高速公路桥面防水层技术方案分析.docx

精选资料大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要桥面防水层位于桥梁水泥混凝土板与沥青混凝土铺装层之间，它具有防水、保护 水泥混凝土桥主梁和铺装功能，因此要求防水层具有足够的粘结力，使桥面铺装成为 一个整体，发挥铺装的重要保护作用和功能层作用。目前我省高速公路由于防水层的 选择和使用不当暴露出许多问题，如层间粘结力不好，抗剪性能差，致使沥青混凝土 铺装早期破坏，不但影响高速公路通行和运营能力，而且造成经济效益和社会效益的 巨大损失。针对我省现状，本论文从技术上、经济上论证哪种防水层方案更适于高速 公路水泥混凝土桥面防水，指导桥面防水技术的正确使用，更好地发挥桥面防水层和 铺装层的作用，有效解决我省高速公路桥面防水层及铺装早期破损问题。本论文对高速公路桥面防水层技术进行全面调研，并对各种方案进行技术、经济 比较，进行必要的试验，评价不同方案的桥面防水层技术性能，综合比较分析各方案 的优缺点，根据辽宁省的实际情况，推荐出热熔改性沥青洒碎石技术更适合辽宁的高 速公路桥面防水层应用，为省内高速公路桥面防水层技术应用提供借鉴和参考。关键词：桥面；防水层；水泥混凝土；沥青混凝土可修改编辑高速公路桥面防水层技术方案研究Research on The Technological Scheme of Water-proofLayer of The Expressway Bridge Floor Abst ract了he bridge floor water-proof layer is between the bridge concrete slab and the asphalt concrete paving level，it has the waterproof function，protects the cement concrete bridge king post and the paving,moreover the request waterproof layer has the enough cementing power,connects two paving levels，causes the flooring to become a whole，也e display paving important protective function and the function level functionAt present because OUIprovince highway waterproof layer choice and use not，when exposes many questions，if the level the cementing power is not good，anticuts the performance to be bad，the causeasphalt concrete paving early time destroys，not only affects the highway to pass throughwith the operation ability,moreover creates the economic efficiency and the socialefficiency heavy lossIn view of OUr province present situation,does the present paper， which kind of waterproof layer plan in the economy prove to be suitable for the highway cement concrete bridge floor waterproofing technically,the instruction bridge floor waterproofing technology