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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 混凝土桥桥面系构造缺陷与防水系统摘要 本文论述了桥面水对混凝土桥梁的危害, 论证了设置桥面防水系统的重要性, 进而论述了桥面系构造必需留意的要点,并介绍部分桥梁防水有用技术及施工方法；关键词路桥结构事故处理结构防水一、桥梁防水系统缺陷引起的病害 建造大路和城市道路,特别是高速大路和城市快速道路,动辄几亿、十几亿元的投资,其中桥梁占总造价的10 30左右,要求设计使用年限比较长, 至少要满意 50 年以上,有些长达 100 年以上； 因此桥梁的安全性和耐久性是特别重要的；天津市的桥梁,防水问题始终没有得到足够的重视,许多人过去有一个错误的观点,认
2、为混凝土本身不怕水,钢筋混凝土结构的桥梁无须作防水,因此,对桥面系的构造设计不太讲究,甚至名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 很粗糙； 恰恰就由于桥面系构造的设计缺陷 及没有完善的防水系统,引起了许多病害,再由于交通量的增长和超载交通的影响,使 桥梁过早地遭到破坏,成为危桥；自 1995 年以来,天津市每年都发生桥面突然塌 陷,甚至显现空洞的严峻病害,由于巡查及 时,才没有发生重大事故,但是也造成了很大的缺失；津国大路菜园桥,由于渗水致使 桥梁混凝土腐蚀酥松、脱落,钢筋与混凝土高骨,造成该桥报废重建；宝卢大路上水渠
3、桥,北围堤路马场减河桥等,都发觉板梁底 部混凝土大面积脱落,钢筋暴露；外环线张贵庄铁路高架桥、津榆大路一号桥,由于桥面积水、渗水,致使T 梁翼板混凝土酥松,在车轮作用了突然显现了 2m2以上的空洞,经检查全部边梁翼板都有同样病害；同时边梁腹板外侧也都有明显的混凝土腐蚀膨胀,钢筋锈蚀的现象；以上病害的发生,除了超载因素外, 桥面系构造的不合理和没有桥面防水层是主要缘由,另一方面桥面水泥混凝土铺装太薄和镇缝处的混凝土的质量不高,很简单遭到水的损害；第一在铰缝处形成裂名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 缝,造成单梁受力,水
4、由铺装层向下渗漏,从铰缝流到梁板,对混凝土产生腐蚀,减弱 了梁板的承载才能,最终造成桥梁的破坏；过去采纳的伸缩缝形式基本上都是漏水的,由伸缩缝处渗漏下的水往往流到梁端,再流 到帽梁, 对梁端和帽梁顶部混凝土产生严峻 的腐蚀, 这一现象几乎在每一座桥上都可以 见到,八里台立交桥、解放南路立交等就是 最明显的例证；京福大路东州大桥在 1999年 6 月 27 日北起第十墩T 型帽梁翼板南侧西部突然断裂,主要缘由就是水从伸缩缝处 流到帽梁上, 腐蚀了上部混凝土和钢筋造成的；从对大路桥梁病害调查结果来看,桥面的损坏占的比例最大,其次是边梁外侧；梁端和帽梁； 下部结构就墩台水位浮动处损 害最多；由于边梁
5、处栏杆和人行道设计没有考虑到雨水的影响,致使含有桥面污物的雨水乱流,先是污染边梁,影响美观,继而腐蚀混凝土,认真观看,处处可见这样 的痕迹； 边梁外侧第一遭到破坏就是桥面雨 水腐蚀造成的；附图为水腐蚀对混凝土梁造成的破坏情形；雨水孔的设计往往考名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 虑欠佳, 由于没有重视雨水孔的安装形式和质量, 致使收水口四周和孔下梁板混凝土受到严峻的腐蚀；桥梁墩柱等下部结构由于受到水的侵害,也必定产生损害,在水位上下浮动的部位更是严峻；京津塘高速公路龙风新河桥在 1997 年就发觉了墩柱被严重腐蚀的病
