桥梁防水漫谈

                                    (廊坊市交通公路工程有限公司，河北 廊坊 065000)
摘 要：文章从水泥混凝土裂缝的产生及钢筋锈蚀对混凝土的破坏，以及水分对混凝土及钢筋的腐蚀，阐述了桥梁防水的重要性，并对目前的防水材料进行了介绍。
关键词：桥梁；防水；裂缝
中图分类号：U244  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2008)04—0105—02
1 引言
      从经济角度而言，桥梁的造价平均占公路总造价的10～20％，特别是现代高等级公路上以及城市高架道路的施工中，桥梁在工程规模上十分巨大。在国防上，桥梁是交通运输的咽喉，在需要高度快速，机动的现代战争中具有非常重要的地位。此外，为了保证已有公路的畅通运营，桥梁的防护工作也十分重要。
      根据有关报道，桥梁受水侵蚀而造成的桥梁病害屡见不鲜，严重损坏了桥梁的使用功能。传统的桥面设计为高标号防水砼结构，一般厚度为10cm其防水功能只能在桥面铺装层不开裂且全桥整幅连续施工，不留工作缝及施工工艺良好的情况下，才能达到预期目的，而现行施工中很难达到上述要求，且由于梁板预拱度的存在，桥面铺装实际厚度达不到设计厚度的占相当比例，最薄部分只有7cm左右，防渗效果更加减弱。
      由于水泥砼收缩裂缝及工作缝的存在，水会从这些缝隙中渗入到梁板表面，以致沿梁板表面的缝隙进入梁板中，腐蚀梁板的砼和钢筋，将对桥梁的使用寿命造成极大的威胁。
      据报道，沙洋汉江公路大桥位于荆江市沙洋区跨越汉江，全长1818.5m，该桥于1985年7月1日建成通车，经过一年时间的运营后，发现主桥桥面铺装层局部隆起而遭破损第。第二年又发现12号至17号墩间箱梁内因裂缝渗水等病害。1998年桥面铺装层与顶板脱开呈空洞现象。桥面钢筋网裸露，严重影响行车安全。
      又如：我市史各庄大桥下部结构接柱部分，由于前些年河流中经常有水，因冻涨原因在水位线上下出现了砼局部剥落现象，造成对接柱混凝土的损害。
2 水对砼的损害机理
2.1 碱——集料反应
      碱——集料反应是指混凝土中的碱分和集料中的活性集料（指能与水泥中的碱起化学反应，而造成混凝土膨胀，裂缝破坏的岩石或矿物）发生的反应，由于反应的生成物硅酸质凝胶具有吸水膨胀的功能，在有水分存在的条件下，会对混凝土结构造成严重损害。具体表现为混凝土表面龟裂，突出，然后剥离。
      产生碱——集料反应应具备的必要条件为：足够的碱性，活性的集料和水，可以说具备了足够的碱分和活性的集料，碱——集料反应迟早都要发生，但保持混凝土内部干燥可减少反应或使反应得到延缓。
      由于我们所处地区的石料中，活性集料较多，是碱-集料反应的多发地区。据有关报道：北京的西直门立交桥和天津的八里台立交桥等工程就存在着严重的碱——集料反应问题。而桥面渗水是加速碱——集料反应的主要因素之一。
2.2 混凝土和钢筋锈蚀的原因分析
2.2.1 钢筋混凝土保护层厚度不足，氯化物易浸透混凝土导致钢筋锈蚀。
2.2.2 当混凝土的密实性不足时，即混凝土内部的孔隙较多，则空气中的CO₂容易进入混凝土内部而引起混凝土的碳化，使混凝土的碱性降低，减弱对混凝土的保护作用，从而导致钢筋的锈蚀。
2.2.3 混凝土结构产生的裂缝，加速了钢筋的锈蚀。
2.2.4 钢筋的锈蚀，会引起本身的体积膨胀，据有关研究结果其最大可膨胀2.5倍，从而使混凝土产生开裂，剥落，破坏了混凝土的受力性能，降低了材料的耐久性，影响桥梁的使用寿命。由于钢筋的锈蚀，减少了钢筋的断面面积，降低了钢筋的受力能力。
3 桥面铺装损害的分类及原因分析
3.1 桥面铺装损坏的种类
包括：混凝土开裂，混凝土剥离及断面破损，钢筋外露及锈蚀等。
3.2 桥面铺状损坏的原因分析
3.2.1 由于超重车的荷载过大，其单轴承载能力大大超过了现有桥梁的设计荷载标准，导致桥面铺装出现早期破坏。
3.2.2 施工质量不良。由于混凝土的级配和施工质量不好而造成强度不足，蜂窝麻面等缺陷，从而导致混凝土在荷载的作用下产生破坏。
3.2.3 桥面铺装刚度不够。由于施工误差或设计时未考虑到梁板的预拱度而导致桥面铺装厚度达不到设计厚度，故在车轮荷载的反复作用下易产生较大的变形以致使混凝土产生裂缝。