correct use，displays the bridge floor waterproof layer and the paving level function well，effective addressing OUr province highway bridge floor waterproof layer and paving early time breakage questionThe present paper carries on the comprehensive investigation and study to water-proof layer of the expressway bridge floor，the economical comparison to each kind of plan,carries on the essential experiment，the appraisal different plan bridge floor waterproof layer technical performance，the synthesis comparative analysis various plans good and bad points，according to Liaoning Provinces actual situation,recommends thehot melt modifying asphalt to sprinkle the crushed stone technology to suit Liaonings highway bridge floor waterproof layer applicationThe highway bridge floor waterproof layer technology application provides for the province in uses for reference and refersKey Words：Bridge floor；Water-proof layer；Cement concrete；Asphah concreteII独创性说明作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 大连理工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢：也恧。一伊作者签名：增；日期：坦堡：笸：箬大连理工大学专业学位硕士学位论文大连理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使 用规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和 电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编学位论文。储始砬作者签名：立型2导师签名：耸翘殛年上月生日大连理工大学专业学位硕士学位论文1绪论11课题来源自从高速公路水泥混凝土桥面铺装设计上采用沥青混凝土铺装以来，桥面防水层 在我省高速公路上的使用已有近二十年的时间，防水层位于水泥混凝土与沥青混凝土 铺装层之间，一方面要求它具有防水功能，保护水泥混凝土桥主梁和铺装，另一方面要 求防水层具有足够的粘结力，连接两铺装层，使桥面铺装成为一个整体，发挥铺装的重 要保护作用和功能层作用。我省在桥面防水层技术方面应用比较早，而且不同的防水 层技术在我省都有应用，如卷材类、涂膜类、涂料和土工布组合类等。防水层在使用 过程中也暴露出许多问题，如层间粘结力不好，抗剪性能差，致使沥青混凝土铺装早 期破坏，每年需要进行桥面铺装维修的工程很多，不但增加了维修费用，而且影响高速 公路通行和运营能力，造成经济效益和社会效益的巨大损失。这种状况很大程度是由 于防水层的选择和使用不当造成的。