浅谈防水层的设计与施工

朱玉华，姜 锋

（天津市政工程设计研究院，天津市300051）

0 前言

随着交通事业的迅速发展和公路等级的提高，高速公路立交桥和高架桥日益增多。在钢筋混凝土梁的负弯矩处，在钢筋混凝土桥面板经受车辆重复荷载的震动、冲击、拉伸、剪切等力学性能的影响下，在由于温度、气候变化引起膨胀、收缩后，往往会产生细微裂缝而引起桥面渗水或漏水。混凝土桥面漏水会腐蚀钢筋，降低混凝土强度，缩短结构的使用寿命。尤其是现浇缝混凝土结合部，虽在设计和施工中采取了多种防裂措施，但总存在薄弱环节，产生裂缝。为了延长桥梁的使用寿命，减少维修费用，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，而且要求其与水泥混凝土、沥青混凝土都有很好的亲和性，附着力好。下面能牢固地与水泥混凝土表面粘结，上面能与沥青混和料牢固地粘结，否则就会成为一个层间抗剪力很低的夹层，将导致桥面沥青混凝土出现拥包、滑移，直至松散、破坏。

津港高速公路是连接天津市区和大港区的快捷通道，全长25.13 km，最大纵坡为2.861% ，最大横坡2%，桥墩最大高度22 m，最大跨径45 m，桥梁上部分别为现浇箱梁、简支变连续小箱梁和空心板梁结构。桥面系采用水泥混凝土与沥青混凝土的复合结构铺装层，即在C40钢纤维混凝土填平层上，设6 cm厚AC-20C改性沥青混凝土下面层及4 cm厚AC-13C改性沥青混凝土上面层；在C40钢纤维混凝土填平层与AC-20C改性沥青混凝土下面层间设置一道防水层。

1 对理想防水层的要求

对理想防水层的要求可以简单地概括为：有广泛的适应性，施工简单、快捷，施工后不透水和在设计年限内不透水，造价合理。把这些要求分为施工中的要求和设计年限内的要求，具体的要求如下：

（1）防水层必须是不透水的（施工中的渗水和设计年限内的渗水）；

（2）面层铺筑前、铺筑中、通车后，防水层应不能被破损；

（3）防水层应与面层和桥面有足够的粘结力；

（4）防水层应能抵抗桥面裂缝，包括在施工前和施工后所产生与发展的裂缝；

（5）防水层应具备良好的温度稳定性（桥面改性沥青混凝土标准采用PG76-22控制）；

（6）沥青混凝土混合料的拌和温度多控制在170℃～180℃，其摊铺温度一般在170℃左右，要求防水层在此高温下不溶化，并保持膜体完好，同时不因高温改变其材料的原有特性；

（7）在夏季高温季节，路面温度往往高达65℃以上，要求防水层在此高温下仍具有相当的粘结力和抗剪能力，能满足恶劣条件下的行车要求；

（8）在夏季高温季节施工，要求防水层在50℃左右仍具有相当的稳定性，施工车辆及沥青混凝土摊铺机在上面行驶不因粘轮破坏膜体；

（9）防水材料必须具有良好的抗老化性能，不因受高温、辗压、低温、霜冻等作用而降低粘结能力、抗剪能力和防水能力；

（10）桥面防水涂膜除了防水以外，施工早期必须承受施工设备的裸辗及粒料的穿剌，开通营运后还得承受行车的反复作用和动水压力；路面施工期间，大量的施工机械及运输车辆必须在暴露的防水层上行走，要求防水层在常温下经裸辗后无破损，无剥落。

2 常见的几种防水层型式

（1）聚胺脂防水涂料防水层

由两种材料按比例掺配施工，固化后形成弹性橡胶状防水层。要求桥面混凝土有一定的平整度并彻底清洁后，人工涂刷两遍。根据需要可调整涂料的使用量，直到一定厚度。涂料性能应符合表1要求。

