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二级建造工程师:桥面防水结构施工探索

2010-10-19 来源:互联网 
读书人建筑频道exam8.com/gongcheng当前我国高速公路的建设正如火如荼地进行,国家“7918”路网规划的主干线就有8.5万km,加上各省规划的连接线和城市快速路,总里程超过10万km,高速公路将成为我国经济建设的主动脉,其通
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  当前我国高速公路的建设正如火如荼地进行,国家“7918”路网规划的主干线就有8.5万km,加上各省规划的连接线和城市快速路,总里程超过10万km,高速公路将成为我国经济建设的主动脉,其通畅、安全也将直接关系到国计民生。在已建成的高速公路中,有不少桥面过早地出现了破损,影响到行车安全。高速公路桥梁的设计年限较长,一般为50年,有些甚至要求100年以上,因此桥梁的耐久性极为重要,而桥面防水结构的优劣则是决定桥梁上部构造耐久性的关键。

  1 桥面防水结构长期存在的问题及改善的紧迫性

  1.1 桥面防水结构的定义范围

  桥面防水结构以前一般仅指桥面水泥混凝土铺装层,现在还在水泥混凝土铺装层与沥青混凝土铺装之间设置了防水层,同时随着对改性沥青材料的研究,沥青混凝土铺装层也将被列入到桥面防水结构的范畴。

  1.2 长期以来人们对桥面防水结构的忽视

  长期以来,无论是设计人员还是施工人员,对桥面防水结构一直没有给予足够的重视,一般都只将其视为附属构造,设计者没有对其使用情况进行跟踪研究,施工者也不重视混凝土抗渗性能的要求。

  1.3 桥面防水结构缺陷引起的破坏

  混凝土桥面渗水会腐蚀钢筋、降低混凝土强度、缩短结构的使用寿命。由于我国前期建设的桥梁大多桥面防水结构有缺陷,再加上交通量的增长和超载交通的影响,造成了现在很多桥梁过早地出现了大的病害,甚至有些桥梁遭到破坏,成为危桥。

  1.4 改善桥面防水结构设计与施工的紧迫性

  桥面病害的大量出现,给公路的行车安全带来了极大的隐患,同时也极大地增加了桥梁的养护工作量,给国家带来了经济损失。改善新建桥梁桥面防水结构的设计与施工已成为刻不容缓的事情。

  2 自然环境中的水对混凝土结构的不利影响

  2.1 干湿交替对混凝土结构的破坏作用

  一般来说,水泥混凝土材料是耐水材料,在潮湿环境或水中能保持强度和稳定性,潮湿条件也是水泥混凝土材料早期强度形成和发展不可缺少的条件。但是长期处于潮湿条件下,尤其在干湿交替循环状态下,混凝土的耐久性问题是不容乐观的。很多桥梁墩台,在水位浮动的部位首先被破坏就是证明。

  2.2 碱- 骨料反应对混凝土结构的破坏作用

  混凝土碱-骨料反应是指来自水泥、外加剂和环境中的碱金属离子与砂石等集料中的活性组分发生化学反应,在水泥砂浆与石子的界面处生成白色凝胶物质,这种物质在潮湿环境中吸水膨胀,从而造成混凝土结构从内部开始胀裂,甚至破坏,具体表现为混凝土表面龟裂、突出、酥松,然后剥离。

  2.3 盐腐蚀对混凝土结构的破坏作用

  沿海地带的空气中和雨水中都含有一定的氯盐成分,有些寒冷地区在冬季为消除桥面上的冰冻和积雪而喷洒盐水,这些盐水通过防水结构不好的桥面渗入到混凝土的缝隙里,不光会引起碱- 骨料反应,还会引起盐腐蚀,加速结构的破坏。

  2.4 冻融作用对混凝土结构的破坏作用

  在寒冷地区,冬季渗入到混凝土中的水结冰、融化,反复进行,将混凝土的裂缝不断扩大,对结构起慢性破坏作用,同时也加剧了碱- 骨料反应和盐腐蚀的破坏作用。

  3 桥面裂缝产生的原因

  3.1 早期塑性裂缝

  水泥混凝土在塑性期或硬化初期会因为水分蒸发造成塑性开裂。一般而言,桥面混凝土的厚度小,和空气的接触面积大,产生塑性开裂的几率也大。加强桥面混凝土施工中的质量管理和早期养护虽然可以减少开裂,但难以完全消除。塑性开裂虽然是表面裂缝,但在以后的使用过程中,会在车辆荷载的反复冲击下逐渐扩展。