6、害,混凝土被腐蚀厚度达 10cm以上,如不准时修复,后果不堪设想；引起桥梁破坏的缘由许多,如荷载、材料质量、施工质量、突发大事等等,但桥面防水系统没有到达使用要求,以至造成桥梁的破坏,是极其重要的缘由之一,其后果将是灾 难性的；二、桥梁防水系统缺陷对桥梁损害的机理分析一般来说,水泥混凝土材料是耐水材料,在潮湿环境或水中能保持强 度和稳固性, 潮湿条件也是水泥混凝土材料 早期强度形成和进展不行缺少的条件；但是长期处于潮湿条件下,特别在于湿交替循环状态下, 混凝土的耐久性问题是不容乐观的；许多桥梁墩台,在水位浮动的部位第一被破 坏就是证明； 京津塘高速大路龙风新河桥墩柱的被腐蚀就是典型的例证；空气
7、中的水和名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 雨水是一种成分很复杂的液体,再混入桥面的污物,常含有溶解的气体、矿物质和有机 质等,常见的有酸性物质、 氧离了、氯离子、氮、碳酸气、硫化氢及其他酸性离子,以及 碱金属和碱土金属离子,这些酸、碱物质超 过肯定限度时,会腐蚀、损害桥梁的混凝土和金属材料；水泥混凝土在塑性期或硬化初期会由于水分蒸发造成塑性开裂；一 般而言,桥面混凝土厚度小,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治理和早期养护可 以削减开裂,但难以完全排除；在以后的使 用过程中,
8、 早期产生的裂缝会随着车辆反复荷载的冲击下逐步扩展；假如没有完善的防水系统, 带有腐蚀性物质的水就会渗入到混 凝土中和从裂缝中流入到混凝土中去；产生 碱一骨料反应以及酸碱性物质对混凝土进行腐蚀的反应；混凝土碱一骨料反应是指来自水泥沙卜口剂和环境中的碱金属 离子与砂石等紧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,名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 从而造成混凝土结构从内部开头的涨裂,甚至破坏；这种病害称为混凝土的 癌症 ；碱一骨料反应少就几年,多就十几年
9、就可以使混凝土结构丢失安全性；这种破坏具有不断进展和不行修复性；详细表现为混凝土外表龟裂、突出、酥松,然后剥离；碱- 骨料反应的发生和对混凝土的破坏需要三个条件：混凝土中的高碱性、碎石中的富含碱活性成分以及水； 以前所用的水泥及外加剂均为高 碱性, 天津地区砂石资源含有不同程度的碱 活性成分,桥梁又没有完善的防水系统,完 全具备了碱一骨料反应的必要条件,所以很多桥梁都发生这种现象；天津地区处在沿海地带, 空气中和雨水中都含有肯定的 氯盐成分,特别在近海地区浓度更大；又因 为在冬季为排除桥面的冰冻和积雪而广泛地应用喷洒盐水的方法,盐水通过不防水的伸缩缝流向墩台, 通过不防水的桥面系渗入到混凝土的
10、缝隙里,不光引起碱 - 骨料反应,而且引起盐腐蚀,加速了反应；天津为冰冷地区,有较长的冰冻期,渗入到混凝土中的水结冰、融解,反复进行,对混凝土名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 的裂缝不断扩大, 对结构进行漫性破坏作用；冰融的结果,加剧了碱- 骨料反应和盐腐蚀的破坏作用；碱- 骨料反应,盐腐蚀、冻融作用是混凝土结构的三大主要破坏因素,都是由于水进入混凝土结构里面引起的；预制梁桥的饺缝处是受力复杂、混凝土最薄弱的部位,最简单受到腐蚀,特别近年来,超重交通的形成,过载车辆的增多,过早地造成铰缝部位的裂缝,桥面雨水通过裂缝
11、进一步腐蚀混凝土和钢筋,形成单梁受力,降低承载才能直至破坏；对于碱 - 骨料反应,盐的腐蚀、冰融作用应以防止和抑制为 主；削减混凝土中的碱含量是解决的方法之 一,使用低碱水泥、 低碱外加剂, 可以减缓,但解决不了全部问题；无论碱- 骨料反应、盐腐蚀,仍是冻融作用,只要是没有水,就 可以减缓或防止, 所以必需设置完善的防水 系统,将混凝土与水隔离开来,使其不具备 发生反应的条件, 就将到达延长桥梁使用寿 命的要求；三、桥梁防水系统的设计桥梁防水系统的设计,就是设法将水与混凝土隔离,使水不能进入混凝土本体,特别不名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 18 页精选学习资料 - -
