鐵路橋梁混凝土橋面防水應(yīng)用技術(shù)研究

1、道橋防水技術(shù)專(zhuān)題研討會(huì)論文集鐵路橋梁i昆凝土橋面防水應(yīng)用技術(shù)研究田鳳蘭，王新(北京東方雨虹防水技術(shù)股份有限公司，北京100025)摘要：鋼筋混凝土橋梁易遭受滲透雨水的侵蝕，嚴(yán)重降低了橋梁的使用壽命。在橋面上設(shè)置防水層被世界范圍內(nèi)公認(rèn)為是提高橋梁耐久性最有效的措施。國(guó)內(nèi)鐵路橋梁混凝土橋面防水走過(guò)了采用瀝青防水層、棄用瀝青類(lèi)防水材料到再次啟用高聚物改性瀝青防水的過(guò)程，這反映出鐵道行業(yè)對(duì)混凝土橋梁防水新的認(rèn)知。本文回顧了鐵路橋梁工程防水歷史，

2、分析了橋面防水原理，介紹了RWB一801鐵路橋面專(zhuān)用高聚物改性瀝青卷材及其防水系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：橋面防水；高聚物改性瀝青防水卷材；粘結(jié)附著；水浸潤(rùn)脫落；水滲透擴(kuò)散0前言鋼筋混凝土(鋼結(jié)構(gòu))橋梁因遭受多種病害作用而導(dǎo)致使用壽命嚴(yán)重縮短。2003年鐵道部對(duì)14個(gè)鐵路局橋梁秋季檢查表明，混凝土內(nèi)堿一骨料反應(yīng)、混凝土中性化引發(fā)的鋼筋銹蝕、環(huán)境影響引起的混凝土腐蝕是首要病害。全路4萬(wàn)座橋梁中有9000座需要進(jìn)行整治，有的病害可以在維修中解決，有的需要

3、在橋梁大修中才能解決。由于維修和大修費(fèi)用不足，這些病害橋梁還難以全部解決，因此，昆凝土橋梁病害已經(jīng)成為既有橋梁運(yùn)行管理的一項(xiàng)心病。這些耐久性病害的起因均與水有密切的關(guān)系，如果不是處于水環(huán)境中，這些病害均不會(huì)發(fā)生。而造成混凝土被浸蝕的水源則來(lái)自大氣降雨在橋面構(gòu)造層內(nèi)的滯留。因此，從根本上阻絕滯留水即做好橋面防水處理，是保證混凝土橋梁免遭破壞、延長(zhǎng)橋梁使用壽命、提高橋梁上部結(jié)構(gòu)耐久性的有效措施。橋面防水在發(fā)達(dá)國(guó)家早已被公認(rèn)為最有效的提42高

4、橋面耐久性的措施。我國(guó)在混凝土橋面防水方面走過(guò)一段比較曲折的路程。建國(guó)初期，借鑒當(dāng)時(shí)國(guó)外瀝青油氈疊層防水做法，鐵道部于1953年曾頒布瀝青麻布油氈防水層用于鐵路混凝土橋梁防水的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，此后鐵路混凝土橋面也一直沿用瀝青油氈疊層防水體系。文革開(kāi)始后，許多新建的橋梁不再設(shè)置防水層。進(jìn)入上世紀(jì)80年代中期，橋面防水再次得到重視，當(dāng)時(shí)新型冷作式施工的防水涂料陸續(xù)研制成功并見(jiàn)諸市場(chǎng)，其特點(diǎn)就是改熱涂式為冷作式，改善了工人的作業(yè)條件，故涂料防水逐步

5、在鐵路橋涵工程上得到廣泛使用。1987年頒布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鐵路混凝土橋梁橋面“二布三涂”冷作防水層技術(shù)條件》(TB19331—1987)和《鐵路混凝土橋梁橋面“薄膜加筋”冷作防水層技術(shù)條件》(TB19332—1987)，并在1988年版的《鐵路橋涵施工規(guī)范》中對(duì)冷作式防水做了明確規(guī)定。1999年鐵道部又頒布了鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鐵路混凝土橋梁橋面TQF一1型防水層技術(shù)條件》(TB／T2965—1999)，規(guī)定采用聚氨酯防水涂料粘貼氯化聚乙烯防水

6、卷材作為鐵路橋梁防水層。2005年發(fā)布了《客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)橋梁混凝土橋面防水層暫行技術(shù)條件》，規(guī)定新建250～350krrdh客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)橋梁有碴、無(wú)碴混凝土橋面采用兩種防水層，～種是用聚氨酯防水涂料粘貼氯化聚乙烯防水卷材，另一種是直接用聚氨酯防水涂料做防水層。第一種卷材加粘貼涂料型防水層適用于有碴橋面道碴槽內(nèi)，第二種無(wú)卷材的涂料型防水層適用于有碴橋面道碴槽以外和無(wú)碴橋面，并在防水層上覆蓋C40細(xì)石纖維混凝土保護(hù)層。m#口$＆$Ⅲ日々_寵l阿3防水

