浅议城市桥梁结构防水技术

【摘要】随着城市道路和桥梁的大量兴建，桥梁结构防水技术的研究日显迫切，本文探讨了城市桥梁结构防水技术有关问题，分析了城市桥梁防水技术的发展趋势。

【关键词】城市 桥梁 防水

中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

随着我国桥梁建设的发展, 新建桥梁不断增加, 尤其是混凝土桥梁。 混凝土桥梁由于设计规范,施工方便,无论在公路还是城市道路中都得到了广泛的应用。而影响混凝土桥梁耐久性的主要因素有冻融循环、干湿循环、混凝土保护层的碳化、氯离子的侵蚀、碱集料反应等。在这些破坏现象中, 水均是主要的原因之一, 因此桥梁防水对桥梁耐久性的影响至关重要。

二、桥面防水概述

1、刚性防水

目前国内常用的刚性防水材料有水泥基渗透结晶型防水材料和聚合物改性水泥基渗透结晶型防水材料。结晶型防水材料的作用机理是: 它不仅依赖于其表面涂层, 更重要的是能渗透到混凝土内部形成结晶体, 封闭了水的通道。但有一个前提: 其基底混凝土不产生新的裂缝。一般来说, 无论混凝土施工质量如何均不能完全保证不开裂，因此刚性防水系统现很少使用。

2、柔性防水

（1) 防水卷材。卷材防水层有较好的韧性, 能承受一定的压力、振动和变形, 具有较好的耐腐蚀和抗渗能力。卷材防水从石油沥青卷材发展到催化氧化沥青卷材、再生胶油毡,再到现在流行的SBS 改性沥青防水卷材、APP 改性沥青防水卷材。其中以聚酯毡为胎基,采用无规聚丙烯(APP是无规聚丙烯材料的缩写) 或其他聚烯烃类聚合物(APAO,APO)做改性剂, 两面附以隔离材料所制成的路桥防水卷材(统称路桥用APP 防水卷材)。这些防水卷材已在工程中较广泛应用。

（2) 防水涂料。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。涂料防水层要求选用粘结性强、无毒和施工简便的涂料。工程实际中主要采用阳离子乳化沥青氯丁胶乳、聚合物改性沥青和聚氨酯防水涂料、JS复合涂料等桥梁防水涂料。为增强防水效果, 涂料还与玻璃纤维布、土工布等纤维材料复合使用。

三、城市桥梁结构防水技术有关问题的探讨

由于我国城市桥梁防水技术尚处在起步阶段,需要借鉴欧美等国家的先进经验, 总结一套适应我国国情的城市桥梁防水技术的标准和相关规程。

1、桥梁结构防水应着眼自身防护

有的专家认为，如果排除碱骨料反应这一特定情况, 以水对结构的耐久性影响来看, 不外乎两方面: 一是钢筋锈蚀; 二是低温冻胀开裂。

(1) 钢筋锈蚀,可以分为下列三种原因：①均匀锈蚀。由于砼长期受碳化作用,破坏了钢筋外缘的钝化保护膜,针对这种情况,主要应考虑钢筋的砼保护层厚度不宜太小,国外至少为45mm,对长期外露,环境恶劣的情况则采用50mm, 以此来保证结构的耐久性50 年正常使用期；②局部锈蚀。由于砼施工质量不佳, 形成局部不密实、蜂窝麻面等缺陷,导致该处钢筋加速锈蚀；③集中锈蚀。构件的裂缝开展处。对R1C 结构来讲, 允许开裂是必须的, 但须限制裂缝开展宽度, 控制钢筋不会出现严重锈蚀。根据国内外试验研究,如德国慕尼黑大学的试验成果, 认为如果控制裂缝宽度≤0.2mm,可满足50 年使用期内钢筋锈蚀甚微, 此时钢筋锈蚀率为锈蚀深度0.001~ 0.02mm/ 年( 随环境条件而异) , 50年的相应锈蚀深度为0.05~ 1mm, 此时可以保证结构安全可靠。

(2)低温冻胀开裂, 可以限定砼的抗冻等级获得保证。例如, 露天的水池结构, 北京地区通常采用F150 抗冻砼,即砼经受冻融循环次数150次后,其强度降低不超过25%,重量损失不超过50%。要求更好或环境条件更恶劣时,则可提高砼的抗冻等级,采用F200以上。同时,抗冻的效果还和抗渗限定相关,通常对砼的要求,应同时提出限定抗渗、抗冻要求, 例如S6、F154、S8、F200 等( S6、S8 即承受01 6MPa、018MPa 水压试验时一昼夜不渗水,这是一种试压标准, 并不等于构件真正受到那么大的水压),限定砼的抗渗要求, 也有助于保证砼的抗冻性能。因此,桥梁结构( R1C, P1C) 的防水患害,主要可以加强结构自身的防护能力, 相应对比贮水结构其水头是很小很小的,不需要采取其他的防水措施。