省厅领导高度重视防水层技术的应用，早在2001 年9月即立项进行了“桥面铺装技术的研究”，其中研究目标之一为解决水泥混凝土 铺装层与沥青混凝土铺装之间的粘结问题。结合当时我国及省内沥青混凝土铺装技术 的现状，本课题提出一些防水层应用技术方面有益的建议，并选择两种防水层方案即 HUT型和SBS改性沥青进行桥面防水层试验路的铺筑，同时提出了桥面铺装技术尚需 进一步解决的问题和建议。从2004年以来，新建和改扩建工程桥面防水层多采用热 SBS改性沥青洒碎石技术。时隔几年，我省的高速公路建设任务很重，包括新建和维修养护的工程项目。桥 面防水层技术的应用由于设计上的粗略叙述、材料选用上的随意性、施工上的质量监 控缺失使得各种防水层技术表现得都不尽人意。从技术上、经济上论证哪种防水层方案更适于高速公路水泥混凝土桥面防水是十 分必要的，为指导桥面防水技术的正确使用，更好地发挥桥面防水层和铺装层的作用， 有效解决我省高速公路桥面防水层及铺装早期破损问题，2007年，立项开展“高速 公路桥面防水层技术方案研究课题，计划2008年初完成。该课题研究旨在对防水 层技术进行全面调研，并对各种方案进行技术、经济比较，根据辽宁的实际情况，推 荐适合辽宁的高速公路桥面防水层技术方案。12主要研究内容(1)调研国内、省内高速公路桥面防水层技术的使用状况，了解桥面防水层的种类： (2)针对不同技术方案，选择防水层技术性能评价的手段和方法；高速公路桥面防水层技术方案研究(3)对不同技术方案的经济性和适用性进行比较； (4)进行必要的试验，评价不同方案的桥面防水层技术性能； (5)综合比较分析各方案的优缺点； (6)推荐出合理的高速公路桥面防水层技术方案。13课题完成情况概述根据开题计划，我们对桥面防水层技术进行了广泛调研，收集了大量国内外关于 防水层各种方案的技术资料，了解掌握了桥面防水层应用的使用情况和发展趋势，并 对不同方案防水层技术进行了全面的技术经济比较：同时，结合我院现有设备及试验 条件，我们提出了实用可行的桥面防水层性能测试试验方法，并进行了几类防水层性 能的室内试验评价。最后综合分析比较桥面防水层不同技术方案的调研成果及室内试 验结果，推荐出适合我省实际情况的防水层技术方案，形成本论文。大连理工大学专业学位硕士学位论文2桥面防水层技术介绍21桥面防水层的概念桥面防水层是桥梁防水系统的主体部分，而防水系统设置主要目的保护桥梁和桥 面铺装免受水侵害，提高桥梁及桥面铺装的耐久性，延长桥梁、桥面铺装的使用寿命。 一般地，水泥混凝土桥面上加铺一层或两层沥青混凝土，防水层设置在水泥与沥 青混凝土铺装层之间。防水层是一个系统，不是单一的一个层面，通常作法是在水泥 混凝土铺装上先行进行底涂，底涂粘结层的作用是通过渗入和粘附于水泥混凝土以提 高防水层与桥面的粘结力，接着进行防水涂膜或防水卷材的施工，紧接着作一层保护 层，以防止沥青混凝土铺装时对防水层造成的损坏，通常配合防水涂膜技术的使用。然后进行粘结层的洒涂，粘结层可以提高防水层和沥青层之间的粘结力。图1表示了 桥面防水层与桥面铺装结构的层位关系。嚣囊凌鬻崖燃霆蒸簇隧：q一。7，。 r ： 。-r_。： 。-：4图21桥面防水层与桥面铺装结构图Fig21$tracture of waterproof layer and pavement22桥面防水层的分类关于桥面防水层的分类，不同国家分类略有差异，但多数从材料组成方面进行分 类，在此基础上再依据施工方式、适用范围或表面材料的不同进行更细的分类。在我 国交通行业及建材行业从组成材料方面，均对涂料类和卷材类防水材料进行了分类。221交通行业桥面防水材料分类 交通行业只对路桥用水性沥青基防水涂料和路桥用塑性体(hPP)沥青防水卷材进行了规定。交通行业推荐标准路桥用水性沥青基防水涂料(JTT5352004)中：按其采用的化学乳化剂不同分为：氯丁胶乳沥青防水涂料(AE-1)和其它乳化沥青防 水涂料(AE-2)；水性沥青基防水涂料按其适用范围分为：适用于热拌沥青混凝土路 桥面的I型和适用于SMA混凝土路桥面的II型；交通行业标准路桥用塑性体(APP) 沥青防水卷材(JTT5362004)中规定了路桥用塑性体(APP)沥青防水卷材按表3高速公路桥面防水层技术方案研究面材料分为砂面(M)和矿物粒(片)面(S)；按适用范围分为I型(适用于热拌沥 青混凝土路桥面)和II型(适用于沥青玛蹄脂(SMA)混凝土路桥面)，如表21所 不。