桥面防水结构体系的 性能要求 —、－、 —募 评价（指标） — 。— 。 ＼ 、 刘 俊，李忠林 （重庆交通大学土木建筑学院，重庆４０００７４） 摘要：引入桥面防水结构体系这一整体性概念。对其性能要求展开相关研究，总结归纳出桥面防水体系的评价指标，可 为今后桥面防水工程以及相关工程的施工、验收提供技术支持。 关键词：桥面铺装；防水；性能要求；评价指标 中图分类号：Ｕ４４３．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—４７８６（２０１０）０８—００２２—０４ ＤＯＩ：１０．３８６９￣．ｉｓｓｎ．１００２—４７８６．２０１０．０８．０４３ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ｔａｒｇｅｔｓ ｏｆ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｂｒｉｄｇｅ Ｆｌｏｏｒ Ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ＬＩＵ Ｊｕｎ．ＬＩ Ｚｈｏｎｇ—ｌｉ“ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００７４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｂｒｉｎｇｓ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ａ ｂｒｉｄｇｅ ｄｅｃｋ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｓ ａｎ ｉｎｔｅｇｒａｌ ｃｏｎｃｅｐｔ，ｔｈｅｎ ｃａｒｒｉｅｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｏ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｆｌｏｏｒ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ，ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｔａｒｇｅｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｆｌｏｏｒ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｕｐｐｏｒｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｆｌｏｏｒ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｉｎｇ ｐｒｏｊｅｅｔ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｐｒｏｊｅｅｔ ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｒｉｄｇｅ ｄｅｃｋ ｓｕｒｆａｃｉｎｇ；ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｉｎｇ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ；ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｔａｒｇｅｔ ０ 引言 装层 在水泥混凝土桥面设置防水层可以将混凝土桥 面与桥面铺装联接在一起，共同保护桥梁结构，使 混凝土桥面板与上部铺装层联接成一个整体结构。 然而仅仅依靠一种单一的防水结构层是无法达到真 正的防水以及保护桥梁结构的目的。因此，在桥面 铺装设计中，需要将桥面铺装面层、水泥混凝土桥 水层（粘结 ＋基层） 系 图１ 桥面防水结构体系组成图 ｌ 桥面防水结构体系的性能要求 １．１ 桥面铺装面层的性能要求 面板、桥面排水系统以及桥面伸缩缝组成的防水体 系作为一个整体进行研究，桥面防水结构体系见图 １。本文将着重阐述桥面防水结构体系（主要为桥 面铺装层、桥面防水粘结层）的性能要求，并在此 基础上总结归纳桥面防水体系的评价指标。 桥面铺装面层材料的选择。除了要考虑铺装材 料应满足抗变形及其他路用性能要求外，还应考虑 铺装材料是否具有良好的层间粘结性。具体要求如 下：ａ）优良的高温稳定性、低温抗裂性：ｂ）较高的 强度；ｅ）较好的耐久性；ｄ）优良的抗变形能力；ｅ） 良好的防水渗透性能；ｆ）铺装层还须与防水粘结层 Ｔ＝ Ｆ・ｓｉｎｔ￣ 具有良好的粘结性能；ｇ）施工简单、方便、速度 其中，Ｆ为试件受剪切面积。