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1、橋面防水史的簡要回顧 

　　隨著我國路橋建設(shè)的發(fā)展，橋梁破壞的問題也變得越來越突出，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。橋梁破壞的原因很復(fù)雜，但是由于防水層破壞而導(dǎo)致的鋼筋銹蝕，混凝土強度降低，結(jié)構(gòu)使用壽命的縮短是其中最重要的原因之一。


　　歐洲和美洲從上世紀20年代開始在混凝土橋面設(shè)置簡易防水層，50年代，被逐步推廣和使用。60、70年代相繼制定了橋面防水材料選擇標準和防水系統(tǒng)的設(shè)計與施工規(guī)范。80年代開始至今，對混凝土橋面防水進行了大規(guī)模的調(diào)查和研究，綜合分析了橋梁破壞的原因和各種防水材料的性能，重申了橋面防水系統(tǒng)在橋梁工程中的重要性。 

　　我國過去對橋面防水一般沒有要求。80年代末，隨著高速公路和城市高架橋的迅速發(fā)展，問題日漸突出，橋梁防水開始受到重視。進入90年代后，北京、上海、天津等地進行了多種防水材料的試點。但由于沒有完善的橋面防水設(shè)計、施工、檢測規(guī)范和標準，尤其在防水材料的選擇和應(yīng)用上缺乏科學(xué)性和實踐經(jīng)驗，大多簡單借鑒了屋面防水工程的作法。導(dǎo)致材料供應(yīng)混亂，質(zhì)量參差不齊，橋面防水層也出現(xiàn)不少問題，如防水層與鋪裝層和基層間的破壞、防水材料本身質(zhì)量問題而不能 實現(xiàn)防水功能等。進入本世紀以后，亟待規(guī)范化選材標準，檢測手段和施工技術(shù)在國內(nèi)業(yè)界達成了共識，并受到重視。防水材料選用和試驗標準已于2005年頒布執(zhí)行，橋梁規(guī)范編制也已啟動。 

　　2、橋面破壞機理淺析 

　　由于防水層是保證橋梁使用年限的重要組成部分，因而搞清楚其遭受破壞的原因，提高防水層效率，是延長橋梁使用壽命的關(guān)鍵。下面簡要分析一下影響防水層功能的主要原因： 

　　 1）由于防水層結(jié)構(gòu)和受力特點引起的破壞。因為防水層多為柔性體，其剛性模度與其上下混凝土剛性層有差別而形成一個彈性夾層。其存在影響了上下剛性結(jié)構(gòu)層應(yīng)力傳遞的連續(xù)性，在承受車輪動荷載時，會在防水層的上、下表面產(chǎn)生間接拉應(yīng)力和水平剪應(yīng)力。如果材料的抗剪強度或者粘結(jié)強度低，以及延展度不夠，防水層就會被破壞。而防水層一經(jīng)破壞,車輪的動力荷載會迅速擴大破損面積,而導(dǎo)致鋪裝層松散脫落或者防水層滑動。重車，坡路，急剎車，掉頭等會加劇這種影響 。 

　　2）混凝土變形或強度降低而引發(fā)的防水層破壞。混凝土?xí)�因溫度變化和結(jié)構(gòu)的變形而產(chǎn)生的裂隙,在車輛荷載及滲入的水的作用下產(chǎn)生面層松散和坑槽破壞。動荷載以及活動的裂縫使防水層產(chǎn)生疲勞荷載，而降低防水層的使用壽命。由于混凝土本身的透水性和溫度裂縫而導(dǎo)致的滲水也會加劇混凝土內(nèi)部的硅鹽化學(xué)反應(yīng)，氯化物的腐蝕作用等，從而加速混凝土的強度降低和破壞 。 

　　3）混凝土質(zhì)量問題而引發(fā)的防水層破壞。由于瀝青混凝土的骨料，混拌，運輸以及攤鋪設(shè)備和技術(shù)局限而造成的面層瀝青混凝土的離析，空洞，密實度低等缺陷可導(dǎo)致鋪裝層孔隙水的產(chǎn)生和沉積。這些空隙水在車輪動荷載的重復(fù)作用下而形成很強的間隙壓力。這種“正壓”和“負壓”的頻繁轉(zhuǎn)換，不但會嚴重的破壞鋪裝層及結(jié)構(gòu)層與防水層間的粘接，也大大地降低防水層自身的使用年限。 