表2：1交通行业桥面防水材料分类Tab21 Material of bridge waterproof in traffic industry防水材料种类分类标准分类 氯丁胶乳沥青防水涂料(AE一1)化学乳化剂路桥用水性其它乳化沥青防水涂料(AE一2)沥青基防水涂料适用于热拌沥青混凝土路桥面的I型 适用范围适用于SMA混凝土路桥面的II型砂面(M)路桥用塑性体表面材料矿物粒(片)面(S)(APP)沥青防水卷适用于热拌沥青混凝土路桥面的I型材适用范围适用于SMA路桥面的II型222建材行业桥面防水材料分类建材行业标准道桥用防水涂料(JCT 975-2005)中：按材料性质分为道桥用 聚合物改性沥青防水涂料(PB)、道桥用聚氨酯防水涂料(PU)和道桥用聚合物水泥 防水涂料(JS)，PB类防水涂料按性能分为I型和II型；按使用方式分为L型(水 性冷施工)、R型(热熔施工)；建材行业标准道桥用改性沥青防水卷材(JCT 09742005)将道桥用改性沥青防水卷材按施工方式分为自粘施工(Z)、热熔(R)或 热熔胶(J)施工防水卷材；按改性材料的不同分为SBS热塑性弹性体、APP塑性体 改性沥青防水卷材，APP改性沥青防水卷材；按沥青铺装层形式不同分为I型(用于 摊铺式沥青混凝土的铺装的)和II型(用于浇注式沥青混凝土混合料的铺装的)。道 桥用防水卷材以热熔施工防水卷材为主，按下表面材料分为：聚乙烯膜(PE)、细砂 (S)，如表22所示。223桥面防水层分类综述 从交通和建材行业对桥面防水层的分类不难看出从材料组成上主要分为涂膜类和卷材类。对于特大桥，我国研究工作者还提出了了使用稀浆封层或砂粒式热拌沥青混凝土铺筑薄结构层的研究和作法，但这方面的经验不多。概括桥面防水层的分类如 表23所示。4大连理工大学专业学位硕士学位论文表22建材行业桥面防水材料分类一览表Tab22 Kinds of the material ofbridge waterproof防水材料种类分类标准分类道桥用聚合物改性沥青防水涂料(PB)：按性能分为I型和型材料性质不同道桥用聚氨酯防水涂料(PU)道桥用改性沥青道桥用聚合物水泥防水涂料(JS)防水涂料L型(水性冷施工)使用方式不同R型(热熔施工)：按下表面材料分为：聚乙烯膜(PE)、细砂(S) 自粘施工(Z)施工方式不同热熔(R)道桥用改性沥青热熔胶(J)防水卷材SBS热塑性弹性体改性材料的不同APP塑性体改性沥青，按沥青铺装层型式分为I型和型表23桥面防水层技术方案分类一览表Tab23 Technological scheme ofbridge water-proof layer类别黼涂膜类卷材类薄层类聚合物改性沥青类SBS热塑性弹性体(PB)(改性)乳化沥青改性沥青类材料组成聚氨酯类(PU)稀浆封层类APP塑性体聚合物水泥沥青砂类改性沥青类基类(JB)自粘性施工冷施工(L)冷拌冷铺(稀浆封层)施工工艺热熔施工热溶施工(R)热拌热铺(沥青砂)热熔胶施工5高速公路桥面防水层技术方案研究23桥面防水层的特点231、施工条件 桥面防水层上有沥青混凝土铺装层，沥青混凝土铺装前要受运料车辆车轮及摊铺机链条式履带的硌破，同时其施工时要高温摊铺，由此引起压路机对防水层的局部承压硌破力及防水层需具有耐高温的能力。 232、使用条件桥梁是处于动态的工作状态，汽车荷载行驶时除竖向压力及水平制动力、离心力 等作用在桥面上，因此对防水材料要有抗剪切的性能；另外，桥面的车辆荷载是可变 的反复周期性地作用，因此桥面结构的应力、变形、裂缝都是反复周期性地变化着。 荷载的反复作用要求桥面防水层材料要具有一定的抗拉能力。233、层位关系 桥面防水层一般位于水泥铺装及沥青混凝土铺装的刚柔界面之间，要求防水层与水泥和沥青混凝土要具有一定的粘结力。