表1 聚胺脂防水涂料性能

（2）一布四涂防水层：聚脂毡加4遍防水涂料（沥青基）

采用1层聚脂毡、4遍沥青基防水涂料成型。要求桥面混凝土具有良好的平整度并彻底清洁，否则易产生空鼓。施工时由于涂料类似乳化沥青，需等待破乳及彻底干燥，要求交通管制和晴朗天气施工。如果干燥不彻底，聚脂毡极易形成含水层起到相反作用。涂料性能应符合表2要求。

表2 一布四涂防水层涂料性能

（3）M1500水溶性防水涂料防水层

人工喷洒，对桥面混凝土平整度要求较低，但需要清洁桥面，并在喷洒前用水冲洗。此种防水层由于防水材料渗入混凝土的毛细孔中，在表面不成层，因此看上去似乎没有防水层，与沥青面层的粘结差，需要做粘层。涂料性能应符合表3要求。

表3 M1500水溶性防水涂料性能

（4）APP卷材防水层

APP防水卷材是沥青基的防水材料，为使其与桥面混凝土紧密贴合，对桥面混凝土的平整度具有较高的要求，对桥面混凝土的清洁要求也较高。施工时，人工或半自动加热使卷材底面沥青溶化，边溶化边铺设与桥面混凝土紧密贴合。施工中操作人员的工作态度和责任心对质量影响大。如果每一部位均热溶良好，紧密贴合，应该有良好的使用性能。卷材性能应符合表4要求。

表4 APP卷材防水层卷材性能

（5）高掺量SBS改性沥青防水层

对桥面混凝土平整度要求较低，施工时需对桥面混凝土铺装进行凿毛处理，彻底清扫。由于改性沥青需要高温高压方能均匀喷洒，因此，需要具备计算机控制的加热保温系统、计量系统和循环压力喷射系统的智能型沥青洒布车。喷洒后需及时机械洒布3～8 mm的干净石屑，覆盖率70%～80%，沥青膜厚度大于2 mm。

改性沥青性能指标要求见表5。

表5 改性沥青性能指标要求

3 常见的防水层使用效果

（1）聚胺脂防水涂料与桥面混凝土结合良好，但与沥青混凝土基本不粘结。试验发现，沥青混凝土碾压过后，防水层被沥青混合料中的石料刺破多处，如果沥青面层透水，不能保证刺破处的防水效果。

（2）一布四涂防水层对施工环境要求较严，如果桥面混凝土不平形成多处空鼓，影响防水层与桥面粘结。如果采用此防水层，须严格控制施工工艺，保证涂层干燥，桥面平整。施工时聚胺脂浸透涂料，铺设完成后应将空鼓处压实并进行交通管制。如在最后两遍涂料喷洒之前被雨淋，或聚脂毡未干透即喷洒最后两遍，将导致聚脂毡含水，影响防水效果。

（3）M1500防水层施工方便，对桥面平整度要求较低。由于M1500是渗入水泥混凝土中，使水泥生成枝蔓状结晶体而堵塞混凝土的毛细孔达到防水效果，析出水泥混凝土表面的物质还需用水冲去，与沥青混凝土的粘结需加铺粘层油实现。同时在桥面使用过程中，如果出现裂缝，此种防水层没有延性，裂缝处渗水无法解决。

（4）APP为沥青基防水卷材，具有一定的抗拉强度和抗刺破强度，与水泥混凝土和沥青混凝土均具有良好的粘结性能。如果桥面平整度好，能控制好卷材施工工艺和质量，应能达到良好的使用性能。

（5）高掺量SBS改性沥青防水层，施工简便、迅速，与水泥混凝土和沥青混凝土均具有优良的粘结性能。每平方米洒2 kg会在桥面表面形成大于2 mm厚的沥青膜。表面大于70%的洁净石屑层，有效地防止沥青混凝土摊铺时的粘轮打滑。沥青混凝土摊铺时热混合料和防水层紧密粘结成一个整体，是一种造价低廉、防水效果优良的防水材料。

