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        一級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)輔導(dǎo):混凝土橋橋面系構(gòu)造缺陷與防水系統(tǒng)(2)

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        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。
            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膨脹、開裂起到阻裂作用,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
            無論橋面混凝土施工質(zhì)量如何好,均不能完全保證不開裂。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)量問題,造成該部位最容易損壞。除了毛勒縫、仿毛勒縫之外,對伸縮量小于5cm的小變位伸縮縫,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,但是無論設(shè)計(jì)還是施工,都容易忽略。常見的問題主要表現(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,而伸縮縫的漏水對梁端和帽梁的損害又非常嚴(yán)重,所以,對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
            目前國內(nèi)尚缺乏系列化的專用橋面防水材料,更沒有嚴(yán)格規(guī)定評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。
            1、天津使用過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)氧樹脂乳液和氯丁膠乳的混和體。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)無雨,否則應(yīng)補(bǔ)涂。目前這種材料耐高溫性能稍差,對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。
            (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φ10mm金屬絲對折無裂紋。施工速度快,lh以后即可放行。目前此種材料還沒有大量地使用,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)
            (1)涂料對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,并且無垃圾、元浮灰、無松散、無漿皮、無污染,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)收水口部位及陰陽角處應(yīng)作特殊處理。
            (5)在防水層沒完全干透之前,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lmm。
            (1)對防水材料必須進(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160℃不流淌的條件。還應(yīng)進(jìn)行外觀檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)異常立即停止使用。
            (2)對基面應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格地檢查驗(yàn)收,不允許有任何不合格的地方。
            (3)施作時(shí)應(yīng)及時(shí)檢查有無空鼓汽泡、脫落、翹邊等現(xiàn)象,以便及時(shí)處理。
            (4)在攤鋪瀝青混和料時(shí),應(yīng)隨時(shí)檢查有無損壞的地方,及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。
            (5)瀝青混凝土施工完成冷卻后,可作行走剎車實(shí)驗(yàn),橋面鋪裝層應(yīng)無脫粘起翹現(xiàn)象。
            (6)重點(diǎn)檢查伸縮縫、收水口部位的質(zhì)量。
            五、伸縮縫部位的防水
            橋梁防水的另一個(gè)重要部位是橋梁伸縮縫,必須達(dá)到牢固、延年、防水的要求。梁端的破壞,帽梁的破壞,主要原因就是伸縮縫漏水造成的,所以必須把伸縮縫的防水設(shè)計(jì)和安裝質(zhì)量當(dāng)作非常重要的問題對待。
