高等级公路桥梁结构防水技术探讨

郭卫琦

(山西省交通建设质量安全监督局，山西太原 030006)

桥梁工程是高等级公路跨越河流和沟谷采取的主要工程方式，现阶段高等级公路设计中，为了跨越人员聚集区、减少占用耕地，也经常采取高架桥梁的方式。根据交通建设适度超前的原则，我国近年来高等级公路建设规模持续保持高位，桥梁建设也取得了长足的进步。但是由于设计或施工的原因，许多桥梁结构受水侵蚀，发生损坏。因此，研究桥梁结构的防水设计及施工技术，妥善解决桥梁水损害问题，已经成为我们必须面对的课题。对桥梁水损害情况的调查发现，损坏最多的部位是桥面铺装、桥梁绞缝、桥面板、边梁外侧、梁端两侧、盖梁、桥梁墩柱(水位浮动处)，直接表现是混凝土开裂、掉块、钢筋锈蚀、直至结构破坏，严重影响桥梁结构使用的安全性和耐久性。

1 桥梁结构水损害原因

1)桥梁所接触的雨水与污水，含有各种酸、碱物质，会侵蚀损害桥梁混凝土结构。

2)混凝土在塑性期和硬化初期会因为水分蒸发造成塑性开裂。桥面混凝土厚度较小，和空气接触面大，产生塑性开裂的几率也大。早期产生的裂缝会随着动荷载的反复冲击逐渐扩大，如果没有完善的防水系统，带有腐蚀性的水渗入混凝土中，会产生碱—骨料反应造成混凝土结构损害。

3)为消除冬季桥面的冰冻和积雪，广泛使用喷洒融雪剂的方法，由于防水不完善，盐水流向薄弱环节，渗入混凝土的缝隙里，不仅引起碱集料反应，而且引起盐腐蚀，加速了破坏。

4)冻融循环使裂缝不断扩大，加剧了碱—骨料反应和盐腐蚀的破坏作用，产生了叠加效应。

2 桥梁结构防水研究设计

桥梁结构的防水设计，就是要从各个方面、各个部位采取针对性措施，阻止水渗入混凝土中，从而避免桥梁结构遭受损害。

1)铺装层混凝土。水泥混凝土桥面铺装强度应不低于40号，设计应加入钢纤维，可以对膨胀、开裂起到抑制作用;平均厚度不小于10 cm，最薄处不小于8 cm;桥面沥青混凝土铺装层建议采用SMA沥青混凝土，该混凝土沥青含量高，具有更好的低温延性和更小的孔隙率，能有效防止水分渗入铺装层。

2)防水粘结层。它是桥面防水中最重要、最关键的环节，应具有以下技术性能:a.不可渗透的密封防水性能，这是基本的保障和要求。b.抵抗侵蚀性试剂的阻力性能，比如阻止因微生物发霉或草木植物引起的污水以及除冰后产生的盐溶液等侵蚀损坏。c.抵抗开裂裂缝的变形柔韧性能，在桥面出现一定程度的裂缝后仍能满足防水要求。d.与桥面铺装层有较好的密贴性，与沥青混凝土相容性好，粘结强度高。e.抵抗温度变化的延展协调性。在环境温度－40℃ ～80℃范围内，能满足使用要求。同时，在沥青混凝土摊铺温度达170℃高温时，不流淌、不起泡、不滑动。f.良好的耐久性，并能适应桥梁荷载抗压、抗拉的特点。

3)伸缩缝的防水。如果伸缩缝的密封效果不佳，水透过伸缩缝流入梁端和盖梁，会造成损害。根据使用情况调查，毛勒缝和仿毛勒缝的密封防水效果较好，基本能保证不漏水。另外，对伸缩量小于5 cm的小变位伸缩缝，聚合物改性沥青弹塑体填充式伸缩装置，也比较适用。

4)桥面雨水孔与排水管。桥面雨水孔与排水管的设计和施工是很重要的环节，但经常被人轻视。设计中要注重收水口必须高于周围标高，避免桥面局部积水;排水管保证伸出长度，避免水流冲刷边梁，引起边梁外侧混凝土破坏。