12、- - - - - - - 能进入裂缝中去；系统包括以下几方面；1混凝土本身的自防水混凝土常常接触水的部位都要设计为防水混凝土,保证本身的密实性和防腐蚀的性能；下部结构水位浮动的部位；特别是桥面和 在混凝土中加入粉煤灰或超细粉等可以削减水泥带入的碱 量,加太钢纤维深丙烯纤维可以对膨胀、开裂起到阻裂作用,并具有很好的抗渗才能,到达自防水的基本要求；桥面水泥混凝土的平均厚度不能小于 10cm,最薄处厚度不能小于 8cm,而且混凝土本身的配比设计以及浇筑质量是最重要的；桥面钢筋网钢筋直径不宜小于 10mm,间距不能大于 150mm；许多桥梁不到十年甚至两三年就破坏,设计桥面铺装的不尽合理和施工质量存
13、在缺陷是主要 缘由之一； 2 桥面防水涂层 无论桥面混凝土施工质量如何好,均不能完全保证不开裂； 所以桥面水泥混凝土铺装层上面必 须设置防水层；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；下面能牢固地与水泥混凝土外表粘结,上面与沥青混名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 和料坚固地粘结； 否就就成为一个层问抗剪力很低的夹层,将导致桥面沥青混凝土显现拥包、滑移,直至松散、破坏； 3 伸缩缝的防水 天津市采纳了许多种桥梁伸缩缝,只有在叨岁月初采纳的毛勒伸缩缝不漏水,近几
14、年改良后的仿毛勒伸缩缝也基本不漏水,其他均漏水；所以以前修建的桥,伸缩缓下面的梁端和帽梁受水损害最严峻；由于伸缩缝的形式及安装质量问题,造成该部位最简单损坏； 除了毛勒缝、 仿毛勒缝之外,对伸缩量小于5cm的小变位伸缩缝, 采纳聚合物改性沥青弹塑体填充式伸缩缝,也能成功地解决伸缩缝漏水的难题； 4 桥面雨水孔与水落管 桥面雨水孔与水落管的设置应当像屋面一样的严格,但是无论设计仍是施工,都简单忽视；常见的问题主要表现 在下面几点： 收水口小, 不能准时将水泄走；收水口标高高于四周标高,造成积水；收水口高出水泥混凝土外表,而且四周混凝土不密实,造成管四周漏水；出水管过短,发生 尿檐现象； 从而导致
15、收水口四周以及边梁外 侧混凝土的破坏； 5 栏杆外测与人行道的名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 构造 栏杆外侧应设计为光滑的外表,底面设有止水槽, 雨水能很快地顺外侧流向 地面,而不应再流向边梁；设有人行道的桥 梁,人行道的防水也不能无视,防止雨水渗 流到主梁；但有些设计忽视了这一点,雨水 从人行道缝隙渗漏,沿外侧漫流,从而造成边梁翼板及外侧的污染和腐蚀,所以边梁外侧第一破坏； 6 梁端和帽梁的防水 由于伸缩缝很难保证完全不漏水,而伸缩缝的漏水对梁端和帽梁的损害又特别严峻,所以,对梁端和帽梁顶部也要进行防水处理；四
16、、桥面铺装防水的主要方注 目 前国内尚缺乏系列化的专用桥面防水材料,更没有严格规定评定桥面防水材料性能的 技术标准和方法；因此,优选、确定防水材 料显得特别重要；天津地区市政、大路工程 中的桥梁也始终没有定型；一是价格太高,二是与沥青混和料的亲和性太差；直到 1998 年初金刚桥和宁车沽等桥面损坏才引起重 视,重新讨论引用经济有用的防水材料,在名师归纳总结 唐津高速和疏港大路等桥上应用； 1 天津第 10 页,共 18 页使用过的几种防水材料的性能：聚氨- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 酯弹性防水涂料； 以聚氨脂为主体协作其他材料,有甲、乙两种组合而成
17、,固化后形成富有弹性的橡胶状防水层；其优点：耐高温、本身防水性能好,耐老化性能好；缺点：对基层干燥度要求高、与沥青混和料的亲和性差,易显现层间别离,使沥青铺装脱落,而 且造价高； 无论从成效方面仍是成本方面都不行取；环氧胶乳防水涂料；为环氧 树脂乳液和氯丁胶乳的混和体；优点：与水泥混凝土的亲和性好, 有延展性, 造价适中；缺点：与沥青混和料的亲和性差,易显现沥 青混凝土的拥包、脱落；由于其半透亮老 L 白色, 可以用作边梁外侧的涂层以及下部结构的防水涂层；阳离子氯丁胶乳沥青防水涂料；主要成分为氯丁胶乳、石油沥青和水以及配套材料；对基层的干燥度要求低,能适应气温较低季节施工,雨季施工必需在施工后
