混凝土桥面系统构造缺陷与防水施工应用实践

总第１２８期　２００６年第１２期　西部探矿工程　ＷＥＳＴ—ＣＨＩＮＡ　ＥＸＰＬ（）ＲＡＴＩＯＮ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ｓｅｒｉｅｓ　Ｎｏ．１２８　Ｄｅｃ．２００６　文章编号：１００４—５７１６（２００６）１２—０２３７—０３　・中图分类号：Ｕ４１６文献标识码：Ｂ　路桥与建筑工程・　混凝土桥面系统构造缺陷与防水施工应用实践　孙　哲　（中铁十九局集团三公司公路公司，辽宁辽阳１１１０００）　摘要：论述了桥面防水对混凝土桥梁的危害，论证了设置桥面防水系统的重要性及桥面系构造必须注意的要点，并介　绍部分桥梁防水实用技术及施工方法。　关键词：桥面系；混凝土；构造；盐腐蚀；防水施工　１桥梁防水系统缺陷引起的病害　由于边梁处防撞墙下部的泄水孔长久堵塞没有得到及时的　清理疏通，致使含有桥面污物的雨水乱流，加之高速公路冬天除　现代高速公路的建设，动辄几亿、十几亿元的投资，其中桥梁　占总造价的１０　～３０　左右，要求设计使用年限比较长，至少要　满足５Ｏ年以上，有些长达１００年以上。因此桥梁的安全性和耐　久性是非常重要的。辽宁省在过去的高速公路建设中桥梁，防水　问题一直没有得到足够的重视，很多人过去有一个错误的观点，　雪大量使用除雪剂，先是污染边梁，影响美观，继而腐蚀混凝土，　仔细观察，到处可见这样的痕迹。边梁外侧首先遭到破坏就是桥　面雨水腐蚀造成的。雨水孔的设计往往考虑欠佳，由于没有重视　雨水孔的安装形式和质量，致使收水口周围和孔下梁板混凝土　受到严重的腐蚀。　桥梁墩柱等下部结构由于受到水的侵害，也必然产生损害，　在水位上下浮动的部位更是严重。引起桥梁破坏的原因很多，如　荷载、材料质量、施工质量、突发事件等等，但桥面防水系统没有　达到使用要求，以至造成桥梁的破坏，是极其重要的原因之一，其　后果将是灾难性的。　２桥梁防水系统缺陷对桥梁损害的机理分析　一认为混凝土本身不怕水，钢筋混凝土结构的桥梁无须做防水，直　接做沥青层，因此，对桥面系的构造设计不太讲究，甚至很粗糙。　恰恰就因为桥面系构造的设计缺陷及没有完善的防水系统，引　起了很多病害，再由于交通量的增长和超载交通的影响，使桥梁　过早地遭到破坏，成为危桥。我集团公司公路公司于２００４年、　２００５年分别承揽了沈阳至山海关、铁岭至四平高速公路的维修　工程，在这两处维修工程中桥面维修显的异常重要，因为很多处　的路面损坏都是发生在桥面上，它们的大致情况如下：　（１）由于渗水致使桥面铺装混凝土腐蚀酥松、脱落，钢筋与　混凝土高骨，致使沥青混凝土路面下部失去承载力，桥铺装沥青　塌陷、臃散、剥落。　般来说，水泥混凝土材料是耐水材料，在潮湿环境或水中　能保持强度和稳定性，潮湿条件也是水泥混凝土材料早期强度　形成和发展不可缺少的条件。但是长期处于潮湿条件下，尤其在　于湿交替循环状态下，混凝土的耐久性问题是不容乐观的。很多　桥梁墩台．在水位浮动的部位首先被破坏就是证明。　（２）板梁底部混凝土脱落，钢筋裸露。一些梁板下部出现渗　水空洞及纵向裂缝。　空气中的水和雨水是一种成分很复杂的液体，再混入桥面　的污物，常含有溶解的气体、矿物质和有机质等，常见的有酸性物　质、氧离了、氯离子、氮、碳酸气、硫化氢及其他酸性离子，以及碱　金属和碱土金属离子，这些酸、碱物质超过一定限度时，会侵蚀、　（３）桥面积水、渗水，致使Ｔ梁翼板混凝土酥松，在车轮作用　下突然出现空洞，经检查所有边梁翼板都有同样病害。同时边梁　腹外侧也都有明显的混凝土腐蚀膨胀，钢筋锈蚀的现象。　以上病害的发生，除了超载因素外，桥面系构造的不合理和　没有桥面防水层或桥面防水洒布不合格是主要原因；另一方面　损害桥梁的混凝土和金属材料。　水泥混凝土在塑性期或硬化初期会因为水分蒸发造成塑性　开裂。一般而言，桥面混凝土厚度小，和空气的接触面积大，产生　桥面水泥混凝土铺装太薄和镇缝处的混凝土的质量不高，很容　易遭到水的损害。