  3.2 铰缝部位的裂缝

  预制梁桥的铰缝受力复杂,是混凝土结构最薄弱的部位,尤其是近年来重载交通形成、过载车辆增多,都使得铰缝部位的混凝土过早地产生了裂缝。

  3.3 施工缝处的裂缝

  在桥面混凝土施工时,不可避免地有施工缝,如铺装层的分块施工、箱梁入孔的封堵、伸缩缝和泄水孔等部位预留槽口的填塞,这些部位混凝土结合较弱,在车辆荷载的反复冲击下易形成裂缝使水渗入。

  以上这些裂缝的产生,不能避免,只能尽量减少,因此在水泥混凝土铺装层和沥青混凝土铺装层之间设置桥面防水层必不可少。

  4 桥面防水结构的设计与施工要点

  4.1 水泥混凝土铺装层

  裂缝的存在使水泥混凝土铺装层不能独立承担桥面防水的重任,但通过以下手段提高其抗裂性能、保持强度还是很有必要的:

  ⑴ 优化配合比设计,提高混凝土的密实度,保证抗渗性能。

  ⑵ 经常检测新拌混凝土的坍落度,控制拌和用水量。

  ⑶ 掺入纤维,提高混凝土的抗裂性能。

  ⑷ 保证钢筋网的施工质量,提高结构的受力性能。

  ⑸ 保证与梁板的粘结效果,做到共同受力。

  4.2 桥面防水层

  4.2.1 防水层的性能要求

  防水层不但本身要起到防水作用,而且要求其与水泥混凝土和沥青混凝土都有很好的亲和性,附着力好,与下面的水泥混凝土和上面的沥青混合料都能牢固地粘结,否则就会成为一个层间抗剪力很低的夹层,将导致桥面沥青混凝土出现壅包、滑移,直至松散、破坏,并且要求在沥青混合料的高温下只软化、不流淌。

  4.2.2 防水层的种类

  防水层的主要类型有防水涂料和防水卷材,高速公路重型交通一般使用前者,其粘结性能较好。市面上常见的有FTY-1和HUT-1型专用桥面防水涂料、聚氨酯弹性防水涂料、环氧胶乳防水涂料、阳离子氯丁胶乳沥青防水涂料、聚合物沥青桥面防水涂料、PC橡胶防水卷材防水层。

  4.2.3 防水涂料的施工要点

  ⑴ 先将混凝土铺装层表面清理、冲洗,做到表面平整、干燥。

  ⑵ 施工涂料的基本要求是“牢、薄、透、匀”。

  ⑶ 乳液性质的防水涂料,高温天气应避开中午施工,以避免形成气泡,一旦形成气泡,立即进行处理,赶平后不影响粘结力。

  ⑷ 阴阳角、泄水孔及伸缩缝等部位应做特殊处理。

  ⑸ 在防水层没完全干透之前,禁止行人车辆通行。在摊铺沥青混合料时,应及时检查被损坏的部位并立即修补。

  ⑹ 沥青混凝土施工完成冷却后,可做行走刹车试验,检查桥面铺装层有无脱粘起翘现象。

  4.3 沥青混凝土铺装层

  同普通沥青混凝土相比,SMA沥青混凝土的沥青含量较大,具有更好的低温延性和更小的空隙率,能有效防止水分渗入铺装层,是解决桥面早期破坏的有效措施。另外,使用SBS 改性沥青也能改善防水效果。

  4.4 其他防排水措施

  ⑴ 泄水孔必须稍低于水泥混凝土铺装的高程,出水管应保证不尿檐。

  ⑵ 沿泄水孔顶做一纵向碎石盲沟,厚度同沥青铺装层,帮助雨水快速排出。

  ⑶ 伸缩缝必须选择防水型的。

  5 结 语

  桥面防水结构质量的好坏决定了桥梁上部构造的耐久性,广大的设计和施工人员应在这方面加大工作力度,采取更全面、更有效的措施来避免桥梁的早期水损破坏。

  从两条高速公路的桥面设计中可以例证我国的桥面防水措施在不断地完善,如2001年某高速公路的桥面仅设计了防水混凝土铺装层、未设防水涂层,泄水孔与沥青层顶面平齐、未考虑沥青层内部水的排出;而2004年某镇胜高速公路的桥面不仅设计了聚丙烯纤维混凝土铺装层,还设计了防水涂层,泄水孔顶面稍低于水泥混凝土铺装层,且在顶部设计了加速路面水排出的纵向碎石盲沟。

  随着对桥面水损破坏机理的深入研究,桥面防水设计理论和施工措施的不断完善,人们正向建造长寿命桥梁的目标迈出坚定的步伐。

  

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(作者:未知 编辑:kind887)
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