7、層下積水在行車(chē)荷載作用下的壓力變化地?cái)U(kuò)大而出現(xiàn)定面秘的空鼓，防水層下將出現(xiàn)積水，在行車(chē)動(dòng)荷載作用下，積水會(huì)產(chǎn)生脈沖水壓這種往復(fù)作用的壓力水類(lèi)似“唧簡(jiǎn)”效應(yīng)，會(huì)引發(fā)防水層的“脫落”面迅速擴(kuò)犬，同時(shí)對(duì)混凝土也極具溶蝕破壞作用。問(wèn)題最終歸結(jié)到防水層與混凝土界面的牯結(jié)復(fù)合性能，且要能經(jīng)得住水的長(zhǎng)期浸泡、持久穩(wěn)定地粘附在混凝上面上。這包含兩個(gè)過(guò)程一方面是防水層在鋪設(shè)時(shí)要做到與混凝土橋面密實(shí)粘結(jié)形成復(fù)合體系另一方面防水層本身要具有良好的抗水的“浸潤(rùn)

8、脫落”。然而混凝土橋面防水層存在天然水的“浸潤(rùn)脫落”條件。因?yàn)榛炷潦峭杆缘?，而且橋梁表面存在弱界?混凝土表面養(yǎng)護(hù)不足、水泥浮漿)，防水層存在水浸泡的客觀(guān)條件(周邊、破損扯以及混凝土內(nèi)部原始滯留水分等)，故防水層會(huì)因水的浸泡而脫落，見(jiàn)圖4。這個(gè)過(guò)程若果用杜布爾方程(Dupre)分析可表述為：∑(s—o)一E(㈣)一E(w—o)cos口=0式中E(s—o)、∑(sw)、E(w—o)分別為混凝土一有機(jī)防水涂膜、混凝土一水、水一有機(jī)防水涂

9、膜的界面張力。不幸的是，對(duì)于大部分防水材料而言，∑(5_w)(∑(so)，即cosa0，說(shuō)明防水薄膜容易被水置換，故粘附的防水層(涂料、粘接劑)容易被水“浸泡剝落”。由此看到，大部分的防水層實(shí)際上是不耐水長(zhǎng)期浸泡的，也就是說(shuō)如果防水層局部遭到破損破損處長(zhǎng)時(shí)間積水后，水就會(huì)逐步將防水層從粘結(jié)基面上剝落。囤4水對(duì)附著的防水材料的“潤(rùn)濕剝落”這些就是橋梁混凝土橋面防水的特殊之處。無(wú)論是開(kāi)發(fā)橋面用防水材料、還是橋面防水工程施工都要切實(shí)解決好上述

10、問(wèn)題。否』l!l』，對(duì)于維修、更新都非常困難的鐵路橋梁，防水層的失效將產(chǎn)生嚴(yán)重的耐久性r口】題和經(jīng)濟(jì)損失2RWB一801鐵路橋面專(zhuān)用高聚物改性瀝青卷材及其防水系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)前面的分析為我們清晰地描述了橋梁混凝土橋畫(huà)防水層的需求特征：1)防水層在混凝土橋面體系中作為“軟弱夾層”，在承受行車(chē)交通動(dòng)荷載下，柔性防水層為最不利層面最容易遭受運(yùn)行荷載變形的損傷以及外界機(jī)械破壞因索的損傷。2)防水層遭受局部破損后水的“浸潤(rùn)脫落”會(huì)導(dǎo)致防水層由點(diǎn)失效

11、變?yōu)槊媸В虼朔浪畬拥目顾敖?rùn)脫落”性能至關(guān)重要。3)在長(zhǎng)期的行車(chē)震動(dòng)作用F，防水層很窯易發(fā)生粘結(jié)疲勞而引起脫落。，對(duì)目前市場(chǎng)上的防水材料加以綜合比較，發(fā)現(xiàn)石油瀝青依然最適合混凝土橋面防水要求，原因?yàn)椋菏蜑r青作為防水材料，具有天然的憎水性能、粘結(jié)附著性能、熱塑性以及優(yōu)良的耐久陛，特別是其具有粘附粘結(jié)性能，能夠持久、牢靠地粘附于混凝上、砂漿抹面、石材、金屬等于燥的固體材料表面，并且這種粘附粘結(jié)性能還具有壓敏特點(diǎn)，即遭受外界壓力時(shí)，其