首先在铰缝处形成裂缝，造成单梁受力，水由　铺装层向下渗漏，从铰缝流到梁板，对混凝土产生腐蚀，削弱了梁　板的承载能力，最后造成桥梁的破坏。　过去采用的伸缩缝形式基本上都是漏水的，由伸缩缝处渗　漏下的水往往流到梁端，再流到帽梁，对梁端和帽梁顶部混凝土　塑性开裂的几率也大。加强桥面混凝土施工中的质量管理和早　期养护可以减少开裂，但难以完全消除。在以后的使用过程中，　早期产生的裂缝会随着车辆反复荷载的冲击下逐渐扩展。如果　没有完善的防水系统，带有腐蚀性物质的水就会渗入到混凝土　中和从裂缝中流人到混凝土中去。产生碱一骨料反应以及酸碱　性物质对混凝土进行腐蚀的反应。混凝土碱一骨料反应是指来　自环境中的碱金属离子与砂石等紧料中的活性组分发生化学反　应，在水泥砂浆与石子的界面处生成白色凝胶物质，这种物质在　潮湿环境中吸水膨胀，从而造成混凝土结构从内部开始的涨裂，　甚至破坏。这种病害称为混凝土的“癌症”。碱骨料反应少则　产生严重的腐蚀，这一现象沈阳至山海关高速公路的维修项目　上比较突出。　从对公路桥梁病害调查结果来看，桥面的损坏占的比例最　大，其次是边梁外侧。梁端和帽梁。下部结构则墩台水位浮动处　损害最多。　维普资讯 http://www.cqvip.com

西２３８　部探矿工程　Ｄｅｃ．２００６　Ｎｏ．１２　几年，多则十几年就可以使混凝土结构丧失安全性。这种破坏具　好。下面能牢固地与水泥混凝土表面粘结，上面与沥青混和料牢　固地粘结。否则就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。　３．３伸缩缝的防水　有不断发展和不可修复性。具体表现为混凝土表面龟裂、突出、　酥松，然后剥离。碱一骨料反应的发生和对混凝土的破坏需要三　个条件：混凝土中的高碱性、碎石中的富含碱活性成分以及水。　以前所用的水泥及外加剂均为高碱性，辽宁地区砂石资源含有　不同程度的碱活性成分，桥梁又没有完善的防水系统，完全具备　了碱一骨料反应的必要条件，所以很多桥梁都发生这种现象。　沈山高速公路我单位所维修的路段地区处在沿海地带，空　气ｌ｛Ｊ和雨水中都含有一定的氯盐成分，尤其在近海地区浓度更　大。又因为在冬季为消除桥面的冰冻和积雪而广泛地应用喷洒　盐水的方法，盐水通过不防水的伸缩缝流向墩台，通过不防水的　桥面系渗入到混凝土的缝隙里，不光引起碱一骨料反应，而且引　起盐腐蚀，加速了反应。　辽宁为寒冷地区，有较长的冰冻期，渗入到混凝土中的水结　冰、融化，反复进行，对混凝土的裂缝不断扩大，对结构进行漫性　破坏作用。冰融的结果，加剧了碱一骨料反应和盐腐蚀的破坏作　用。　碱一骨料反应，盐腐蚀、冻融作用是混凝土结构的三大主要　破坏因素＇者Ｂ是因为水进入混凝土结构里面引起的。预制梁桥的　铰缝处是受力复杂、混凝土最薄弱的部位，最容易受到侵蚀，尤其　近年来，超重交通的形成，过载车辆的增多，过早地造成铰缝部位　的裂缝，桥面雨水通过裂缝进一步腐蚀混凝土和钢筋，形成单梁　受力，降低承载能力直至破坏。　对于碱一骨料反应，盐的腐蚀、冰融作用应以防止和抑制为　主。减少混凝土中的碱含量是解决的办法之一，使用低碱水泥、　低碱外加剂，可以减缓，但解决不了全部问题。无论碱一骨料反　应、盐腐蚀，还是冻融作用，只要是没有水，就可以减缓或避免，所　以必须设置完善的防水系统，将混凝土与水隔离开来，使其不具　备发生反应的条件，就将达到延长桥梁使用寿命的要求。　３桥梁防水系统的设计　桥梁防水系统的设计，就是设法将水与混凝土隔离，使水不　能进入混凝土本体，尤其不能进入裂缝中去。系统包括以下几方　面。　３．１混凝土本身的自防水　混凝土经常接触水的部位都要设计为防水混凝土，保证本　身的密实性和防腐蚀的性能。尤其是桥面和下部结构水位浮动　的部位。在混凝土中加入粉煤灰或超细粉等可以减少水泥带入　的碱量，加钛钢纤维深丙烯纤维可以对膨胀、开裂起到阻裂作用，　并具有很好的抗渗能力，达到自防水的基本要求。