1、混凝土橋橋面系構(gòu)造缺陷和防水系統(tǒng)            摘要：本文論述了橋面水對(duì)混凝土橋梁的危害，論證了設(shè)置橋面防水系統(tǒng)的重要性，進(jìn)而論述了橋面系構(gòu)造必須注意的要點(diǎn)，并介紹部分橋梁防水實(shí)用技術(shù)及施工方法。 關(guān)鍵詞：路橋結(jié)構(gòu) 事故處理 結(jié)構(gòu)防水  一、橋梁防水系統(tǒng)缺陷引起的病害 建造公路和城市道路，尤其是高速公路和城市快速道路，動(dòng)輒幾億、十幾億元的投資，其中橋梁占總造價(jià)的1030左右，要求設(shè)計(jì)使用年限比較長(zhǎng)，至少要滿足50年以上，有些長(zhǎng)達(dá)100年以上。因此橋梁的安全性

2、和耐久性是非常重要的。 天津市的橋梁，防水問(wèn)題一直沒(méi)有得到足夠的重視，很多人過(guò)去有一個(gè)錯(cuò)誤的觀點(diǎn)，認(rèn)為混凝土本身不怕水，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的橋梁無(wú)須作防水，因此，對(duì)橋面系的構(gòu)造設(shè)計(jì)不太講究，甚至很粗糙。恰恰就因?yàn)闃蛎嫦禈?gòu)造的設(shè)計(jì)缺陷及沒(méi)有完善的防水系統(tǒng)，引起了很多病害，再由于交通量的增長(zhǎng)和超載交通的影響，使橋梁過(guò)早地遭到破壞，成為危橋。 自1995年以來(lái)，天津市每年都發(fā)生橋面忽然塌陷，甚至出現(xiàn)空洞的嚴(yán)重病害，由于巡查及時(shí)，才沒(méi)有發(fā)生重大事故，但是也造成了很大的損失。津國(guó)公路菜園橋，由于滲水致使橋梁混凝土腐蝕酥松、脫落，鋼筋與混凝土高骨，造成該橋報(bào)廢重建。寶盧公路上水渠橋，北圍堤路馬場(chǎng)減河橋等，都發(fā)

3、現(xiàn)板梁底部混凝土大面積脫落，鋼筋裸露。外環(huán)線張貴莊鐵路高架橋、津榆公路一號(hào)橋，由于橋面積水、滲水，致使T梁翼板混凝土酥松，在車輪作用了突然出現(xiàn)了2m2以上的空洞，經(jīng)檢查所有邊梁翼板都有同樣病害。同時(shí)邊梁腹板外側(cè)也都有明顯的混凝土腐蝕膨脹，鋼筋銹蝕的現(xiàn)象。以上病害的發(fā)生，除了超載因素外，橋面系構(gòu)造的不合理和沒(méi)有橋面防水層是主要原因，另一方面橋面水泥混凝土鋪裝太薄和鎮(zhèn)縫處的混凝土的質(zhì)量不高，很容易遭到水的損害。首先在鉸縫處形成裂縫，造成單梁受力，水由鋪裝層向下滲漏，從鉸縫流到梁板，對(duì)混凝土產(chǎn)生腐蝕，削弱了梁板的承載能力，最后造成橋梁的破壞。過(guò)去采用的伸縮縫形式基本上都是漏水的，由伸縮縫處滲漏下的水

4、往往流到梁端，再流到帽梁，對(duì)梁端和帽梁頂部混凝土產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，這一現(xiàn)象幾乎在每一座橋上都可以見(jiàn)到，八里臺(tái)立交橋、解放南路立交等就是最明顯的例證。京福公路東州大橋在1999年6月27日北起第十墩T型帽梁翼板南側(cè)西部突然斷裂，主要原因就是水從伸縮縫處流到帽梁上，腐蝕了上部混凝土和鋼筋造成的。 從對(duì)公路橋梁病害調(diào)查結(jié)果來(lái)看，橋面的損壞占的比例最大，其次是邊梁外側(cè)。梁端和帽梁。下部結(jié)構(gòu)則墩臺(tái)水位浮動(dòng)處損害最多。 由于邊梁處欄桿和人行道設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮到雨水的影響，致使含有橋面污物的雨水亂流，先是污染邊梁，影響美觀，繼而腐蝕混凝土，仔細(xì)觀察，到處可見(jiàn)這樣的痕跡。邊梁外側(cè)首先遭到破壞就是橋面雨水腐蝕造成的。

