命；而地下結構物的防水涂膜則是在屋面防水的基礎上，再加上一恒定的水壓力（設計指標中考慮了0.3Mpa）；而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（該動水壓力遠大于0.3Mpa），所以在設計與檢測指標上，不能簡單的用一個0.3 Mpa的水壓力下不透水來衡量。
3.1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膜上行走，要求防水膜在常溫下經裸輾后無破損，無剝落。所以應對其進行暴露輪輾試驗，來判定其是否滿足設施工要求。
3.2為保證防水涂膜經170℃～180℃高溫的瀝青下面層混合料攤鋪、輾壓成型后是否因高溫溶化或粒料穿剌而導致涂膜的破壞。所以應對其進行抗剌破與不透水性試驗，以確定其經施工輾壓等工序后，是否仍滿足設計要求。從工后取芯處觀察，防水層與水泥砼表面粘結良好。
3.3耐酸、堿性
對于公路橋面防水涂料抵抗酸、堿性的指標，可不予檢測。該層涂料下面是水泥砼，上面是瀝青砼，酸性或堿性的物質對其污染的可能性很小，從施工的角度出發，對涂料進行與瀝青的相融性及耐油性檢測，并提出相應的指標，似乎更貼近其實際的使用情況。
3.4粘結強度
從施工的角度出發，要求防水涂料實干后經車輪輾壓不因粘輪而破壞。所以要求涂料與砼間的粘結力大于涂料與輪胎間的粘結力。若不能滿足要求，則應在防水膜的表面再設置隔離層來滿足其使用要求。試驗表明，涂料的粘結強度與砼橋面的粗糙度有關。砼表面不同的摩擦系數，則有不同的粘結強度，同時與試驗溫度有相當關系。
3.5抗剪強度
作為粘結層，要求瀝青砼路面在夏季高溫時，在不同的行車荷載和不同的行車速度下不破壞瀝青砼路面，簡單地用一個25℃和45℃下的抗剪切強度來衡量是不夠的。相同的防水涂料在不同的垂直壓力和不同的剪切速率下，其層間的抗剪強度亦不同：
4.還需要特別指出的是，水泥砼填平層的好壞對橋面防水層的影響很大，填平層的平整度、強度以及浮渣處理情況，都將直接影響防水層的粘結效果。因填平層砼澆筑時混合料含水量較大致砼表面形成軟弱層，清理時表面粉塵無法清除干凈，致使防水膜被粘走的情形。
結論：
1、橋面防水涂料的設計指標應滿足施工要求；
2、采用以改性瀝青為基料生產的高級橋面防水涂料基本上能滿足橋面瀝青砼施工對其提出的要求。
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