4 桥面防水层施工

4.1 桥面防水层具体技术要求

（1）桥面防水层应覆盖整个混凝土桥面，防水涂膜厚度以平均不超过2 mm为宜。

（2）防水层应具有良好的耐久性，至少应有不低于桥面沥青铺装层使用年限的寿命（8～10 a）,并能适应高架桥动荷载抗压、抗拉的特点。当混凝土桥面板开裂不大于2 mm时，防水涂膜变形仍应满足不拉裂的需要，以保证防水要求。

（3）在环境条件-15℃～+90℃范围内，仍能满足第（2）条的要求。同时，在经受沥青层摊铺温度约160℃后，不影响其长期耐久使用性能。防水涂层与其上沥青混凝土铺装层应有相融性，二者之间的粘结力不低于沥青混凝土铺装层与混凝土桥面之间的粘结力，层间抗剪强度25℃≥1.5 MPa，35 ℃≥1 MPa。

（4）喷涂水泥混凝土表面防水剂，应保证防水剂能够渗入桥面混凝土10 mm以上，提高混凝土抗渗性大于0.2 MPa。

（5）防水涂层对混凝土桥面板亦应具有良好的粘结性，以保证沥青铺装层粘结力的需要，并在粗糙桥面板上具有良好的密贴性。防水层粘结后不得夹有空气层。

（6）防水层抗渗要求应在0.3 MPa以上。

（7）防水施工应便于操作，满足桥梁工期安排的要求。

4.2 桥面混凝土构造要求

为提高防水层和沥青混凝土铺装层同混凝土桥面板之间的抗剪强度，混凝土桥面板进行拉毛处理是必要的。混凝土表面若是自然平整表面，抗剪强度很难达到规定要求。经过适当拉毛处理后，防水层和沥青混凝土铺装层同混凝土界面的嵌锁力和港阻力都有很大提高。因此，其抗剪强度均可超出规定要求，这样就为路面车辆行驶后长时间内不出现起皱、裂缝创造了良好的条件。具体拉毛要求如下：拉毛深度3 mm，宽度4 mm，相邻拉毛净距24 mm。

4.3 质量标准

（1）基层处理要求平整、干燥，拉毛符合设计要求，表面无垃圾、浮浆、污渍。

（2）防水层宽度误差在±2 mm以内。

（3）防水层粘贴牢固，表面平整、无空鼓、脱落、翘边等缺陷。

（4）防水层实干后7 d蓄水试验，水高5～10 cm，蓄水时间不少于24 h，应无渗漏。

4.4 细部构造

（1）护栏、路缘石等桥面附属构件的防水处理应符合下列要求：

a.当附属构件放置在防水层上时，下部的防水层应做卷材加强层，当施工不便时，可采用涂刷防水涂料；

b.当附属构件基座与防水层基层相连时，防水层应覆盖在附属构件基座的上部，并应在地脚螺栓周围做密封处理。

（2）在混凝土基面的转角处和基面与防撞护栏、隔离墩、路缘石等构件立面的交接处，防水卷材不应上翻，应直抵相交结构立面且与基面密贴，并采用防水密封材料将防水层端部与结构立面的凹角处填满。

（3）在安装桥梁伸缩装置时，应在浇注伸缩缝槽内混凝土之前将伸缩缝两侧的防水层端部用防水密封材料进行封闭。

（4）当桥面铺装为沥青混凝土铺装层时，应在桥梁伸缩缝旁边且位于桥梁纵坡高点的一侧，沿桥梁横坡的坡底处设置渗水漏管。

（5）当桥面铺装为沥青混凝土面层时，桥面排水口装置中渗水洞下缘应低于防水层设置，同时应在渗水洞处覆盖土工布。防水层与排水口装置周边的相接处应采用防水密封材料进行封闭。

津港高速公路一期工程采用高掺量SBS改性沥青防水层，解决了防水问题，并且它在施工时与沥青混合料粘结成了一个整体，是一种经济、实用、效果良好的防水材料。

［1］JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S].

［2］CJJ 139-2010,城市桥梁桥面防水工程技术规程[S].