5、附圖為水腐蝕對(duì)混凝土梁造成的破壞情況。 雨水孔的設(shè)計(jì)往往考慮欠佳，由于沒(méi)有重視雨水孔的安裝形式和質(zhì)量，致使收水口周圍和孔下梁板混凝土受到嚴(yán)重的腐蝕。 橋梁墩柱等下部結(jié)構(gòu)由于受到水的侵害，也必然產(chǎn)生損害，在水位上下浮動(dòng)的部位更是嚴(yán)重。京津塘高速公路龍風(fēng)新河橋在1997年就發(fā)現(xiàn)了墩柱被嚴(yán)重腐蝕的病害，混凝土被腐蝕厚度達(dá)10cm以上，如不及時(shí)修復(fù)，后果不堪設(shè)想。 引起橋梁破壞的原因很多，如荷載、材料質(zhì)量、施工質(zhì)量、突發(fā)事件等等，但橋面防水系統(tǒng)沒(méi)有達(dá)到使用要求，以至造成橋梁的破壞，是極其重要的原因之一，其后果將是災(zāi)難性的。二、橋梁防水系統(tǒng)缺陷對(duì)橋梁損害的機(jī)理分析 一般來(lái)說(shuō)，水泥混凝土材料是耐水材料，在

6、潮濕環(huán)境或水中能保持強(qiáng)度和穩(wěn)定性，潮濕條件也是水泥混凝土材料早期強(qiáng)度形成和發(fā)展不可缺少的條件。但是長(zhǎng)期處于潮濕條件下，尤其在于濕交替循環(huán)狀態(tài)下，混凝土的耐久性問(wèn)題是不容樂(lè)觀的。很多橋梁墩臺(tái)，在水位浮動(dòng)的部位首先被破壞就是證明。京津塘高速公路龍風(fēng)新河橋墩柱的被腐蝕就是典型的例證?？諝庵械乃陀晁且环N成分很復(fù)雜的液體，再混入橋面的污物，常含有溶解的氣體、礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)等，常見(jiàn)的有酸性物質(zhì)、氧離了、氯離子、氮、碳酸氣、硫化氫及其他酸性離子，以及堿金屬和堿土金屬離子，這些酸、堿物質(zhì)超過(guò)一定限度時(shí)，會(huì)侵蝕、損害橋梁的混凝土和金屬材料。 水泥混凝土在塑性期或硬化初期會(huì)因?yàn)樗终舭l(fā)造成塑性開(kāi)裂。一般而言，

7、橋面混凝土厚度小，和空氣的接觸面積大，產(chǎn)生塑性開(kāi)裂的幾率也大。加強(qiáng)橋面混凝土施工中的質(zhì)量管理和早期養(yǎng)護(hù)可以減少開(kāi)裂，但難以完全消除。在以后的使用過(guò)程中，早期產(chǎn)生的裂縫會(huì)隨著車輛反復(fù)荷載的沖擊下逐漸擴(kuò)展。如果沒(méi)有完善的防水系統(tǒng)，帶有腐蝕性物質(zhì)的水就會(huì)滲入到混凝土中和從裂縫中流入到混凝土中去。產(chǎn)生堿一骨料反應(yīng)以及酸堿性物質(zhì)對(duì)混凝土進(jìn)行腐蝕的反應(yīng)。 混凝土堿一骨料反應(yīng)是指來(lái)自水泥沙卜口劑和環(huán)境中的堿金屬離子與砂石等緊料中的活性組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在水泥砂漿與石子的界面處生成白色凝膠物質(zhì)，這種物質(zhì)在潮濕環(huán)境中吸水膨脹，從而造成混凝土結(jié)構(gòu)從內(nèi)部開(kāi)始的漲裂，甚至破壞。這種病害稱為混凝土的"癌癥&q