桥面防水层不能直接暴露于外界使用，上面要加铺沥青混凝土铺装层，出现问题具有隐蔽性，且对相邻结构层的使用寿命造成影响。由此可见，桥面防水使用环境荷刻得多。基于上述的特点，对于适用于桥面的防 水材料，必须在满足于建筑材料行业标准的前提下，并适应桥梁的特殊要求。24桥面防水层的主要作用众所周知，水的存在是导致钢筋混凝土桥梁产生冻融破坏、钢筋腐蚀、碱集料 反应、混凝土炭化等破坏最主要的原因。为提高和保证桥梁的耐久性，延长桥梁的使 用寿命就要从根本上切断水的来源，设置防水层是防水效果较好的措施之一。桥面防 水层的作用主要有：241防水作用设置在水泥混凝土铺装层上用来阻止水渗透到混凝土桥面铺装层。 242粘结作用防水层位于水泥混凝土铺装和沥青混凝土铺装层之间起粘结作用，保证沥青混 凝土铺装不与水泥混凝土铺装脱层而影响桥面铺装结构整体功能。6大连理工大学专业学位硕士学位论文243抗剪作用桥梁防水层承受着行驶车辆车轮对最上面的沥青混凝土铺装层传递的由于加 速、减速、弯道、有坡路段的纵向及横向剪切作用，所以防水层还应具有较好的抗剪 切破坏的能力，防止产生层间脱离、滑动。244保护作用保护桥梁免受冻融破坏、钢筋锈蚀，提高桥梁耐久性和使用寿命。高速公路桥面防水层技术方案研究3国内外桥面防水层技术的应用状况桥面一般分为钢桥面和钢筋混凝土桥面两种，我省桥面多为钢筋混凝土桥面， 所以本课题主要针对钢筋混凝土桥面防水层技术方案进行研究。31国外桥面防水层应用情况发达国家公路建设和使用时间比较长，伴随大规模的公路建设，防水层逐步得到 应用。防水系统的概念在六十年代出现，在认识到防水系统对保证桥梁耐久性的重要 意义后，英国于1965年开始强制在混凝土桥面设置防水系统，1970年颁布了道路和 桥梁工作规范(DTTMBE27)，自1971年起，防水材料要满足该规范要求；自1975年 起，防水材料使用之前必须接受一系列检测，并通过BBARB使用资格论证。1986年 以后，防水材料必须满足专门的公路工作规范。美国70年代需要进行维护的桥梁数量极剧增加，对桥梁耐久性越来越重视，对 其研究也越来越深入，出现了提高混凝土桥面耐久性的许多方法。其中在新建桥梁上 采用防水层提高耐久性的方法，其早期破损较少，维修费用也较低。所以1970年美 国国家试验评估计划(NEEP)中NO12项目中支持使用桥面防水层技术。由于当时对 防水材料性能和施工技术研究尚不深入，在70年代中期许多质量参差不齐的产品被 桥面防水材料代理商应用在桥面上，大量廉价的防水涂料开始进入桥梁防水领域，许 多产品没有经过正式测试，且不符合桥面防水要求，再由没有防水施工经验和缺乏相 应技术培训的技工进行施工，而这些工程多半是试验性的，或是为了相关研究，使得 这些工程普遍出现问题。涂膜类防水层技术在美国应用的失败使这项技术在美国的使 用很慎重。1975年，美国国家合作公路研究项目(NCHRPl65)报告中对147种防水 体系进行现场研究，并选出5种使用效果较好的防水体系，进行全面室内试验研究， 以评价防水层保护性能。另外，美国SHRP计划也对防水系统的使用性能和无损检测 技术进行了研究。1995年，美国NCHRP中的综合报告(SYN220)对混凝土桥面防水 层进行了大规模的调查和研究，并重申了桥面防水系统在新建、改建、维修工程中的 重要性。公路建设中忽视桥梁混凝土的耐久性使一些发达国家付出了惨重的代价。正 如美国道桥专家Kolb、Tidd、Humphrey指出的那样： “我们在建设世界上最宏大的 调整公路网的同时，也为在世界交通史上最严重的维修和养护危机奠定了基础。设计 年限为50年或更多年的桥梁，实际上往往在使用1020年即出现严重破坏或需要大规模维修。1972年，OECD对经济组织成员国混凝土桥面防水的研究和实践进行了总结，认8大连理工大学专业学位硕士学位论文为桥面防水具有重要作用。七十年代中后期，丹麦、德国、法国等大多数欧洲国家均 有较简单的桥面防水材料选择标准和防水系统的设计与施工规范，加拿大、美国也有 近半数的州或省制定了相关标准和规范。