　　4）施工原因而引起的防水層破壞很多，如：1）由于橋面防水多為人工施工，卷材與下部的粘接和液體防水材料的厚度受天氣，溫度和人為因素的影響很大，很難控制鋪設(shè)質(zhì)量；2）鋪裝層施工容易出現(xiàn)局部空鼓和摻氣現(xiàn)象。空鼓的部位在載荷反復(fù)作用下因防水層與混凝土間的粘接破壞而引發(fā)剝離和滑動。而被封閉的氣體遇熱膨脹后，會形成新的空鼓；3）由于基層混凝土含水量一般較高，防水層施工完成后，其下封閉的濕氣遇熱也會在防水層下部形成氣泡和空鼓；4）結(jié)構(gòu)層或找平層的過于粗糙或者過于光滑，清理不干凈，浮漿或暴皮都會直接影響防水層與其粘接，而形成隱患。 


　　綜上所述，理想的橋面防水層應(yīng)具有如下特性：(1)優(yōu)良的不透水性能來屏蔽水滲透；(2)與橋梁基面和瀝青混凝土鋪裝層之間有足夠的粘結(jié)力來保證其結(jié)為一體；(3)良好的抗拉強度和延展性來適應(yīng)橋面裂縫和變形；(4)良好的耐穿刺性能來防止鋪裝層骨料的穿刺破壞；(5)良好的耐高、低溫性能來適應(yīng)不同的環(huán)境溫度；(6)優(yōu)良的抗老化性能以保證達到鋪裝層的設(shè)計使用年限；和(7)簡單和快捷的施工以保證工期。 

　　3、SBS改性瀝青卷材的特點及其在橋梁防水中應(yīng)用 

　　盡管從90年代初起，我國開始使用防水系統(tǒng)，但由于沒有橋面防水規(guī)范和材料選用標準，防水材料的使用多種多樣，出現(xiàn)的問題也越來越多。常用的橋面防水材料是APP改性瀝青防水卷材和防水涂料。APP卷材是利用其耐高溫的特點來適應(yīng)表層熱瀝青混凝土的鋪裝。但由于過多地顧慮到對表層瀝青混凝土的溫度適應(yīng)性，而忽略了其與瀝青層的粘接性差的缺點。據(jù)有關(guān)調(diào)查顯示，我國的某些城市的橋梁破壞程度已超過40%。借鑒國外成功經(jīng)驗和引進國外先進技術(shù)以避免發(fā)達國家所走的彎路，是當務(wù)之急。SBS瀝青橋面專用防水卷材作為國外成功地經(jīng)驗，理應(yīng)得到相應(yīng)得重視。 

　　橋梁專用SBS改性瀝青防水卷材由聚酯無紡布加筋層，SBS改性瀝青涂層，上表面的頁巖，下表面的可融性聚乙烯薄膜等構(gòu)成。優(yōu)質(zhì)的聚酯胎基保證卷材擁有較強的抗拉強度，抗穿刺能力。高質(zhì)量的天然瀝青，先進的SBS研磨和混拌技術(shù)保證瀝青和SBS的充分的相容性，使其具有良好的延展性和抗老化能力。其表層的片巖顆粒作為骨料加強了卷材與上層瀝青混凝土間的粘接強度。SBS改性瀝青的可以使耐高溫達到115-130℃和耐低溫到-30℃。在施工過程中，140-160℃的鋪裝層改性瀝青混凝土可以將其表面融化成膏狀并與其結(jié)合成一體。下涂層瀝青熔化后可以填充基面上不平之處，減少空鼓的產(chǎn)生，增加與基面的粘接面積和黏結(jié)力。其下的冷底子油即可以填充混凝土表面的空隙，又可以增加卷材熱熔出的瀝青和與其下混凝土的粘接強度，避免其被剪切破壞而產(chǎn)生滑動。為了保證防水層的使用壽命，一些國家采用雙層卷材。例如丹麥的橋梁設(shè)計使用年限是100年，其防水層由冷底子油，雙層4.5mm的SBS改性瀝青防水卷材，和15mm的排水層構(gòu)成。 