8、uot;。堿一骨料反應(yīng)少則幾年，多則十幾年就可以使混凝土結(jié)構(gòu)喪失安全性。這種破壞具有不斷發(fā)展和不可修復(fù)性。具體表現(xiàn)為混凝土表面龜裂、突出、酥松，然后剝離。堿-骨料反應(yīng)的發(fā)生和對(duì)混凝土的破壞需要三個(gè)條件：混凝土中的高堿性、碎石中的富含堿活性成分以及水。以前所用的水泥及外加劑均為高堿性，天津地區(qū)砂石資源含有不同程度的堿活性成分，橋梁又沒(méi)有完善的防水系統(tǒng)，完全具備了堿一骨料反應(yīng)的必要條件，所以很多橋梁都發(fā)生這種現(xiàn)象。     2007-04-21        天津地區(qū)處在沿海地帶

9、，空氣中和雨水中都含有一定的氯鹽成分，尤其在近海地區(qū)濃度更大。又因?yàn)樵诙緸橄龢蛎娴谋鶅龊头e雪而廣泛地應(yīng)用噴灑鹽水的方法，鹽水通過(guò)不防水的伸縮縫流向墩臺(tái)，通過(guò)不防水的橋面系滲入到混凝土的縫隙里，不光引起堿-骨料反應(yīng)，而且引起鹽腐蝕，加速了反應(yīng)。 天津?yàn)楹涞貐^(qū)，有較長(zhǎng)的冰凍期，滲入到混凝土中的水結(jié)冰、融化，反復(fù)進(jìn)行，對(duì)混凝土的裂縫不斷擴(kuò)大，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行漫性破壞作用。冰融的結(jié)果，加劇了堿-骨料反應(yīng)和鹽腐蝕的破壞作用。 堿-骨料反應(yīng)，鹽腐蝕、凍融作用是混凝土結(jié)構(gòu)的三大主要破壞因素，都是因?yàn)樗M(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)里面引起的。 預(yù)制梁橋的餃縫處是受力復(fù)雜、混凝土最薄弱的部位，最容易受到侵蝕，尤其近年來(lái)，超重

10、交通的形成，過(guò)載車輛的增多，過(guò)早地造成鉸縫部位的裂縫，橋面雨水通過(guò)裂縫進(jìn)一步腐蝕混凝土和鋼筋，形成單梁受力，降低承載能力直至破壞。 對(duì)于堿-骨料反應(yīng)，鹽的腐蝕、冰融作用應(yīng)以防止和抑制為主。減少混凝土中的堿含量是解決的辦法之一，使用低堿水泥、低堿外加劑，可以減緩，但解決不了全部問(wèn)題。無(wú)論堿-骨料反應(yīng)、鹽腐蝕，還是凍融作用，只要是沒(méi)有水，就可以減緩或避免，所以必須設(shè)置完善的防水系統(tǒng)，將混凝土與水隔離開(kāi)來(lái)，使其不具備發(fā)生反應(yīng)的條件，就將達(dá)到延長(zhǎng)橋梁使用壽命的要求。 三、橋梁防水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 橋梁防水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，就是設(shè)法將水與混凝土隔離，使水不能進(jìn)入混凝土本體，尤其不能進(jìn)入裂縫中去。系統(tǒng)包括以下幾方面。

11、 1混凝土本身的自防水 混凝土經(jīng)常接觸水的部位都要設(shè)計(jì)為防水混凝土，保證本身的密實(shí)性和防腐蝕的性能。尤其是橋面和下部結(jié)構(gòu)水位浮動(dòng)的部位。在混凝土中加入粉煤灰或超細(xì)粉等可以減少水泥帶入的堿量，加太鋼纖維深丙烯纖維可以對(duì)膨脹、開(kāi)裂起到阻裂作用，并具有很好的抗?jié)B能力，達(dá)到自防水的基本要求。橋面水泥混凝土的平均厚度不能小于10cm，最薄處厚度不能小于8cm，而且混凝土本身的配比設(shè)計(jì)以及澆筑質(zhì)量是最重要的。橋面鋼筋網(wǎng)鋼筋直徑不宜小于10mm，間距不能大于150mm。很多橋梁不到十年甚至兩三年就破壞，設(shè)計(jì)橋面鋪裝的不盡合理和施工質(zhì)量存在缺陷是主要原因之一。 2橋面防水涂層 無(wú)論橋面混凝土施工質(zhì)量如何好，均