桥面水泥混凝　土的平均厚度不能小于１０ｃｍ，最薄处厚度不ｆｌ￣４，于８ｃｍ，而且混　凝土本身的配比设计以及浇筑质量是最重要的。桥面钢筋网钢　筋直径不宜小于１０ｍｍ，间距不能大于１５０ｍｍ。很多桥梁不到十　年甚至２～３年就破坏，设计桥面铺装的不尽合理和施工质量存　在缺陷是主要原因之一。　３．２桥面防水涂层　无论桥面混凝土施工质量如何好，桥面沥青混凝土机构层　如何不透水，均不能完全保证不开裂。所以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和沥青混凝土都有很好的亲和性，附着力　辽宁的高速公路采用了很多种桥梁伸缩缝，只有毛勒伸缩　缝不漏水，这只是在沈阳至山海关的部分以前曾经维修过的路　段＿卜使用过，这些改进后的仿毛勒伸缩缝也基本不漏水，其他均　漏水。所以以前修建的桥，伸缩缝下面的梁端和帽梁受水损害最　严重。由于伸缩缝的形式及安装质量问题，造成该部位最容易损　坏。除了毛勒缝、仿毛勒缝之外，对伸缩量小于５ｃｍ的小变位伸　缩缝，采用聚合物改性沥青弹塑体填充式伸缩缝，也能成功地解　决伸缩缝漏水的难题。　３．４桥面雨水孔与水落管　桥面雨水孔与水落管的设置应该像屋面一样的严格，但是　无论设计还是施工，都容易忽略。常见的问题主要表现在下面几　点：收水口小，不能及时将水泄走；收水１３标高高于周围标高，造　成积水；收水口高出水泥混凝：ｔ表面，而且周围混凝土不密实，造　成管周围漏水；出水管过短，发生尿檐现象。从而导致收水１３周　围以及边梁外侧混凝土的破坏。　３．５梁端和帽梁的防水　由于伸缩缝很难保证完全不漏水，而伸缩缝的漏水对梁端　和帽梁的损害又非常严重，所以，对梁端和帽梁顶部也要进行防　水处理。　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，防水层为丽道防　线，第一道喷涂水泥混凝土表面防水剂二遍，第二道喷涂桥面防　水涂料二至四遍，防水涂膜厚度以平均不超过２ｍｍ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（约８～１ｏ年）。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≤２ｍｍ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）在环境条件一１　５￣Ｃ～＋９ｏ℃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　耐久使用性时。防水涂层与其上沥青混凝土铺装层应有相融性，　二者之Ｉ剐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℃时≥ｌ＿５ＭＰａ；３５℃时≥１ＭＰａ。　（１）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１０ｍｍ以上，提高混凝土抗渗性＞Ｏ．２ＭＰａ。　（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０．３ＭＰａ以上。　（７）防水施工应便于操作．满足大桥工期安排的要求。　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问抗　剪强度，混凝土桥面板进行拉毛处理是必要的。试验表明混凝土　表面是自然平整表面，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　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６正　第１２期　孙哲：？