与美国的情况不同，由于较深入的研究和规 范的应用，大多数欧洲国家特别是英国对桥面防水薄膜技术持肯定态度。长期的工程 实践也证明了桥面防水的重要性，为完善和提高防水系统的性能，新一轮的应用高潮 在许多国家展开。英国运输与道路研究试验室(TRRL)于八十年代末九十年代初开展 了一项庞大和系统的研究计划。至今，许多发达国家仍在进行大量的研究，这一阶段 研究工作的特点是与工程实际紧密结合、目标明确、内容细化且深入。如1996年，英国的THOEGERSEN专门对桥面防水层的气泡问题进行研究；在1998年，Johnson针 对防水层的破坏特征进行了了大量的观测和研究，为修订阿拉斯加州防水施工规范提 供依据；新英格兰的HustonDR于1999年对防水材料及检验等进行深入研究。从桥面防水层技术的发展与应用情况来看，不同国家和地区由于使用经验和技术 的差异，对不同的防水层技术的应用效果和认可程度不同。在美国，由于最初防水涂 膜的失败经验，对此类防水层技术应用不多，至今这种观点没有改变，而卷材类防水 层在美国应用较多。英国等欧洲国家及加拿大桥面防水层技术的应用类型与美国形成 了鲜明的对比，在加拿大，普遍使用热橡胶沥青涂膜作为防水层。在欧洲，树脂基的 涂膜或卷材或沥青基涂膜同样地被普遍应用。国外桥面防水层与桥面铺装整体考虑，使用涂料类防水层或卷材类防水层一般都要在防水层上使用一层保护层，沥青铺装要 作得厚些以保证桥梁和铺装的耐久性。德国混凝土桥面一般使用卷材类防水层，并作 保护层，而且防水层和保护层的上面进行二层浇注式沥青混凝土铺装，以防止雨水渗 到沥青面层及防水层中。英国、瑞典等多数欧洲国家采用涂膜类防水层加保护层的作 法，美国桥面防水则采用卷材上直接加铺更厚的沥青混凝土铺装。32国内桥面防水层技术的研究、应用状况321我国桥面防水层技术的研究状况和水平 桥面防水层技术在我国的应用也经历了从认识到实践不断深入的过程。我国于上世纪八十年代末，上海市政工程设计院在“南浦大桥主桥桥面防水层及技术要求最 早提出桥面防水层问题。1991年，因北京市政工程局总工办会议决定，桥面全部采 用沥青混凝土铺装层，下设防水层，在北京市政工程的立交桥桥面工程中进行了桥面 防水层技术的研究与试验。北京市市政设计研究总院提出：防水层在摊铺、碾压、使 用过程中应具有的两个力学性能指标：1)抗剪力：桥梁与建筑最大的不同点之一， 就是桥面防水层应承受由荷载产生的制动力，这个制动力在防水层上、下表面产生很9高速公路桥面防水层技术方案研究大的剪应力(而这个剪应力应能适应当地的各种温度要求)，如果材料的抗剪强度不 够，防水层就会被剥离；2)抗裂缝能力：桥梁荷载是动荷载，桥面板的裂缝是活动 的，防水层如何才能抵抗这个裂缝。也就是说桥面防水到90年代末在国内工程界己 形成共识。从上世纪末以来，高速公路桥面防水层的研究与应用开始多起来。江苏省高速公 路指挥部委托东南大学交通学院进行桥梁防水材料室内外试验研究与检测课题的专 项研究，并在江苏江阴南互通C匝道桥进行了桥面防水层试验，于1998年8月通过 “高速公路桥面柔性防水层专题试验研究”专家审查会的审查。郑州市曾对机场高速 路高架桥桥面防水进行了充分的研究，并提出作为桥面防水层必需满足的要求：良好 的不透水性能、与桥面板及沥青混凝土面层有足够的粘结力、在碾压面层时防水层应 无破损、良好的耐高温和低温性能、对桥面铺装有广泛的适用性、能抵御桥面裂缝的 影响、施工简便而快捷1999年3月底，交通部公路司在京主持召开了“桥面铺装结 构专题研究会”，会议上指出桥面铺装原则上宜设置防水层，并建议对防水层材料、 技术指标等进行深入研究；2000年，由交通部公路司立项，历时三年，长安大学主 持研究的“水泥混凝土桥面防水系统设计与施工技术的研究；2001年辽宁省交通 厅立项进行“桥面铺装技术的研究，从防水粘结层入手，提出了一些桥面铺装技术 方面建议。2003年，交通部西部项目管理中心委托重庆交通科研设计院进行西部科 技项目“桥面铺装材料与技术研究”，采用3-6mm橡胶沥青砂作桥面防水层，以改 性SMA-IO作桥面铺装。