1. 前言
從過去對鋼筋砼橋梁毋需防護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：即有機柔性防水材料和無機剛性防水材料。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柔性防水材料。特別要指出的是有機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，它和強度、抗凍性、耐久性、傳聲、傳熱特點有關(guān)。高的密實度可達到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-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。引起進一步收縮，若保護層遭到破壞，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，進一步造成混凝土的裂縫擴大甚至呈塊狀碎裂。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材料的涂層來保護，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，這種方法雖然達到表面封閉的效果，但裂縫內(nèi)的水分，無法排除，所以引進了加拿大的賽柏斯（XYPEX）防水涂料，其耐水壓力，滲透深度、裂縫自愈修護能力、力學(xué)強度治標(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，便于達到密粘粘結(jié)強度，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度和防水效果的耐久性，達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進行修補試驗。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強，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，只要修補或剔除重鋪面層，工作就容易多了。
但是剛性的無機防水材料與柔性的有機防水材料，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，就宜采用有機的柔性的防水材料。利用它的延展性強的特點，來達到防水效果。如果有機的防水材料能達到無毒，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充，勢必會導(dǎo)致橋面防水技術(shù)進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