18、 10h 之内无雨,否就应补涂；目前这种材料耐高温性能稍差,对水泥混凝土面层的附着力不够稳固,而且完全人工操作,占用工期时间较长；聚合物沥青桥面防水涂料；该产品以复合离子型乳化沥青、橡名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 胶、树脂改性剂为主要原料构成的单组分水 乳型防水涂料；其特点：与水泥混凝土及沥青混合料外表粘结均特别坚固,耐高低温,160高温不流淌, 不起泡、 不滑动, 20不开裂,在热沥青混合料摊铺后,可以软化与其粘结,粘结强度高,耐久性能好,冷施 工、使 .quot; 高速喷雾机 机械喷涂、操作 安全简便、
19、施工速度快, 成膜时间快, lh 可 以表干, 12h 后可以进行铺筑沥青混凝土,最能适应快速施工,价格比其他品种部廉价；PC橡胶防水卷材防水层；该产品可以做成 lmm以下薄膜,用本身液体涂料粘结到基面上；具有较好的粘结强度,即可以自粘又能与混凝土外表进行粘结,仍能与沥青混合科坚固地粘结； 其低温性能特别好, 在一 40温度下 1h 绕 10mm金属丝对折无裂纹； 施 工速度快, lh 以后即可放行； 目前此种材料 仍没有大量地使用, 积存资料不多；其 他仍有许多种防水涂料,目前应用不多,不 再赘述； 2 防水涂料的施工要点 涂 料对水泥混凝土铺装要求必需到达强度指 标,坚固；密实,任何防水材
20、料都必需涂在名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 合格的基层上,外表必需平整、粗糙,不能 有钢筋等尖锐突出物, 并且无垃圾、 元浮灰、无松散、无浆皮、无污染,乳液类型的涂料,可以用水冲洗后施工,外表基本干燥、无积 水就可, 湿度大的部位可用强力吹风机或空气压缩机吹于；防水涂料本身的性能是关键, 必需保证在沥青混和料和水泥混凝土之间起到坚固的粘结作用,材料本身必需满意在 160高温下不流淌的要求；所以必须挑选优质的防水材料；乳液性质的防水涂料,高温天气应躲开中午施工,以防 止形成气泡, 一旦形成气泡, 立刻进行处理,赶
21、平后不影响粘结力；阴阳角处应作特别处理；收水口部位及 在防水层没完全干透之前,禁止行火车辆通行；在摊铺 沥青混和料时,应准时检查被损坏的部位并 立刻修补； 3 桥面防水涂层的质量要求及掌握涂料的基本要求是 牢、薄、透、匀 ；防水层不但本身能防水,仍要有延展 性,当基面产生微小裂缝后防水层不被拉裂,而且必需与上下基面坚固地粘结,在车辆荷载作用下不产生滑移现象；所以必需特别均名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 匀地施作一薄层,总厚不宜超过 lmm；对防水材料必需进行检验；每一批量都应抽检,重点抽检其耐热性以及粘和性,必
22、需满 足 160不流淌的条件； 仍应进行外观检验,发觉反常立刻停止使用；对基面应进行严格地检查验收,不答应有任何不合格的地方；施作时应准时检查有无空鼓汽泡、脱落、翘边等现象,以便准时处理；在摊铺沥青混和料时,应随时检查有无损坏的地方,准时进行修补；沥青混凝土施工完成冷却后,可作行走刹车试验,桥面铺装层应无脱粘起翘现象；伸缩缝、收水口部位的质量；重点检查 五、伸缩缝部位的防水 桥梁防水的另一个重要部位是桥梁伸缩缝,必需到达坚固、延年、防水的要求；梁端的破坏,帽梁的破坏,主要缘由就是伸缩缝漏水造成的,所以必需把伸缩缝的防水设计和安装质量当作特别重要的问题对待；为了处理好桥梁的伸缩缝,世界各国的专家