这些研究成果给桥面防水层应用提供了技术上的支持和指导， 但防水层的应用至今仍处于摸索着前进阶段。322我国桥面防水层技术的应用情况 我国桥面防水层技术主要采用卷材类和涂膜类。北京、天津、河北、山东、辽宁、江苏等省在混凝土桥面防水层应用研究已有一段时间，总结了一些桥面防水层技术使用的经验和教训。卷材类因其施工工艺复杂，施工速度慢，占用工期长，所以在我国 桥面防水层方面的应用不太多，卷材类桥面防水层应用主要以北京市政桥面防水工程 为代表。涂膜类桥面防水层以其施工简单、快捷的优点，在我国的应用较多，以河北、 天津为代表。近两年来，国内许多省份的高速公路建设中陆续采用了热改性沥青洒碎 石技术作桥面防水层。北京在使用卷材使用效果不好的状况下，正在尝试一种新的桥 面防水层技术，即涂料纤维同步喷洒技术。下面就介绍这几类桥面防水层技术的使用 情况。(1)卷材桥面防水层技术的应用情况10大连理工大学专业学位硕士学位论文北京市政桥梁工程使用桥面防水层技术经历了三个阶段(如表31所示)：第一阶段：早在20世纪50-60年代，在某些桥梁也曾设置过油毡!沥青类的防水 材料，但限于认识水平、材料质量等因素，效果如何不得而知；到20世纪80年代，道 桥的大规模建设，桥面防水提到日程上来，工程上采用的基本上是卷材和涂料两种材 料，前者有各种建筑防水卷材，后者有阳离子乳化沥青，Cal，等，即防水卷材和防水涂料共用的阶段。第二阶段：是进入20世纪90年代以后，从首都机场高速公路开始，由于APP改 性沥青聚酯防水卷材的出现，鉴于其耐高温、抗老化、抗硌破的优良性能，逐渐为工程 界所接纳，并通过不少的试验研究，为适合桥面使用作了不断的改进，逐渐替代不够完 美的防水涂料，最终它发展成一种独立的路桥专用防水卷材产品系列，进入了一个正 规化使用时期。20世纪90年代至今，路桥专用APP改性沥青聚酯防水卷材已经存在 有10多年的历史，大面积地使用在1992年以后的工程中，如北京三环路27万IIl2，四 环485万I2，五环70，万IIl2等等，至今总共约有近千万平方米的桥梁使用面积，并也 取得了建设、设计、施工、养护单位的一致认可，具有无可争辫的优势，这是桥面防 水卷材十年发展时期。 第三个阶段：是2002年至今，从本世纪初开始，防水卷材在使用中出现了一些问 题，尽管原因甚多，但主要问题是防水层错动、桥面铺装开裂：如2000年5月，机场路 航站楼2号桥拐弯处，桥面沥青铺装出现多道垂直裂缝；2002年8月，西四环复兴路、 紫竹院、丰台高架桥等处局部出现了防水层错动的现象；2003年5月六环路窑平路、 京通路立交桥桥面，出现台阶型形状开裂。工程应用中卷材类防水层出现错动、开裂的分布是有规律的，病害发生部位均是 受剪力作用最重的地方，表现在以下几点：a)错动现象以下坡、转弯及车辆制动区为多，桥梁转弯区及有坡路段超高处由于 卷材反水流方向铺设，水流渗入防水层下面，致使粘结性能降低，在车辆离心力作用下 致使防水层沿混凝土桥面滑动；b)长宽约为lOmX lm左右，横缝宽约5cm，卷材搭接处粘结不牢固，封防水效果j 芝芒：C)伸缩缝附近也有较大横裂缝，卷材在伸缩缝附近粘结不好； d)铺装开裂的位置都在车道外侧(重车道)，超载引起的水平剪切力增大，使该车道防水层及铺装撕拉断裂；高速公路桥面防水层技术方案研究e)一般都发生在高温天气或雨后，一方面说明温度对防水层粘结剪切性能有较大 影响，高温条件下防水层使用性能降低；另一方面说明桥面沥青面层渗水，使水滞留， 动水压力不断作用，减弱防水层的功能。表31北京桥面防水层技术使用状况Tab31 The status ofbridge water-proff layer in Beijing阶段第一阶段第二阶段第三阶段20世纪20世纪90年代时间段506020世纪80年代2002年至今2002年年代防水油毡卷材、涂料共用APP卷材占主体出现桥梁专用防水涂料 技术大规模建设，有一耐高温、抗老化、前期使用防水卷材问题暴露 定的防水效果；抗硌破，成为路期、改进涂料以适应桥梁防水借用建筑防水，未 桥专用防水卷材和铺装的要求，形成初期的标 不重视，考虑交通环境特点：产品，大面积应准和规范。