1、橋麵防水史的簡要回顧
隨著我國路橋建設的發展,橋梁破壞的問題也變得越來越突出,引起了業界的廣泛關注。橋梁破壞的原因很複雜,但是由於防水層破壞而導致的鋼筋鏽蝕,混凝土強度降低,結構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麵設置簡易防水層,50年代,被逐步推廣和使用。60、70年代相繼製定了橋麵防水材料選擇標準和防水係統的設計與施工規範。80年代開始至今,對混凝土橋麵防水進行了大規模的調查和研究,綜合分析了橋梁破壞的原因和各種防水材料的性能,重申了橋麵防水係統在橋梁工程中的重要性。
我國過去對橋麵防水一般沒有要求。80年代末,隨著高速公路和城市高架橋的迅速發展,問題日漸突出,橋梁防水開始受到重視。進入90年代後,北京、上海、天津等地進行了多種防水材料的試點。但由於沒有完善的橋麵防水設計、施工、檢測規範和標準,尤其在防水材料的選擇和應用上缺乏科學性和實踐經驗,大多簡單借鑒了屋麵防水工程的作法。導致材料供應混亂,質量參差不齊,橋麵防水層也出現不少問題,如防水層與鋪裝層和基層間的破壞、防水材料本身質量問題而不能實現防水功能等。進入本世紀以後,亟待規範化選材標準,檢測手段和施工技術在國內業界達成了共識,並受到重視。防水材料選用和試驗標準已於2005年頒布執行,橋梁規範編製也已啟動。
2、橋麵破壞機理淺析
由於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鍵。下麵簡要分析一下影響防水層功能的主要原因:
1)由於防水層結構和受力特點引起的破壞。因為防水層多(duo)為(wei)柔(rou)性(xing)體(ti),其(qi)剛(gang)性(xing)模(mo)度(du)與(yu)其(qi)上(shang)下(xia)混(hun)凝(ning)土(tu)剛(gang)性(xing)層(ceng)有(you)差(cha)別(bie)而(er)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)彈(dan)性(xing)夾(jia)層(ceng)。其(qi)存(cun)在(zai)影(ying)響(xiang)了(le)上(shang)下(xia)剛(gang)性(xing)結(jie)構(gou)層(ceng)應(ying)力(li)傳(chuan)遞(di)的(de)連(lian)續(xu)性(xing),在(zai)承(cheng)受(shou)車(che)輪(lun)動(dong)荷(he)載(zai)時(shi),會(hui)在(zai)防水層的上、下表麵產生間接拉應力和水平剪應力。如果材料的抗剪強度或者粘結強度低,以及延展度不夠,防水層就會被破壞。而防水層一經破壞,車輪的動力荷載會迅速擴大破損麵積,而導致鋪裝層鬆散脫落或者防水層滑動。重車,坡路,急刹車,掉頭等會加劇這種影響。
2)混凝土變形或強度降低而引發的防水層破壞。混凝土會因溫度變化和結構的變形而產生的裂隙,在車輛荷載及滲入的水的作用下產生麵層鬆散和坑槽破壞。動荷載以及活動的裂縫使防水層產生疲勞荷載,而降低防水層的使用壽命。由於混凝土本身的透水性和溫度裂縫而導致的滲水也會加劇混凝土內部的矽鹽化學反應,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)混凝土質量問題而引發的防水層pohuai。youyuliqinghunningtudeguliao,hunban,yunshuyijitanpushebeihejishujuxianerzaochengdemiancengliqinghunningtudelixi,kongdong,mishidudidengquexiankedaozhipuzhuangcengkongxishuidechanshenghechenji。zhexiekongxishuizaichelundonghezaidezhongfuzuoyongxiaerxingchenghenqiangdejianxiyali。zhezhong“正壓”和“負壓”的頻繁轉換,不但會嚴重的破壞鋪裝層及結構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)由於橋麵防水多為人工施工,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,很難控製鋪設質量;2)鋪裝層施工容易出現局部空鼓和摻氣現象。空鼓的部位在載荷反複作用下因防水層與混凝土間的粘接破壞而引發剝離和滑動。而被封閉的氣體遇熱膨脹後,會形成新的空鼓;3)由於基層混凝土含水量一般較高,防水層施工完成後,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)結構層或找平層的過於粗糙或者過於光滑,清理不幹淨,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,理想的橋麵防水層應具有如下特性:
(1)優良的不透水性能來屏蔽水滲透;
(2)與橋梁基麵和瀝青混凝土鋪裝層之間有足夠的粘結力來保證其結為一體;
(3)良好的抗拉強度和延展性來適應橋麵裂縫和變形;
(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、低溫性能來適應不同的環境溫度;
(6)優良的抗老化性能以保證達到鋪裝層的設計使用年限;
(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用
盡管從90年代初起,我國開始使用防水係統,但由於沒有橋麵防水規範和材料選用標準,防水材料的使用多種多樣,出現的問題也越來越多。常用的橋麵防水材料是APP改性瀝青防水卷材和防水塗料。APP卷(juan)材(cai)是(shi)利(li)用(yong)其(qi)耐(nai)高(gao)溫(wen)的(de)特(te)點(dian)來(lai)適(shi)應(ying)表(biao)層(ceng)熱(re)瀝(li)青(qing)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)鋪(pu)裝(zhuang)。但(dan)由(you)於(yu)過(guo)多(duo)地(di)顧(gu)慮(lv)到(dao)對(dui)表(biao)層(ceng)瀝(li)青(qing)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)溫(wen)度(du)適(shi)應(ying)性(xing),而(er)忽(hu)略(lve)了(le)其(qi)與(yu)瀝(li)青(qing)層(ceng)的(de)粘(zhan)接(jie)性(xing)差(cha)的(de)缺(que)點(dian)。據(ju)有(you)關(guan)調(tiao)查(zha)顯(xian)示(shi),我(wo)國(guo)的(de)某(mou)些(xie)城(cheng)市(shi)的(de)橋(qiao)梁(liang)破(po)壞(huai)程(cheng)度(du)已(yi)超(chao)過(guo)40%。借鑒國外成功經驗和引進國外先進技術以避免發達國家所走的彎路,是當務之急。SBS瀝青橋麵專用防水卷材作為國外成功地經驗,理應得到相應得重視。
橋梁專用SBS改性瀝青防水卷材由聚酯無紡布加筋層,SBSgaixingliqingtuceng,shangbiaomiandeyeyan,xiabiaomiandekerongxingjuyixibomodenggoucheng。youzhidejuzhitaijibaozhengjuancaiyongyoujiaoqiangdekanglaqiangdu,kangchuancinengli。gaozhiliangdetianranliqing,xianjindeSBS研磨和混拌技術保證瀝青和SBS的充分的相容性,使其具有良好的延展性和抗老化能力。其表層的片岩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de鋪pu裝zhuang層ceng改gai性xing瀝li青qing混hun凝ning土tu可ke以yi將jiang其qi表biao麵mian融rong化hua成cheng膏gao狀zhuang並bing與yu其qi結jie合he成cheng一yi體ti。下xia塗tu層ceng瀝li青qing熔rong化hua後hou可ke以yi填tian充chong基ji麵mian上shang不bu平ping之zhi處chu,減jian少shao空kong鼓gu的de產chan生sheng,增zeng加jia與yu基ji麵mian的de粘zhan接jie麵mian積ji和he黏nian結jie力li。其qi下xia的de冷leng底di子zi油you即ji可ke以yi填tian充chong混hun凝ning土tu表biao麵mian的de空kong隙xi,又you可ke以yi增zeng加jia卷juan材cai熱re熔rong出chu的de瀝li青qing和he與yu其qi下xia混hun凝ning土tu的de粘zhan接jie強qiang度du,避bi免mian其qi被bei剪jian切qie破po壞huai而er產chan生sheng滑hua動dong。為wei了le保bao證zheng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的排水層構成。
