1. 前言
從過去對鋼筋砼橋梁毋需防護(hù)的錯誤觀念到今天的橋梁工程必須“建管并重”、“建養(yǎng)并重”，做好防水、防腐工程是橋梁界觀念根本轉(zhuǎn)變的一大進(jìn)步。這也是從現(xiàn)實中很多砼橋梁出現(xiàn)各種病害而吸取教訓(xùn)的反思結(jié)果。隨之而來的防水材料事業(yè)的發(fā)展，從無到有，逐漸形成了品種和功能齊全的系列。但用在砼橋面上的防水材料，高品質(zhì)的能夠標(biāo)本兼治的產(chǎn)品，在整體技術(shù)水平上不高，而且有的出質(zhì)量問題也不少，在近期應(yīng)用技術(shù)上能確保其耐久性的科學(xué)檢驗和數(shù)據(jù)，尚很少見到卓有成效的實例可借鑒，基本上還是將用于房建上的有機(jī)防水柔性材料搬用在橋梁防水工程上。由于橋面防水與房建上的防水所處的使用環(huán)境、受荷載大小和動、靜載等條件不同，不能一概而論。所以認(rèn)為那種防水材料能達(dá)到“萬能"的效果的說法和做法是不全面的，有時甚至?xí)碚`導(dǎo)造成隱患的不良后果。防水材料不外乎分為兩大類：即有機(jī)柔性防水材料和無機(jī)剛性防水材料。在比選采用何種防水材料上，必須要因地制宜，因材制宜，不能眉毛胡子一把抓。在砼橋梁的剛性橋上，一般宜用剛性的無機(jī)防水材料為宜，如CCCW材料（水泥基滲透結(jié)晶型防水材料，如XYPEX），它是—種環(huán)保綠色材料，與砼同一屬性，可以整體解決砼橋梁橋面的防水技術(shù)問題，其耐久性可與砼橋梁同壽命。但在橋面的伸縮縫或砼結(jié)構(gòu)的沉降縫處，就不宜采用剛性防水材料，必須采用延展性好的有機(jī)柔性防水材料。特別要指出的是有機(jī)柔性防水材料在房建上已使用很長時間。如防水卷材，高分子防水片材，聚氨酯防水涂料，聚合物水泥復(fù)合的防水涂料（JS），丙烯酸防水涂料，有機(jī)硅乳液和橡膠防水涂料等。這些材料中有的具有含毒性的苯，酚類、二甲苯、甲醛…對環(huán)境會造成影響，有的散發(fā)出強(qiáng)烈刺激性的氣味，會刺激眼睛和呼吸道，會造成肺功能、肝功能、免疫功能失常。所以必須慎用，如果必須采用時，必須有環(huán)保措施，防止危害人的健康。所以在選用時，首先要符合環(huán)保要求的標(biāo)準(zhǔn)，并相應(yīng)立法。那就必然會促使尚在生產(chǎn)具有毒性的有機(jī)柔性防水材料的廠家轉(zhuǎn)型，向環(huán)保產(chǎn)品方向發(fā)展。
2. 橋面防水的主要目的是什么?
眾所周知，混凝土結(jié)構(gòu)是多孔性物體，一般其內(nèi)部空隙率在8％~10％。而密實度反映單位體積中固體物質(zhì)的填充程度，它和強(qiáng)度、抗凍性、耐久性、傳聲、傳熱特點有關(guān)。高的密實度可達(dá)到90％以上。最低的只75％。對密實度可以用容重，吸水率及抗?jié)B性試驗幾個因素來衡量。而抗?jié)B試驗?zāi)茌^全面地反映混凝土密實度的性能。
20世紀(jì)50年代修建的武漢長江大橋的公路梁和橋面板都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，經(jīng)過50年的運行后在一次大修時，鑿開混凝土發(fā)現(xiàn)原來的鋼筋根本沒有銹蝕，如新鋼筋一樣，其表面粘結(jié)著的水泥漿還非常的牢固；又如九江長江大橋的40米跨度無渣無枕鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力箱形梁，迄今也將近40年了，未更換過一片梁。這反映了當(dāng)時混凝土結(jié)構(gòu)施工中的工藝流程：材料級配-拌合-運送-澆注-入模-振搗-養(yǎng)護(hù)-拆模-漲拉-受力前的安裝就位，工地鏈接和內(nèi)力調(diào)整等各個工序都有著嚴(yán)格周密的操作規(guī)定得以認(rèn)真執(zhí)行，使砼密實度得到充分的保證而起到自身防水的功用。