经试验研究，剪 快。 切角度Ｏ／取４５。较符合桥面铺装的实际受力情况，试 １．２ 桥面防水粘结层的性能要求 件剪切截面积为５０ｃｍ 。 由于桥面防水结构的特殊性，大量的室内、外 试验表明．理想的桥面防水材料须具有以下性能： ａ）具有优良的耐高温性能，沥青混凝土混合料 的拌和温度一般控制在１６０￣Ｃ １８Ｏ℃，其摊铺温度 一般在１６００１２左右．因此要求防水材料必须满足摊 铺沥青混合料的高温要求，在高温环境下不熔化， 并保持体膜完好，同时不因高温而改变其材料的原 有特性； ｂ）具有不透水性和不被砂面硌破的性能，桥面 的防水材料在使用功能上必须具有较强的抗硌破、 抗刺穿和抗碾压性能。其施工早期必须承受施工设 图２ 试件抗剪切强度试验示意图 备的裸碾及粒料的戳刺，开放交通后还得承受行车 防水层与调平层间的抗剪强度应达到表１所示 的反复碾压和动水压力： 的控制值，才能满足铺装结构的行车要求。 ｃ）必须具有良好的低温柔性及低温抗裂性能， 表１ 防水粘结层与调平层间的抗剪强度 可有效地遏制低温环境下桥面微裂缝的产生： 调平层表面温度（ｏＣ） ２０ ３０ ４０ ５０ ｄ）与混凝土的粘结强度高，能保证在摊铺沥青 混凝土时，防水层不会发生位移分层情况： 涂料防水层与调平层间的抗剪强度（ＭＰａ） Ｏ＿３ Ｏ．２５ ０．２ Ｏ．１５ ｅ）具有纵横向抗拉强度，延伸率大，能起到延 此外．沥青混凝土摊铺后现场钻孔取芯防水层 缓或阻止反射裂缝上升的作用： 抗剪强度应达到表２中的控制值。 ｆ）具有良好的耐化学性能，耐软水、抗冻融以 表２ 沥青摊铺后现场钻孔取芯层间抗剪强度值 及耐酸碱腐蚀： 温度（℃） １０ ２０ ３０ ４０ ５０ ｇ）耐老化及抗疲劳性能好，在规定的时限内应 能保持正常工作： 剪切强度（ＭＰａ） ２．Ｏ ０．５０ ０＿３０ Ｏ－２Ｏ ０．１５ ｈ）施工方便、容易控制。 ２．１．２ 粘结强度 ２ 桥面防水结构体系的评价（指标） 可以通过现场拉拔试验测得层间界面的粘结强 结合桥面铺装防水结构体系的性能要求，主要 度，拉伸时的速率采用１０ｍｍ／ｍｉｎ。试验仪器为便 从以下几个方面对其各项性能进行评价。 携式拉拔仪，精度为０．０１ｋＮ，示意图见图３。 ２．１ 力学性能评价 具体步骤如下： ２．１．１ 剪切强度 ａ）测区粘结拉伸头３个，间距大于４００ｍｍ； 对于沥青混合料与混凝土板之间的剪切强度， ｂ）待达到粘结强度后，将被测层（基层处理剂、 采用压剪的方法（见图２）来测定与评价，压剪试验 卷材或涂料）沿拉伸头切开； 的加载速率采用１０ｍｍ／ｍｉｎ，且拉伸时无明显振动 ｃ）将拉伸头与拉拔仪连接； 与偏心。 ｄ）量测粘结层温度： 如图２所示．试件的着力面与加载方向呈一定 ｅ）匀速拉拔，记录粘结破坏时的荷载及破坏位 角度 。当对试件加载Ｐ时，试件受剪切面上的切 置，当破坏位置发生在拉伸头与被测层之间时，应 向力Ｑ为： 判定该试验数据无效．每测区３组试验应保证有２组 Ｑ＝Ｐ・ｓｉｎｃｔ 试验数据有效，取低值为该测区粘接强度值； 则剪切面上的剪应力 为： ｆ）粘结强度按下式计算： ａ＝ ＩＡ ｌ旱４ｌ／ｉａ ｒ式中：ｃｒ＿一粘结强度，单位：ＭＰａ： 卜破坏荷载，单位：Ｎ； Ａ——试件粘结面积，单位：ｍｍｚ； ｇ）检测完成后应对检测部位进行修补。 拉拔力 半画倒 ／ 侧面例 图４ 抗流淌性能试验示意图 ２．２．２ 低温柔性 试验主要测试桥面防水粘结材料在低温下的抗 裂和柔韧性能。依据西南地区的气候条件，试验温 度为０℃。可按照材料供应商给出的防水材料标准 ａ）防水粘结层与混凝土板之间的粘结强度测试 拉拔力 用量在薄铝片上成型粘结层薄膜．并在标准条件下 养护。然后进行低温（０ｃｌＣ）下沿直径为２０ｒａｍ的圆筒 弯曲９０。的试验，５ｓ内完成，见图５。观察防水粘结 层薄膜的裂纹状况，以此作为评价桥面防水结构体 系防水粘结层材料低温柔韧性能的重要指标。 单位为毫米 ｌｏｏ ｂ）混合料与混凝土板层之间的粘结强度测试 图３ 粘结强度试验方法示意图 图５ 低温弯曲试验不意图 最终，涂料防水层与调平层间的直接粘结强度 ２．３ 密水及透水性能评价 应达到表３所示的控制值。 表３ 防水粘结层与调平层间的粘结强度 调平层表面温度（。Ｃ） ２０ ３０ ４０ ５０ 参考《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》 （ＪＴＧ Ｅ３０—２００５）中《水泥混凝土抗渗性试验方法》 （Ｔ０５６８），对水泥混凝土桥梁的桥面防水结构体系 进行评价。 ２－３．１ 适用范围 涂料防水层与调平层问的粘结强度（ＭＰａ） Ｏ．４ ０＿３ ０．２５ ０．２ 沥青混凝土摊铺后现场钻孔取芯防水层粘结强 度应达到表４中的控制值。 