由於SBS防水卷材是工廠製造,因而保證了防水層厚度的均勻性,避免了塗料厚度受,天(tian)氣(qi),溫(wen)度(du)和(he)人(ren)為(wei)影(ying)響(xiang)的(de)缺(que)點(dian)。還(hai)由(you)於(yu)其(qi)適(shi)應(ying)溫(wen)度(du)變(bian)形(xing)能(neng)力(li)強(qiang),彈(dan)性(xing)好(hao),有(you)較(jiao)強(qiang)的(de)抗(kang)溫(wen)度(du)變(bian)形(xing)能(neng)力(li),和(he)路(lu)麵(mian)材(cai)料(liao)之(zhi)間(jian)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)滑(hua)動(dong)層(ceng)。同(tong)時(shi)克(ke)服(fu)了(le)APP橋麵防水卷材耐高溫性能較好(140-160℃),麵層不能被鋪裝層熔化結成一體,導致降低粘結力的缺點。
4、全自動鋪設係統的特性及優點
卷材的鋪設是保證防水功能的重要一環。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。其鋪設效果受天氣、氣溫、環境、人(ren)工(gong)等(deng)等(deng)多(duo)種(zhong)因(yin)素(su)製(zhi)約(yue),難(nan)以(yi)保(bao)證(zheng)施(shi)工(gong)質(zhi)量(liang)的(de)恒(heng)定(ding)性(xing)。為(wei)了(le)達(da)到(dao)理(li)想(xiang)的(de)質(zhi)量(liang)標(biao)準(zhun),縮(suo)短(duan)施(shi)工(gong)時(shi)間(jian),減(jian)少(shao)施(shi)工(gong)中(zhong)的(de)過(guo)失(shi)以(yi)及(ji)缺(que)陷(xian),索(suo)普(pu)瑞(rui)瑪(ma)公(gong)司(si)研(yan)製(zhi)開(kai)發(fa)了(le)世(shi)界(jie)上(shang)專(zhuan)利(li)產(chan)品(pin)――全自動卷材鋪設係統Macaden和與其配套的200米長橋麵專用SBS改性瀝青防水卷材Antirock,並在歐洲和北美洲成功地運用數十年,完成工程數百項,其出色的品質,贏得了廣泛的信譽。
為保證道路和橋梁施工的質量,橋麵的防水施工必須滿足:
1)質量:保證速度恒定,接縫連續均勻,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,滲漏的風險越大;
4)適應各種天氣狀況:冬夏季施工應速度一致,卷材的粘結一致,而且-10℃以上都可以施工。
索普瑞瑪的Macaden係統是為滿足以上要求而開發的能自行行走並鋪設改性瀝青卷材的全自動化係統。它的特點可歸結為:
1)在速度上實現了一致,在熱度和應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)使用熱風噴燈自動化的進行200米卷材鋪設,保護環境。每8m不再有橫向接縫;
3)減少人為錯誤,隻需一個操作員並且無需舉起重物;
4)低成本:減少了勞動力和縮短了鋪設時間;
5)可達到長期性能:減少大橋,停車道和高架結構的維修成本;
6)由於於熱係統,濕度方麵不再受限製,也不會再產生氣泡。
Macaden的鋪設過程可簡述如下:
1)塗底漆,增加卷材與混凝土的黏結強度;
2)預熱基麵,排除混凝土中的水分和濕氣;
3)融化卷材成液態瀝青層來充填行車道上所有的缺陷,例如小洞和裂縫;
4)攆壓鋪設後的卷材使其與基麵表麵完全粘接。這一附加工序手工熱熔施工無法實現的;
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)鋪設瀝青路麵層。
橋qiao麵mian防fang水shui是shi關guan係xi到dao橋qiao梁liang使shi用yong壽shou命ming的de重zhong要yao因yin素su,但dan由you於yu我wo國guo相xiang關guan研yan究jiu和he實shi踐jian還hai處chu於yu開kai始shi階jie段duan,需xu要yao做zuo的de工gong作zuo還hai很hen多duo。以yi下xia幾ji方fang麵mian是shi筆bi者zhe認ren為wei的de當dang務wu之zhi急ji,希xi望wang起qi到dao拋pao磚zhuan引yin玉yu的de作zuo用yong:
1)橋梁破壞調查和相關對策措施的研究;
2)國外相關研究和先進技術的介紹和引進;
3)防水材料的研製和提高,以及防水市場的規範化;
4)檢測設備和方法的研究和引進;
5)相關技術標準,規範的編製和更新等。
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