3.2.4 主梁作用的影响。连续桥梁的桥面板由于主梁上部在荷载作用下产生负弯矩或拉应力，从而在主梁上出现裂缝，此类裂缝随着时间的推移会反射到桥面铺装。
4 防水浸害的方法
4.1 防止碱——集料反应的发生
      尽可能避免使用活性集料。在必须使用活性集料时，就应采用低碱水泥，低碱的外渗剂，同时控制水泥用量，使单方混凝土中含碱量不超过2.45kg（有关实验表明如含碱量超过2.5kg/m³，则会加快反应速度）使用掺级配矿渣含量在35％以上的矿渣水泥。
4.2 抗渗实验
      常年处于积水中的水泥混凝土以及桥面铺装混凝土，必须优先采用普通硅酸盐水泥，且同时对混凝土的配合比设计时，可按防水砼进行试配，同时进行抗渗实验，抗渗指标须达到S4—S6。
4.3 掺加膨胀剂和防水剂等外加剂
4.3.1 膨胀剂
      加入膨胀剂可以在混凝土内建立一定的应力，改善了混凝土内部应力状态，从而提高了混凝土的抗裂能力；在水泥硬化过程中膨胀结晶体起到填充，切断毛细孔隙作用，从而改善了混凝土的孔结构，提高了混凝土的抗渗性和力学性能。
4.3.2 防水剂
      掺加防水剂在一定程度上可以提高混凝土的抗渗性，其抗渗的主要作用有：混入微细粒子，填充混凝土孔隙；与水泥的水化反应过程中生成的可溶性成分结合，形成稳定的产物；形成防水的薄层。
4.4 对与铺筑在水泥混凝土上的沥青混凝土的级配
      要选择连续式密级配，且石料的最大粒径为铺装层的三分之一，并提高其压实度，防止水分从沥青混凝土渗入到水泥混凝土表面。
4.5 采用新型防水材料及其施工工艺
      前面所述的几种防水措施是基于混凝土不开裂的情况下才能起到防水作用，而现实中混凝土不开裂是不可能的，以及由于混凝土施工时施工缝的存在等，使得我们不得不另外寻找切实可行的防水材料。
      由于防水材料直接铺在桥面混凝土上，而防水材料上需铺筑沥青混凝土，这就决定了作为桥面防水材料需要具备下述特点：①具有良好的耐久性，延伸率及抗穿透能力。具有抗碾压，抗搓及抗剪切性能；②能抵抗160℃的高温及－25℃的低温；③与水泥混凝土和沥青混凝土有良好的粘结性能；④抗渗要求≥0.3MPa。
4.5.1 防水卷材。
      目前，在我国桥梁防水应用中应用最广泛的APP改性沥青防水卷材。该产品以优质沥青为原料并加入填加剂进行改性，使之更适合耐高温，以聚脂毡为胎体，以聚乙烯膜或板岩为覆面的一种新型柔性防水材料。
      其产品特性是：①单层铺设便可达到防水效果；②热熔施工，施工方便，安全，无污染；③防水卷材与水泥混凝土及沥青混凝土粘结牢固；④防水效果好。
4.5.2 防水涂料。
      防水涂料目前主要有阳离子氯丁胶乳沥青防水涂料和聚合物沥青桥面防水涂料。
      阳离子氯丁胶乳沥青防水涂料的特点是：①施工工艺简单，可设计成一布三涂，二布四涂，或二布六涂；②造价较低，防水效果好；③防水层与水泥及沥青混凝土粘接效果好。
      聚合物沥青桥面防水涂料的特点是：①施工简单，可用机械喷涂也可人工涂刷；②造价便宜，一般只需涂刷两遍即可达到防水效果；③防水层与基层和沥青砼粘结牢固。
4.5.3 防水卷材施工工艺。①施工工具准备：施工前应备好汽油喷灯，拌料桶，滚刷等；②基层：桥面要求平整，干燥，清洁，无起皮现象，所有排水口必须与防水混凝土安装牢固；③基层处理：铺卷材之前，先在基层上涂刷一层底涂料，并使其干燥。涂料用量为每公斤3～4m2，注意保护新刷的涂层不被破坏；④搭接：卷材两侧搭接宽度不小于70mm,端头搭接宽度不小于100mm，搭接缝部位宜以溢出热熔的改性沥青为度，并应立即刮封接口；
⑤铺贴时，展开并按要求排好第一卷卷材。按准确尺寸裁剪后，每卷卷材应从端头回卷到中间，用火焰熔化隔离薄膜，立即向前滚铺，使卷材完全粘接在基层上，然后重复做另一半的卷材；⑥严禁在雨天，雪天，五级以上（包括五级）风天施工，若施工中途下雨，应立即做好已铺卷材周边的防护工作。
      认真做好桥面排水设施，其最底部应低于水泥混凝土表面，以便能迅速及时地排出桥面上的水，同时，对泄水管的安装固定要予以高度重视，以防止水从泄水管与构造物间的孔隙中渗入。

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