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)專題研討會論文集鐵路橋梁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。國內(nèi)鐵路橋梁混凝土橋面防水走過了采用瀝青防水層、棄用瀝青類防水材料到再次啟用高聚物改性瀝青防水的過程，這反映出鐵道行業(yè)對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14個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，這些病害均不會發(fā)生。而造成混凝土被浸蝕的水源則來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。我國在混凝土橋面防水方面走過一段比較曲折的路程。建國初期，借鑒當(dāng)時國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)時新型冷作式施工的防水涂料陸續(xù)研制成功并見諸市場，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)專線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)專線橋梁有碴、無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)，第二種無卷材的涂料型防水層適用于有碴橋面道碴槽以外和無碴橋面，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、層下積水在行車荷載作用下的壓力變化地擴(kuò)大而出現(xiàn)定面秘的空鼓，防水層下將出現(xiàn)積水，在行車動荷載作用下，積水會產(chǎn)生脈沖水壓這種往復(fù)作用的壓力水類似“唧簡”效應(yīng)，會引發(fā)防水層的“脫落”面迅速擴(kuò)犬，同時對混凝土也極具溶蝕破壞作用。問題最終歸結(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)得住水的長期浸泡、持久穩(wěn)定地粘附在混凝上面上。這包含兩個過程一方面是防水層在鋪設(shè)時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

8、脫落”。然而混凝土橋面防水層存在天然水的“浸潤脫落”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)，故防水層會因水的浸泡而脫落，見圖4。這個過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，對于大部分防水材料而言，∑(5_w)(∑(so)，即cosa0，說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)際上是不耐水長期浸泡的，也就是說如果防水層局部遭到破損破損處長時間積水后，水就會逐步將防水層從粘結(jié)基面上剝落。囤4水對附著的防水材料的“潤濕剝落”這些就是橋梁混凝土橋面防水的特殊之處。無論是開發(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、問題。否』l!l』，對于維修、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鐵路橋面專用高聚物改性瀝青卷材及其防水系統(tǒng)的研究開發(fā)前面的分析為我們清晰地描述了橋梁混凝土橋畫防水層的需求特征：1)防水層在混凝土橋面體系中作為“軟弱夾層”，在承受行車交通動荷載下，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“浸潤脫落”會導(dǎo)致防水層由點(diǎn)失效

11、變?yōu)槊媸?，因此防水層的抗水“浸潤脫落”性能至關(guān)重要。3)在長期的行車震動作用F，防水層很窯易發(fā)生粘結(jié)疲勞而引起脫落。，對目前市場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，其