而今所使用的混凝土的標(biāo)號都提高了，卻經(jīng)常出現(xiàn)裂縫、蜂窩、麻面甚至孔洞的質(zhì)量缺陷。密實度得不到保證，必然會受到外界水、氧氣、二氧化碳、酸雨的侵入，與混凝土中的氫氧化鈣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)作用產(chǎn)生碳酸鈣，而使砼發(fā)生碳化。引起進(jìn)一步收縮，若保護(hù)層遭到破壞，必會危害鋼筋的鈍化膜受到破壞而致銹蝕。鋼筋銹蝕后的體積增大產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，進(jìn)一步造成混凝土的裂縫擴(kuò)大甚至呈塊狀碎裂。而橋面防水的主要目的現(xiàn)在的認(rèn)識僅僅就是防止水和大氣中有害物質(zhì)浸入到砼內(nèi)。所以現(xiàn)在防水層的材料應(yīng)運而生，但迄今尚未真正找到標(biāo)本兼治的橋面防水技術(shù)的措施和范例。本文在前言中已述及，當(dāng)前的橋面防水技術(shù)，仍停留在將房建中的防水層所用的有機(jī)柔性材料，搬用在橋面防水工程中。是暫時解決了治標(biāo)的問題。橋面防水固然可通過迄今常用的卷材或有機(jī)材料的涂層來保護(hù)，往往使人們高估了立竿見影的效果，但這僅僅是起到如“穿雨衣”的物理保護(hù)作用，而忽略了其自身的耐久性，也難以解決砼結(jié)構(gòu)內(nèi)存在的缺陷的問題。何況這些防水材料與砼本身不是同一屬性，膨脹系數(shù)不同，易老化，且無法增加砼的密實度和抗?jié)B能力。解決不了標(biāo)本兼治的難題。當(dāng)然迄今這些材料發(fā)展很快，而且在其他工程的防水中起到了一定作用，但還是處于起步階段。若將其作為用于橋面防水技術(shù)是并不相宜的，經(jīng)了解有的橋面設(shè)置的防水層出現(xiàn)了不少問題。如其在橋面和鋪裝層之間的粘結(jié)強(qiáng)度不足出現(xiàn)了鋪裝層的破壞；有的形成了“兩張皮”…等。筆者認(rèn)為橋面防水技術(shù)的主要目的不僅僅是解決外界有害物質(zhì)對橋面混凝土的侵害，更要引起重視的是砼梁體結(jié)構(gòu)是剛性的受力結(jié)構(gòu)，受外界的各種動載的沖擊影響很大，尤其發(fā)生不可預(yù)見的地震、船撞橋的外力時，萬一出現(xiàn)了裂縫，應(yīng)能及時發(fā)現(xiàn)和處理。如果用有機(jī)的柔性材料涂蓋在其表面，由于其存在延展性，如聚脲等材料達(dá)到300％，就會掩蓋砼表面的裂縫而被忽視隱患，應(yīng)當(dāng)引起有關(guān)部門的重視所以看來橋面防水技術(shù)根本之道首先要解決提高梁基體自身的防水功能外，必須因地制宜，因材制宜。按照物以類聚的規(guī)律選擇標(biāo)本兼治的防水材料來做好橋面防水技術(shù)工作。
3. 橋面防水技術(shù)采用防水材料的探討
前面已述及橋面防水的根本目的是要保護(hù)梁體不受侵害，但同時也要保證橋面的鋪裝層與橋面粘結(jié)牢固的問題，使橋面鋪裝層得以經(jīng)久耐用。所以在橋面鋪裝的砼澆筑前，必須徹底清洗梁板頂面的施工雜物，最好用高壓水槍沖洗掉一切浮渣，油污，能見到梁板頂面的粗骨料。然后對梁體進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)病害時找出原因先行維修處理。尤其對梁板面的裂縫成因必須查明，加以封堵。否則水滲入后就會造成鋼筋銹蝕的惡果。根據(jù)上海蘭德公路設(shè)計院的經(jīng)驗介紹，對于小于0.25mm的封縫措施，以前大多采用水泥砂漿，環(huán)氧砂漿表面涂刷，這種方法雖然達(dá)到表面封閉的效果，但裂縫內(nèi)的水分，無法排除，所以引進(jìn)了加拿大的賽柏斯（XYPEX）防水涂料，其耐水壓力，滲透深度、裂縫自愈修護(hù)能力、力學(xué)強(qiáng)度治標(biāo)均足以滿足封縫要求，近年在上海郊區(qū)公路橋梁應(yīng)用頗多，效果很好。