12、不能完全保證不開(kāi)裂。所以橋面水泥混凝土鋪裝層上面必須設(shè)置防水層。防水層不但本身要起到防水作用，而且要求其與水泥混凝土和瀝青混凝土都有很好的親和性，附著力好。下面能牢固地與水泥混凝土表面粘結(jié)，上面與瀝青混和料牢固地粘結(jié)。否則就成為一個(gè)層問(wèn)抗剪力很低的夾層，將導(dǎo)致橋面瀝青混凝土出現(xiàn)擁包、滑移，直至松散、破壞。 3伸縮縫的防水 天津市采用了很多種橋梁伸縮縫，只有在叨年代初采用的毛勒伸縮縫不漏水，近幾年改進(jìn)后的仿毛勒伸縮縫也基本不漏水，其他均漏水。所以以前修建的橋，伸縮緩下面的梁端和帽梁受水損害最嚴(yán)重。由于伸縮縫的形式及安裝質(zhì)量問(wèn)題，造成該部位最容易損壞。除了毛勒縫、仿毛勒縫之外，對(duì)伸縮量小于5cm的

13、小變位伸縮縫，采用聚合物改性瀝青彈塑體填充式伸縮縫，也能成功地解決伸縮縫漏水的難題。 4橋面雨水孔與水落管 橋面雨水孔與水落管的設(shè)置應(yīng)該像屋面一樣的嚴(yán)格，但是無(wú)論設(shè)計(jì)還是施工，都容易忽略。常見(jiàn)的問(wèn)題主要表現(xiàn)在下面幾點(diǎn)：收水口小，不能及時(shí)將水泄走；收水口標(biāo)高高于周圍標(biāo)高，造成積水；收水口高出水泥混凝土表面，而且周圍混凝土不密實(shí)，造成管周圍漏水；出水管過(guò)短，發(fā)生尿檐現(xiàn)象。從而導(dǎo)致收水口周圍以及邊梁外側(cè)混凝土的破壞。 5欄桿外測(cè)與人行道的構(gòu)造 欄桿外側(cè)應(yīng)設(shè)計(jì)為光滑的表面，底面設(shè)有止水槽，雨水能很快地順外側(cè)流向地面，而不應(yīng)再流向邊梁。設(shè)有人行道的橋梁，人行道的防水也不能忽視，防止雨水滲流到主梁。但有些

14、設(shè)計(jì)忽略了這一點(diǎn)，雨水從人行道縫隙滲漏，沿外側(cè)漫流，從而造成邊梁翼板及外側(cè)的污染和腐蝕，所以邊梁外側(cè)首先破壞。 6梁端和帽梁的防水 由于伸縮縫很難保證完全不漏水，而伸縮縫的漏水對(duì)梁端和帽梁的損害又非常嚴(yán)重，所以，對(duì)梁端和帽梁頂部也要進(jìn)行防水處理。     四、橋面鋪裝防水的主要方注 目前國(guó)內(nèi)尚缺乏系列化的專用橋面防水材料，更沒(méi)有嚴(yán)格規(guī)定評(píng)定橋面防水材料性能的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和方法。因此，優(yōu)選、確定防水材料顯得尤其重要。天津地區(qū)市政、公路工程中的橋梁也一直沒(méi)有定型。一是價(jià)格太高，二是與瀝青混和料的親和性太差。直到1998年初金剛橋和寧車沽等橋面損壞才引起重視，重新

15、研究引用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的防水材料，在唐津高速和疏港公路等橋上應(yīng)用。     2007-04-21        1天津使用過(guò)的幾種防水材料的性能： （1）聚氨酯彈性防水涂料。以聚氨脂為主體配合其他材料，有甲、乙兩種組合而成，固化后形成富有彈性的橡膠狀防水層。其優(yōu)點(diǎn)：耐高溫、本身防水性能好，耐老化性能好；缺點(diǎn)：對(duì)基層干燥度要求高、與瀝青混和料的親和性差，易出現(xiàn)層間分離，使瀝青鋪裝脫落，而且造價(jià)高。無(wú)論從效果方面還是成本方面都不可取。 （2）環(huán)氧膠乳防水涂料。為環(huán)氧樹(shù)脂乳液和氯丁膠乳的