开始通盘考虑设计、使娟效果不涂膜类材料质量差，用：施工、质量检测。效果知：不耐高温和硌破：卷 至此还没有相关材粘结性差，错动、标准和规范两层皮，但耐高温和硌破卷材类桥面防水层使用中剪切破坏的原因表现为以下几方面： a)施工环境：桥面混凝土基面要求严格，如不平整，粗糙，潮湿，影响防水卷材与水泥混凝土基面的粘结；b)卷材贴铺于水泥混凝土基面上往往采用人工喷枪或喷灯烘烤卷材下表面沥青 层，使之熔化后，滚铺和压密，卷材下表面沥青层熔化不均匀，铺贴的卷材底面是条 块状粘贴在水泥基面上，粘结不牢，空鼓多；c)卷材搭接：一般幅宽为lm，长为10m或75m条状，作桥面防水层施工时，先 纵向铺帖一定长度，这个方向存在横向搭接，然后横向一条一条施工，这个方向存在 纵向搭接，横向搭接要求错开一定的距离，以防止纵向薄弱的搭接点在同一横断面上，12大连理工大学专业学位硕士学位论文更易造成错动。搭接处粘结、抗拉伸、抗剪切能力都很弱，在重交通荷载条件下使用， 卷材在搭接处产生错动，从而使防水层上的沥青混凝土铺装开裂、脱落。d)弯道、泄水口周围、伸缩缝附近等封防水处理不严密。 e)施工工艺存在缺陷，粘结不完全：卷材厚度均匀，底面平滑，卷材与水泥混凝土基面之间就存在空鼓，内存空气，使这一层的粘结不能成为面与面的粘结，如果水 泥混凝土基面进行表面浮浆凿除，甚至是点与点的粘结，使界面处的抗剪力降低。粘结好坏是抗剪切的前提，防水卷材很多方面的性能无容置疑，它具有涂膜无法 比拟的抗硌破性能，但在中国桥梁建设中没有起到其应有的作用，关键的原因人工烘 烤熔化的施工工艺使卷材受热不均，不能满贴于水泥混凝土基面上，只达到局部粘结。 另外，国内的桥面防水卷材生产厂家应多借鉴美国、德国同行的经验和作法，如对搭 接处使用压条、锚钉等特殊处理，以减少卷材错动。卷材类桥面防水层技术应用不理想，有施工、设计方面的原因，另外，还没有一 套完善、系统的适合桥面使用的防水卷材标造、设计施工规程。目前，国内卷材类防 水层应用在受到广泛质疑的情况下，如何总结经验、改进加工工艺和施工方法、提高 质量、满足工程要求，这是卷材生产厂家和工程界所共同关注和努力的方向。 (2)涂膜类防水层应用情况八十年代我国开始起步进行高速公路建设，九十年代中期进入建设高潮，各省份 高速公路建设中桥梁建设占有相大的比重，并且因水的影响先后出现了不同程度的桥 梁耐久性及桥面铺装早期水损坏等问题，高速公路桥梁桥面防水层技术逐步得到重 视，各种不同的防水层技术开始在高速公路桥面防水中迅速应用，此阶段主要使用了 涂膜类防水层技术，也使用过卷材类或涂料与款土工布组合型(涂料与聚酯毡：一布 三涂、一布四涂、二布六涂)的桥面防水层技术，但在高速公路上应用较少。涂膜类 桥面防水层技术在高速公路桥面防水上的应用以河北省为例，常见的几种类型及使用 效果，如表32所示。天津市政工程主要采用了各种冷涂膜类防水涂料(见表33)，使用效果也十分 不理想，主要原因涂膜类防水层比较薄，最早使用此类防水层技术时，人们简单地认 为在水泥混凝土板表面形成一层薄膜即可起防水作用，忽略了桥面防水层施工和使用 环境，在进行防水层上的沥青混凝土铺装时运输车辆、摊铺机、热的沥青混凝土中骨 料对薄膜造成的破坏，致使防水层在进行沥青混凝土铺装时防水屏障就已经破坏，所 以开放交通投入使用以后，若上面的沥青铺装层渗下的水就会聚结在防水层这一层 面，车辆通行使夹层与水不断相互冲压，形成“唧筒效应，层间粘结失效，铺装整 体性被破坏，层层分离，层间剪切也不存在，最终导致桥面铺装破损。高速公路桥面防水层技术方案研究本世纪以前主要使用涂膜类防水层，这种防水层技术的主要特点是常温施工，喷 刷均可，现场成型，整体性好，安全无污染。但涂膜类防水层也存在不容忽视的弱点， 成膜薄，厚度不均，容易硌破。涂膜类防水层出现问题的主要原因：所用防水层材料质量和数量：影响防水层质量的一个非常关键的指标为固体含 量，许多桥面防水层施工企业受经济利益驱使，施工时往往不按要求的洒布量进行喷 洒，使得实际成膜的