昆凝土桥面系统构造缺陷与防水施工应用实践　２３９　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，裂缝创造良好的　（３）局部涂刷：为避免涂料污染防撞墙，在喷涂桥面防水涂　料时，有两人执挡布护住防撞墙，因此防撞墙底部防水层，是采取　人工涂刷的。　条件。具体拉毛要求如下：拉毛深度３ｍｍ，宽度４ｍｍ，相邻拉毛　净距２４ｍｍ。　４．Ｓ质量标准　４．３喷涂桥面混凝土防水抗渗剂施工技术要求　（１）基层处理要求平整、干燥，拉毛符合设计要求，表面元垃　圾、浮浆、污渍。　（２）防水层宽度误差在士２ｒａｍ以内。　（１）在施工部位用自来水或清洁水冲洗表面浮灰，井喷洒足　量的水使基层混凝土完全湿润。　（２）待基层清洗湿润后．表面元浮水时，喷涂防水剂于基层　表面。当防水剂渗入基层内部，表面无明显湿润状态时，再喷涂　第二通防水剂。　（３）防水层粘贴牢固，表面平整、元空鼓、脱落、翘边等缺陷。　（４）防水层实干后７ｄ蓄水试验，水高５～１０ｃｍ，蓄水时间不　少于２４ｈ，应无渗漏。　５桥面防水层施工的重要性　（３）喷涂第二遍防水剂后，应有专人负责观察涂层蒸发情　况。约２～３ｈ后，防水剂涂层将要干燥时，应立即用喷雾器喷洒　１９９７年发布的“公路沥青路面设计规范”（ＴＪ０１４—９７），第　９．１．２条款规定桥面沥青铺装应由粘结层，防水层及面层组成。　第９．１．４规定，为提高桥面使用年限减少维修养护，应在粘结层　上设置防水层。也就是说桥面防水到２Ｏ世纪９Ｏ年代末在国内　工程界已形成共识。因此，我们无论是在高等级公路施工，还是　三、四级公路施工时都要把桥面防水工程重视起来，以免留下后　患。　参考文献：　［１］傅裕寿．桥面铺装防水系统口］．北京公路，１９９８，（２）．　清水．以湿润表面，不宜过多，以免防水剂流失。这样连续喷水养　护２４ｈ，即完成此道工序。　４．４喷涂桥面防水涂料施工技术要求　（１）基层清理：喷涂桥面防水涂料前，首先凿除混凝土浮浆，　平整凸凹不平处，清除油污，垃圾等，然后彻底清扫基面，再用吹　尘器把基面吹干净。　（２）喷涂桥面防水涂料：喷涂桥面防水涂料第一层时，要在　涂料中适当掺加一定量的表面活性剂溶液进行稀释，以促使涂　料掺人基层毛细孔隙以提高防水涂层的粘结强度和抗剪强度。　喷涂第二、三、四遍涂料，要待上一遍涂料干实后才能喷涂。　（上接第２３３页）　［２］上海市企业标准．ＹＮ聚合物沥青桥面防水涂料［Ｓ］．　值以后，就开始随着微硅的加量的增加而减小，因此，当水泥浆体　系的强度偏低时，即可通过在体系中加入适量的微硅来提高体　系在凝结后的强度。　表８　微硅对水泥石强度（ＭＰａ】的影响　有良好的改善和促进作用　表９　微硅对水泥石渗透率的影响　＊＊：８ＭＰａ小渗透。　８　微硅对水泥石渗透率的影响　（２）微硅对水泥浆在凝结过程中的凝结特性，如体积收缩、直　表９是掺不同比例微硅的水泥浆在５ｏ℃水浴养护１ｄ、２ｄ、　３ｄ、５ｄ、７ｄ的水泥石的透水压力（ＭＰａ）。在形状、尺寸相同的条　件下，试块的透水压力越高，其渗透率越小，层间封隔能力越强。　可以看出，水泥石的透水压力随着微硅加量的增加而增加，　角稠化等有良好的改善和促进作用。　（３）微硅对水泥石的长期密封性能，如强度、渗透率有良好的　改善和促进作用。　（４）微硅加量过大时对水泥浆体系的流动能力有一定的负面　影响，使用时应予以注意。　参考文献　说明水泥石的渗透率随着微硅加量的增加而降低，而低渗透率　是水泥环具备良好层间封隔性能的先决条件之一【ｌ＿ｌ。且低渗透　率有助于水泥石抵御腐蚀性地层流体的侵蚀［２　Ｊ，从而维持其自　身在强度、尺寸、组分方面的稳定性而维持其良好的层间封隔性　能　。　Ｅｌｉ刘大为，等．现代固片技术［Ｍ］．北京：石油工业出版社，１９９４．　［２］杨远光，等．抗腐蚀低密度水泥体系的研究　应用［】］．天然气工业，　２００１，３．　９结论　［３］张兴国，等．固外质量影响因素分析［Ｊ］．钻采＿＿亡艺，２００２，２．　（１）微硅对水泥浆在液态时的综合工程性能，如失水、析水等