2、桥梁结构防水应定位为桥梁防水, 桥梁防水应立足于设计好有组织的桥面排水

如果结构本身可考虑解决自防水, 则主要应考虑桥梁铺装的防水, 避免低温冻胀损坏,因此命题的定位应是桥梁防水,不应是桥梁结构防水。对桥梁铺装的防水, 实际上应是立足于有组织的通畅排泄,力求避免桥面积水后渗入铺装层内。当冬季积雪时,应立即促融后顺利排水。这样做,桥面的条件要远比屋面有利, 应该是可行的。

3、关于桥梁结构自防水的技术问题

对RC 结构来说, 关键在于设计如何确实地控制裂缝开展宽度≤0.2mm。根据目前国内外试验研究的现况来看, 裂缝间距的离散性很大, 裂缝最大宽度的离散性更大, 往往对实际可能生产的最大裂缝宽度很难控制, 规范给定的计算公式也很难说是完全可靠, 桥面行车荷载对桥梁结构的低周重复作用, 也对裂缝的展开产生不利。因此从确保结构的耐久性考虑, 是否可以考虑对裂宽的限值提高一些标准, 例如控制最大裂缝宽度≤0.15mm。

4、近期桥梁结构防水亟待关注的几个问题

(1) 防水卷材与砼桥面铺装基面的抗剪要求。因桥梁桥面防水层要承受车辆制动力、离心力和坡桥纵坡水平分力等作用力, 因此应特别关注防水卷材与砼桥面铺装基面的抗剪要求。

(2) 从近年来已建工程中桥梁防水失败的案例可看出, 不少问题出在防水层的接头处(接头不牢)。能否采用较大幅面的防水卷材, 并着重研究和解决防水层接头质量。

(3) 桥梁防水的细部设计亦是十分重要的问题, 如中央隔离带、桥梁接缝处及路缘石的拐角处等, 防水施工的好坏, 直接影响桥梁防水的实际效果。

(4) 要关注桥梁防水层与桥面板( 找平层) 的粘结性能和粘结效果。上海地区曾做过试验,不少桥梁揭开防水层发现桥面板十分潮湿, 其粘结效果不理想, 影响防水层的使用寿命。

(5) 要考虑特殊情况下的防水设计。如: 汽车反复刹车作用对防水层的影响( 如北京西四环某桥梁通车不久,防水层即与砼基面挫动)、超载重车对桥梁防水层的影响(如一般桥梁按汽车超20 级的重车为55t设计, 而现在不少地方的桥上行走货柜车总重为70~ 110t) 。因此,车辆超载问题对防水层造成严重损坏, 亦应引起高度重视。

(6) 钢桥的防水有其特殊的要求。振动较大, 防水层与结构粘结效果不好等, 都应进行深入的研究, 并提出相关的对策措施。

三、城市桥梁防水技术的发展趋势

我国城市桥梁建设事业在过去二十多年来有了长足的发展和进步。进入二十一世纪, 我国桥梁建设的前景是十分广阔的。随着我国城市化进程的加快, 全国各地必将兴建众多的城市大跨径桥梁、高架桥、立交桥。新世纪我国城市桥梁结构防水技术的发展趋势是:

桥梁防水技术的标准化工作将提到重要的日程, 并逐步与国际接轨, 国外的一些成功经验将被借鉴和采用；防水材料的研制、开发和生产将有极大的发展。科研、材料、设计、施工和管理等部门将加大合作力度。开发一批桥梁专用防水涂料将指日可待；城市道路的防水也将放在重要的位置。将广泛采用塑料盲沟材代替传统的碎石盲沟。路基的防水也将提到日程上来；高性能混凝土(大于C60 级) 将在城市桥梁结构中广泛应用, 这将提高混凝土的强度、耐久性、体积稳定性和工艺性, 提高桥梁结构自身防水能力；城市桥梁防水技术将广泛吸取其它行业防水技术的成功经验。

四、结论

城市桥梁防水技术的研究及应用是很重要和迫切的, 需要在工程实践中不断加强对城市道路和桥梁结构防水问题的研究, 有效地促进工程防水质量, 以提高城市道路和桥梁结构的耐久性。与此同时, 亦应关注城市桥梁结构防水技术的最新发展和尚有争议的一些问题, 通过探讨和交流, 进一步促进我国桥梁防水技术的发展。

【参考文献】

[1] 穆祥纯 城市桥梁结构防水技术的研究和应用15第十四届全国桥梁结构学术大会论文集2002 年5 月, 同济大学出版社

[2] 穆祥纯 我国城市桥梁结构防水技术综述 中国建筑防水6, 2001 年第2 期