16、混和體。優(yōu)點(diǎn)：與水泥混凝土的親和性好，有延展性，造價(jià)適中。缺點(diǎn)：與瀝青混和料的親和性差，易出現(xiàn)瀝青混凝土的擁包、脫落。因?yàn)槠浒胪该骼螸白色，可以用作邊梁外側(cè)的涂層以及下部結(jié)構(gòu)的防水涂層。 （3）陽(yáng)離子氯丁膠乳瀝青防水涂料。主要成分為氯丁膠乳、石油瀝青和水以及配套材料。對(duì)基層的干燥度要求低，能適應(yīng)氣溫較低季節(jié)施工，雨季施工必須在施工后10h之內(nèi)無(wú)雨，否則應(yīng)補(bǔ)涂。目前這種材料耐高溫性能稍差，對(duì)水泥混凝土面層的附著力不夠穩(wěn)定，而且完全人工操作，占用工期時(shí)間較長(zhǎng)。 （4）聚合物瀝青橋面防水涂料。該產(chǎn)品以復(fù)合離子型乳化瀝青、橡膠、樹(shù)脂改性劑為主要原料構(gòu)成的單組分水乳型防水涂料。其特點(diǎn)：與水泥混凝土及瀝青

17、混合料表面粘結(jié)均非常牢固，耐高低溫，160高溫不流淌，不起泡、不滑動(dòng)，20不開(kāi)裂，在熱瀝青混合料攤鋪后，可以軟化與其粘結(jié)，粘結(jié)強(qiáng)度高，耐久性能好，冷施工、使?quot;高速噴霧機(jī)"機(jī)械噴涂、操作安全簡(jiǎn)便、施工速度快，成膜時(shí)間快，lh可以表干，12h后可以進(jìn)行鋪筑瀝青混凝土，最能適應(yīng)快速施工，價(jià)格比其他品種部便宜。 （5）PC橡膠防水卷材防水層。該產(chǎn)品可以做成lmm以下薄膜，用本身液體涂料粘結(jié)到基面上。具有較好的粘結(jié)強(qiáng)度，即可以自粘又能與混凝土表面進(jìn)行粘結(jié)，還能與瀝青混合科牢固地粘結(jié)。其低溫性能尤其好，在一40溫度下1h繞10mm金屬絲對(duì)折無(wú)裂紋。施工速度快，lh以后即可放行。目前此種

18、材料還沒(méi)有大量地使用，積累資料不多。 其他還有很多種防水涂料，目前應(yīng)用不多，不再贅述。 2防水涂料的施工要點(diǎn) （l）涂料對(duì)水泥混凝土鋪裝要求必須達(dá)到強(qiáng)度指標(biāo)，牢固。密實(shí)，任何防水材料都必須涂在合格的基層上，表面必須平整、粗糙，不能有鋼筋等尖銳突出物，并且無(wú)垃圾、元浮灰、無(wú)松散、無(wú)漿皮、無(wú)污染，乳液類型的涂料，可以用水沖洗后施工，表面基本干燥、無(wú)積水就可，濕度大的部位可用強(qiáng)力吹風(fēng)機(jī)或空氣壓縮機(jī)吹于。 （2）防水涂料本身的性能是關(guān)鍵，必須保證在瀝青混和料和水泥混凝土之間起到牢固的粘結(jié)作用，材料本身必須滿足在160高溫下不流淌的要求。所以必須選擇優(yōu)質(zhì)的防水材料。 （3）乳液性質(zhì)的防水涂料，高溫天氣應(yīng)避開(kāi)中午施工，以避免形成氣泡，一旦形成氣泡，立即進(jìn)行處理，趕平后不影響粘結(jié)力。 （4）收水口部位及陰陽(yáng)角處應(yīng)作特殊處理。 （5）在防水層沒(méi)完全干透之前，禁止行火車輛通行。在攤鋪瀝青混和料時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢查被損壞的部位并立即修補(bǔ)。 3橋面防水涂層的質(zhì)量要求及控制 涂料的基本要求是"牢、薄、透、勻"。防水層不但本身能防水，還要有延展性，當(dāng)基面產(chǎn)生微小裂縫后防水層不被拉裂，而且必須與上下基面牢固地粘結(jié)，在車輛荷載作用下不產(chǎn)生滑移現(xiàn)象。所以必須非常均勻地施作一薄層，總厚不宜超過(guò)lmm。 （1）對(duì)防水材料必須進(jìn)行檢驗(yàn)。每一批量都應(yīng)抽檢，重點(diǎn)抽檢其耐熱性以及粘和性，必須滿足1