23、们煞费苦心地在讨论各 种伸缩装置, 尽管伸缩缝装置在桥梁总造价 中占很少一部分, 但损坏以后造成的后果是名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 严峻的； 天津市的桥梁伸缩缝也是经过许多 专家不断讨论改良,大至有以下几种：软质 木板浸沥青配以沥青马蹄脂伸缩缝,钢板伸 缩缝,梳型钢板伸缩缝,橡胶条伸缩缝,橡 胶板伸缩缝,进口毛勒伸缩缝,国产仿毛肋 伸缩缝等；从调查情形看来,只有进口毛勒 伸缩缝,经过近十年的使用没有明显损坏,能到达防水作用, 近几年改良以后的仿毛勒 伸缩缝质量也基本到达了这一要求以外,其 他种类都不抱负：一
24、是不延年,两三年后,安装质量不好的当年就发生问题；二是不防 水,不但造成桥面铺装的损坏,而且造成梁端和帽梁的损坏；仿毛勒伸缩缝主要是由异型钢梁、位移掌握系统、橡胶止水带 组成；其特点是受力安全,位移匀称,伸缩 自由,行车平稳,防水性能好； 但造价较高,修理施工工艺较为复杂,养护时间长；该装置关键是安装质量,与主体结构的铆固必需坚固,锚固混凝土的质量要高,橡胶止水带 的本身质量和镶嵌质量都必需保证；目前引进推广的弹塑体系无缝式伸缩缝对名师归纳总结 伸缩量小于scm的缝使用成效很好, 造价低第 15 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 廉,仅
25、是仿毛勒缝的一半左右,行车舒服,又能很好地解决防水问题；特别是在旧桥改造时,对缝的更换特别便利,可以在不完全 断交的情形下, 5 小时左右即可完成；弹塑 体伸缩装置是通过弹塑体混合材料自身特殊的力学性能来适应桥梁伸缩变形；在承担 瞬时荷载和高频震惊时显示弹性,在低频缓力的作用下显示塑性；弹塑体材料是以聚合物改性沥青为主的混合材料；关键是采纳优 质的弹塑体材料, 材料本身的配方是保证质 量的关键,再就是采纳的工艺质量水平；弹塑体材料本身的耐老化性能大大高于普 通沥青混凝土,当桥面沥青铺装层进行修理的时候作一下修整就可以了；天津市采纳的新加坡弹塑体材料最早的已经四年,没有任何老化的迹象；简支梁的连
26、续板伸缩缝从设计到施工都存在着一些问题,因此在此处很快就显现病害,损坏和漏水,应当彻底转变做法；六、结论及建设桥梁必须设置完善的防水系统；第一是混凝土本身的自防水, 保证本身的密实性和防腐蚀性能；名师归纳总结 桥面混凝土铺装层的质量是至关重要的,平第 16 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 均厚度不能小于10cm,最薄处不能小于8cm,为了削减混凝土的开裂,直在其中加太钢纤维或聚丙烯纤维, 而且对混凝土的协作比设计和浇筑质量要严加掌握；钢筋网钢筋直径不宜小于 10mm,间距不能大于 150m；目前,天津已经生产 10 以下冷轧带肋钢及焊
27、接钢网,更适合用作桥面钢筋网；在保证桥面混凝土质量的基础上,仍必需设置防水层,防止水的渗透,伸缩缝必需设计挑选 防水型的,帽梁顶部,边梁外侧,以及下部 结构水位浮动部位都应当考虑防水问题,防 止水从任何地方对混凝土侵害；只有这样,形成完善的防水系统,才能保证桥梁的使用寿命；桥面防水涂料的关键是与水泥混凝土及沥青混和料都有很好的亲和性,能坚固地粘结在一起,并且能够在沥青混和料的高温下,只软化,不流淌；目前高性能的 聚合物改性沥青防水涂料可以满意这一要求,可以广泛采纳；毛勒、仿毛勒伸缩缝是目前比较抱负的伸缩缝,5cm以下小伸缩量, 协作着弹塑性伸缩装置的使用可以解决防水和延年的问题；梁端和帽梁名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 顶部建议用一般的防水涂料进行处理,防止伸缩缝失效时漏水腐蚀混凝土；下部结构在水位浮动部位处,除了要作防腐蚀混凝土外,也要涂防水涂料；边梁的栏杆、地伏混凝土的外侧应包住翼板并设计滴水槽,防止雨水沿边梁漫流；雨水收水口必需低于水泥混凝土铺装的高程,出水管应保证不尿檐；名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 18 页