表４ 沥青摊铺后现场钻孔取芯层间粘结强度 温度（℃） 粘结强度（ＭＰａ） １０ ２０ ３０ ４０ ５０ 本方法适用于检测防水材料的渗透性以及防水 性能。 ２．３．２ 试验设备 试验设备主要有： ０．４０ ０．３５ Ｏ．３０ Ｏ．１０ ０．０５ ａ）水泥混凝土渗透仪，见下页图６； ｂ）成型试件：上口直径１７５ｍｍ、下口直径 ２．２ 温度稳定性能评价 １８５ｍｍ、高１５０ｍｍ的锥形台。或高均为１５０ｍｍ的圆 柱体： ｃ）其他：螺旋加压器、密封材料等。 ２．３．３ 试验过程 试验步骤如下： ａ）按试验要求，成型４ｃｍ高的水泥混凝土，待 ２．２．１ 高温稳定性 该试验主要测试防水材料的高温抗流淌性．评 价其高温稳定性能。将已经拌和好的防水层混合料 置于黄铜模框中（试件一、二）抹平，待其冷却后． 再以９０。倾斜角放人５０℃烘箱中，保温５ｈ，记录混 合料流淌出刻度线的长度，此长度即为高稳定性的 评价指标。试验模具如图４所示。 其养护达到设计强度，将其烘干； ｂ）将试件一侧界面预先拉毛或刻痕处理后，喷 涂防水材料； ■■ Ｃ）将制作好的试样装入测试圆柱形试模中，可 用石蜡或沥青作为密封材料，将试件与试模间接缝 完全密封．将其装上水泥混凝土渗透仪，加紧底座 螺丝： ｄ）开始试验时水压为０．５ＭＰａ，每隔２ｈ水压增加 ０．１ＭＰａ，并随时观测试件表面渗水情况，若水从试 件周边渗出，说明密封不好，应重新密封； ｅ）当水压增加至超过界面未喷涂防水材料水压 ０．５ＭＰａ时，即停止加压，并保持稳定状态，开始计 时，记录试件表面开始渗水后水压持续的时间，至 圈７ 全制动环境试验箱 同组试件都渗水，试验结束。 经过酸雾作用后，从外观（气泡、脱层等）来评 价桥面防水结构体系材料的封水效果和防腐性能， 再通过测试试件界面的粘结强度，来评价酸雾对防 水材料性能的影响 ３ 结语 首先，本文引入了桥面防水结构体系这一整体 性概念。即由桥面铺装面层、桥面防水层、桥面排 水系统和桥面伸缩缝组成的一个统一体系。 其次，本文对桥面防水结构体系的性能要求展 开相关研究，着重阐述了桥面铺装层、桥面防水粘图６ 渗透仪 结层的性能要求，并提出了相关的性能指标要求。 最后，本文结合桥面铺装防水结构体系的性能 ２．３．４ 以试件的稳定水压力持续的时间作为桥面 要求，主要从力学性能（剪切强度、粘结强度）、温 防水结构体系性能的评价指标。 度稳定性能（高温稳定性、低温柔性）、密水及透水 ２．４ 耐腐蚀性能评价 性能、耐腐蚀性能四个方面，总结归纳出了桥面防 以国家标准ＧＢ／Ｔ１０１２５—１９９７（人造气氛腐蚀试 水体系的评价指标．可为今后桥面防水工程以及相 验）为基础，参考德国工业标准ＤＩＮ５００１８（模拟酸 关工程的施工、验收提供技术支持。 雨喷雾试验）及美国试验与材料学会（ＡＳＴＭ）出版的 参考文献 ＡＳＴＭ—Ｇ８７标准，结合桥面铺装防水结构体系的使 『１］邓学钧，黄晓明．路面设计原理与方法［Ｍ］．２版． 用条件，提出耐腐蚀性能的评价方法。 北京：人民交通出版社，２００７． 试验环境箱见图７。该全制动酸雨环境试验机 ［２】森永教夫．日本铺装技术答疑［Ｍ】．北京：人民交 可以通过一定的气压将试验溶液均匀地喷涂在一个 通出版社。２００６． 密封的试验箱里，并使得试件能在一定温度下，处 ｆ ３１ Ｈａｒａｍｉｓ Ｊ Ｅ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ 于一个酸性环境中。通过观察试件表面的状况，可 ｗａｔｅｒｔｉｇｈｔｎｅｓｓ ｏｆ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｃ０ｎｃｒｅｔｅｗｅａｒｉｎｇ 以评价（检验）桥面防水结构体系的防腐性能。 ｓｕｒｆａｃｅｓ ｆｏｒ ｔｉｍｂｅｒ ｂｒｉｄｇｅ ｄｅｃｋｓ［Ｍ］．Ｖｉｒｇｉｎｉａ：Ｖｉｒｇｉｎｉａ 试验温度为３５℃±２℃，试验溶剂采用蒸馏水， Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ａｎｄ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，１９９７． 导电性不得大于２ｍｓ／ｍ。溶剂可采用ＳＯ 气体，所产 ［４］ＪＴＪ ０２１—８９，公路桥涵设计通用规范【Ｓ】． 生酸雾溶液的ｐＨ值为５．５～６．０（２３℃±２℃），试件在 ［５］ＪｒｒＪ ０１４—９７，公路沥青路面设计规范［Ｓ】． 此试验条件下养护１４ｄ。酸雾的喷洒量可以通过调 整气压来控制，保证箱内８０ｃｍｚ捕捉器在经过１６ｈ时 作者简介：刘俊（１９８５一），男，硕士研究生，研究方向为路 间后所收集到的喷雾液量（平均值）达到１．５ｍＬ／ｈ＿＋ 基路面工程。 ０．５ｍＬ／ｈ 收稿日期：２００９一ｌ１一ｌ０ ｝ ｌ Ｉ Ｉ—＿＿Ｊ Ｉ２５ Ｉｆ Ｉｌ Ｉ Ｉ