5)防撞护栏外侧防水。防撞护栏外侧底面应设置止水槽，使雨水能顺着护栏外侧流向地面。

6)梁端和盖梁的防水。梁端与盖梁易受上部渗漏水的侵蚀造成损坏，应采取防水措施进行处理。

3 桥梁防水材料的主要种类

1)环氧胶乳防水涂料。它是环氧树脂乳液和氯丁胶乳的混合体。优点是与水泥混凝土的亲和性好，有延展性，价格适中，缺点是与沥青混凝土的亲和性差，作为局部涂层效果较好。

2)聚合物水泥基防水涂料。以水泥基防水涂料为基础，通过有机硅和乳化沥青改性，有较好的耐高温性能和防水效果，价格适中，缺点是与沥青混凝土亲和力差，涂刷工艺人工操作，均匀性差，占用工期长。

3)聚合物改性沥青桥面防水涂料。该产品以复合离子型乳化沥青、橡胶、树脂改性剂组成。特点是与水泥混凝土或沥青混凝土粘结牢固，耐高温、低温，170℃高温不流淌、不起泡，不滑动，－30℃不开裂。粘结强度高，耐久性好，能快速施工，价格适中，可以采取机械喷涂。

4)PC橡胶防水卷材防水层。可做成1 mm以下的薄膜粘结到基面上，具有较好的粘结性能，低温性能好，且施工速度快。但这种材料在国内范例较少，使用性能有待考证。

4 桥梁防水粘结层的施工要点

1)防水粘结层的基层即为桥面铺装层。基层应进行机械打磨或抛丸处理，保证平整密实，无油污、无灰尘、无暴牙、无杂物，铺筑防水层前，要基本干燥，含水率不大于15%，不得有积水。防撞墙嵌缝槽，必须将缝中杂物彻底清除，并用压缩空气吹净。必要时对泄水孔前后1 m范围内进行人工或机械修凿，保证排水顺畅。

2)聚合物改性沥青防水涂料应采用工艺较先进的机械喷涂作业，速度快，质量好，可以大面积连续施工。

3)防水涂膜厚1.2 mm～2 mm，基本要求是牢、薄、透、匀，防水层应做多遍喷涂，可以保证防水涂膜均匀、平整、无夹层现象，下道工序必须在前一涂层实干后进行，以防止起鼓。

4)喷涂施工时要注意防止污染，防撞墙处要设挡板遮挡。防水涂膜必须涂刷至防撞墙与桥面接触处向上5 cm，以避免因桥面板与防撞墙的二次浇筑接缝渗漏。

5)防水涂层施工要注意不得有空鼓、夹气等现象。

6)施工过程中，严禁乱踩未干的防水层，防水层未实干之前，进行交通管制，严禁车辆通行。

5 防水粘结层质量检测

防水材料使用前必须进行专项试验，对其表干时间、实干时间、耐热度、不透水性、低温柔度、拉伸强度、断裂延伸率、涂料与水泥混凝土的粘结强度、设定温度的剪切强度、粘结强度、接缝变形能力、热碾压后抗渗性以及盐处理、热老化指标等进行测定，合格后方可批量进场使用。

防水粘结层施工完毕后，需进行下面检查:

1)目视直接检测:包括产品的均匀同质、防水层的连续性以及是否存在褶皱、开裂或砂眼等不规则现象，是否存在空鼓、气泡、翘边等现象，并及时处理。

2)检测与结构物表面的粘结性能、低温柔韧性、刚度和抗裂性能。

3)检测防水层的抗拉性能(延伸率)和抗疲劳性能。

4)对伸缩装置及排水管、收水口等重点部位着重检查。

5)防水粘结层喷涂完成7 d后做蓄水试验，水高5 cm～10 cm，蓄水时间不少于24 h，应无渗漏。

6 结语

桥梁结构必须设置完善的防水系统，不仅要强调桥梁混凝土自身的防水和桥面防水粘结层的施工，还要考虑伸缩装置、护栏、盖梁顶面以及边梁外侧等部位的防水处理，才能保证桥梁结构整体的防水性能，形成完善的防水系统，进而保证桥梁的使用寿命。防水系统的优化完善设计以及严格规范的施工，对于桥梁工程整体的结构安全、正常运营以及后期运营成本控制，具有非常关键的作用，必须引起足够的重视。