橋面鋪裝層為鋼筋砼薄層結(jié)構(gòu)，一般厚度僅為8~10cm，最多為12cm；在主要車道的梁板頂面適當(dāng)設(shè)計錨固筋，并把橋面鋪裝層鋼筋網(wǎng)由通設(shè)一層增為兩層，與錨固鋼筋焊接固定，盡可能消除汽車荷載下層間剪力。以達(dá)到鋼筋砼鋪裝層與梁板整體受力，防止疲勞裂縫的產(chǎn)生。由于橋面鋪裝層直接承受行車荷載的面積大，還須承受面層瀝青砼面上雨雪水滲水的侵入作用。在兩層間設(shè)置的防水層所選用的防水材料，必須慎之又慎。如果用有機(jī)的柔性防水材料涂刷在鋼筋砼鋪裝面上，必須要求其表面有一定的平整度，便于達(dá)到密粘粘結(jié)強(qiáng)度，同時也要求與瀝青砼面層結(jié)合牢固。否則瀝青砼在高溫季節(jié)會出現(xiàn)推移現(xiàn)象致使防水層破裂而失效。如果防水涂層涂刷得太厚，與鋪裝層黏貼不牢，在行車荷載反復(fù)作用下，主行車道往往會出現(xiàn)大面積環(huán)形推移。所以用有機(jī)柔性防水涂料用在剛性的且經(jīng)常受到外力沖擊的鋼筋砼結(jié)構(gòu)上，是難以收到耐久性的效果的。如果梁頂板沒有質(zhì)量問題，我們只要抓住鋼筋砼鋪裝層強(qiáng)度和防水能力就解決既治標(biāo)又治本的難題了。我們在富春江大橋，2005年對該橋拓寬改造時對原舊橋橋面的防水就是采用了XYPEX剛性無機(jī)特種防水材料中的摻合劑和濃縮劑，將摻合劑摻和在橋面鋪裝層砼中，用量為砼水泥用量的2％，在澆筑完畢后又在其表面再涂刷一層XYPEX濃縮劑，保證了鋪裝層的足夠強(qiáng)度和防水效果的耐久性，達(dá)到了雙保險防水效果；而當(dāng)時道路拓寬新建的橋卻沒有采取此工藝，運營6年后，舊橋比新橋具有更好的橋面防水能力。見圖片一。這是—個較典型的橋面防水收效較好的實例。
筆者之所以推薦XYPEX這種混凝土結(jié)構(gòu)中特種輔助材料，是因為在杭州鐵路分局長牛線上的第11號橋，原是上世紀(jì)50年代修建的“∏"形橋梁。由于原來的砼標(biāo)號較低，原有的裂縫依舊故我存在著。后來經(jīng)北京城建設(shè)計研究院和杭州鐵路分局、北京城榮防水材料有限公司通力合作，于1997年立項，是年11月將擬報廢換梁的橋采用XYPEX進(jìn)行修補(bǔ)試驗。其成果于1998年5月通過專家鑒定。經(jīng)過13年認(rèn)真的觀察，橋梁情況良好，由此證明該橋梁用于補(bǔ)強(qiáng)，橋面防水和自我修復(fù)能力都是卓有成效的。在反復(fù)動載的沖擊下，抗疲勞性能也是良好的。見圖片二。
所以鋼筋砼橋面的防水技術(shù)，看來主要抓住治好橋面鋼筋砼的鋪裝層這個“牛鼻子"，基本上就解決了橋面防水技術(shù)這個難題。在鋪設(shè)瀝青砼面層前，要將鋪裝層表面的浮漿層清除，中間也不必設(shè)置有機(jī)防水材料這一層防水層了?；w不壞，表面的瀝青砼面層經(jīng)過若干年的磨損，只要修補(bǔ)或剔除重鋪面層，工作就容易多了。
但是剛性的無機(jī)防水材料與柔性的有機(jī)防水材料，在防水對象上的不同，也各有利弊，應(yīng)各歸其所。CCCW材料用于受力較大的混凝土梁柱結(jié)構(gòu)上比較對路，能解決標(biāo)本兼治的問題。對解決結(jié)構(gòu)的耐久性、增加其密實度因而同時增加其抗壓強(qiáng)度也是極為有利的。但在橋梁的伸縮縫和沉降縫的防水工程中，就宜采用有機(jī)的柔性的防水材料。利用它的延展性強(qiáng)的特點，來達(dá)到防水效果。如果有機(jī)的防水材料能達(dá)到無毒，防火，施工方便的效果，前景也是很廣闊的。2l世紀(jì)以來，各類先進(jìn)的防水材料都將獲得不同程度的發(fā)展。但在橋面防水工程中。那種治標(biāo)不治本的材料，必須慎用。隨著各類防水材料產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，在使用的對象上必將相互滲透或互為補(bǔ)充，勢必會導(dǎo)致橋面防水技術(shù)進(jìn)一步得到提高而更加可靠。
《第二十屆全國橋梁學(xué)術(shù)會議論文集》2012年