            為了處理好橋梁的伸縮縫,世界各國的專家們煞費(fèi)苦心地在研究各種伸縮裝置,盡管伸縮縫裝置在橋梁總造價(jià)中占很少一部分,但損壞以后造成的后果是嚴(yán)重的。天津市的橋梁伸縮縫也是經(jīng)過很多專家不斷研究改進(jìn),大至有以下幾種:軟質(zhì)木板浸瀝青配以瀝青馬蹄脂伸縮縫,鋼板伸縮縫,梳型鋼板伸縮縫,橡膠條伸縮縫,橡膠板伸縮縫,進(jìn)口毛勒伸縮縫,國產(chǎn)仿毛肋伸縮縫等。從調(diào)查情況看來,只有進(jìn)口毛勒伸縮縫,經(jīng)過近十年的使用沒有明顯損壞,能達(dá)到防水作用,近幾年改進(jìn)以后的仿毛勒伸縮縫質(zhì)量也基本達(dá)到了這一要求以外,其他種類都不理想:一是不延年,兩三年后,安裝質(zhì)量不好的當(dāng)年就發(fā)生問題;二是不防水,不但造成橋面鋪裝的損壞,而且造成梁端和帽梁的損壞。
            仿毛勒伸縮縫主要是由異型鋼梁、位移控制系統(tǒng)、橡膠止水帶組成。其特點(diǎn)是受力安全,位移均勻,伸縮自由,行車平穩(wěn),防水性能好。但造價(jià)較高,維修施工工藝較為復(fù)雜,養(yǎng)護(hù)時(shí)間長。該裝置關(guān)鍵是安裝質(zhì)量,與主體結(jié)構(gòu)的鉚固必須牢固,錨固混凝土的質(zhì)量要高,橡膠止水帶的本身質(zhì)量和鑲嵌質(zhì)量都必須保證。
            目前引進(jìn)推廣的彈塑體系無縫式伸縮縫對伸縮量小于scm的縫使用效果很好,造價(jià)低廉,僅是仿毛勒縫的一半左右,行車舒適,又能很好地解決防水問題。尤其是在舊橋改造時(shí),對縫的更換非常方便,可以在不完全斷交的情況下,5小時(shí)左右即可完成。彈塑體伸縮裝置是通過彈塑體混合材料自身特殊的力學(xué)性能來適應(yīng)橋梁伸縮變形。在承受瞬時(shí)荷載和高頻震動(dòng)時(shí)顯示彈性,在低頻緩力的作用下顯示塑性。彈塑體材料是以聚合物改性瀝青為主的混合材料。關(guān)鍵是采用優(yōu)質(zhì)的彈塑體材料,材料本身的配方是保證質(zhì)量的關(guān)鍵,再就是采用的工藝質(zhì)量水平。
            彈塑體材料本身的耐老化性能大大高于普通瀝青混凝土,當(dāng)橋面瀝青鋪裝層進(jìn)行維修的時(shí)候作一下修整就可以了。天津市采用的新加坡彈塑體材料最早的已經(jīng)四年,沒有任何老化的跡象。
            簡支梁的連續(xù)板伸縮縫從設(shè)計(jì)到施工都存在著一些問題,因此在此處很快就出現(xiàn)病害,損壞和漏水,應(yīng)該徹底改變做法。
            六、結(jié)論及建設(shè)
            (1)橋梁必須設(shè)置完善的防水系統(tǒng)。首先是混凝土本身的自防水,保證本身的密實(shí)性和防腐蝕性能。橋面混凝土鋪裝層的質(zhì)量是至關(guān)重要的,平均厚度不能小于10cm,最薄處不能小于8cm,為了減少混凝土的開裂,直在其中加太鋼纖維或聚丙烯纖維,而且對混凝土的配合比設(shè)計(jì)和澆筑質(zhì)量要嚴(yán)加控制。鋼筋網(wǎng)鋼筋直徑不宜小于10mm,間距不能大于150m。目前,天津已經(jīng)生產(chǎn)φ10以下冷軋帶肋鋼及焊接鋼網(wǎng),更適合用作橋面鋼筋網(wǎng)。
            (2)在保證橋面混凝土質(zhì)量的基礎(chǔ)上,還必須設(shè)置防水層,防止水的滲透,伸縮縫必須設(shè)計(jì)選擇防水型的,帽梁頂部,邊梁外側(cè),以及下部結(jié)構(gòu)水位浮動(dòng)部位都應(yīng)該考慮防水問題,防止水從任何地方對混凝土侵害。只有這樣,形成完善的防水系統(tǒng),才能保證橋梁的使用壽命。
            (3)橋面防水涂料的關(guān)鍵是與水泥混凝土及瀝青混和料都有很好的親和性,能牢固地粘結(jié)在一起,并且能夠在瀝青混和料的高溫下,只軟化,不流淌。目前高性能的聚合物改性瀝青防水涂料可以滿足這一要求,可以廣泛采用。
            (4)毛勒、仿毛勒伸縮縫是目前比較理想的伸縮縫,5cm以下小伸縮量,配合著彈塑性伸縮裝置的使用可以解決防水和延年的問題。
            (5)梁端和帽梁頂部建議用普通的防水涂料進(jìn)行處理,防止伸縮縫失效時(shí)漏水腐蝕混凝土。
            (6)下部結(jié)構(gòu)在水位浮動(dòng)部位處,除了要作防腐蝕混凝土外,也要涂防水涂料。
            (7)邊梁的欄桿、地伏混凝土的外側(cè)應(yīng)包住翼板并設(shè)計(jì)滴水槽,防止雨水沿邊梁漫流。
            (8)雨水收水口必須低于水泥混凝土鋪裝的高程,出水管應(yīng)保證不尿檐。