　　由于SBS防水卷材是工廠制造，因而保證了防水層厚度的均勻性，避免了涂料厚度受,天氣，溫度和人為影響的缺點。還由于其適應(yīng)溫度變形能力強，彈性好，有較強的抗溫度變形能力，和路面材料之間不會產(chǎn)生滑動層。同時克服了APP橋面防水卷材耐高溫性能較好（140-160℃），面層不能被鋪裝層熔化結(jié)成一體，導(dǎo)致降低粘結(jié)力的缺點。 

　　4、全自動鋪設(shè)系統(tǒng)的特性及優(yōu)點 


　　卷材的鋪設(shè)是保證防水功能的重要一環(huán)。迄今為止，卷材施工都是人工使用丙烷或天然氣噴槍來鋪貼的。其鋪設(shè)效果受天氣、氣溫、環(huán)境、人工等等多種因素制約，難以保證施工質(zhì)量的恒定性。為了達到理想的質(zhì)量標準，縮短施工時間，減少施工中的過失以及缺陷，索普瑞瑪公司研制開發(fā)了世界上專利產(chǎn)品——全自動卷材鋪設(shè)系統(tǒng)Macaden和與其配套的200米長橋面專用SBS改性瀝青防水卷材Antirock，并在歐洲和北美洲成功地運用數(shù)十年，完成工程數(shù)百項，其出色的品質(zhì)，贏得了廣泛的信譽。 

　　為保證道路和橋梁施工的質(zhì)量，橋面的防水施工必須滿足：1）質(zhì)量：保證速度恒定，接縫連續(xù)均勻，卷材無氣泡或褶皺；2）速度：快速簡單，滿足工期要求；3）接縫盡量少：接縫越多，滲漏的風(fēng)險越大；4）適應(yīng)各種天氣狀況：冬夏季施工應(yīng)速度一致，卷材的粘結(jié)一致，而且-10℃以上都可以施工。 

　　索普瑞瑪?shù)腗acaden系統(tǒng)是為滿足以上要求而開發(fā)的能自行行走并鋪設(shè)改性瀝青卷材的全自動化系統(tǒng)。它的特點可歸結(jié)為：1）在速度上實現(xiàn)了一致，在熱度和應(yīng)用方法上不再有不連貫性，減少了可能的人為疲勞和錯誤；2）使用熱風(fēng)噴燈自動化的進行200米卷材鋪設(shè)，保護環(huán)境。每8m不再有橫向接縫；3）減少人為錯誤，只需一個操作員并且無需舉起重物；4）低成本：減少了勞動力和縮短了鋪設(shè)時間；5）可達到長期性能：減少大橋，停車道和高架結(jié)構(gòu)的維修成本；6）由于于熱系統(tǒng)，濕度方面不再受限制，也不會再產(chǎn)生氣泡。 

　　Macaden的鋪設(shè)過程可簡述如下：1）涂底漆，增加卷材與混凝土的黏結(jié)強度；2）預(yù)熱基面，排除混凝土中的水分和濕氣；3）融化卷材成液態(tài)瀝青層來充填行車道上所有的缺陷，例如小洞和裂；4）攆壓鋪設(shè)后的卷材使其與基面表面完全粘接。這一附加工序手工熱熔施工無法實現(xiàn)的；5）型成連貫的縱向焊縫而密封卷材的搭接邊。200米卷材大大減少了過多不必要的橫向接縫。更少的接縫意味著更少的出錯幾率。6）鋪設(shè)瀝青路面層。 

　　橋面防水是關(guān)系到橋梁使用壽命的重要因素，但由于我國相關(guān)研究和實踐還處于開始階段，需要做的工作還很多。以下幾方面是筆者認為的當務(wù)之急，希望起到拋磚引玉的作用：1）橋梁破壞調(diào)查和相關(guān)對策措施的研究；2）國外相關(guān)研究和先進技術(shù)的介紹和引進；3）防水材料的研制和提高，以及防水市場的規(guī)范化；4）檢測設(shè)備和方法的研究和引進；5）相關(guān)技術(shù)標準，規(guī)范的編制和更新等。