水泥混凝土橋梁的防水黏結層性能與鋪裝層結構組合設計研究

尚峰利

（河北路橋集團有限公司，河北 石家莊050011）

隨著公路等級的提高，橋梁涵洞等公路構造物所占比重越來越大，而對橋面質量的要求較高，合理的橋面結構設計、高性能的施工設備以及完善的施工工藝會使橋面鋪裝層的質量達到相應的指標，使行車舒適性得到大大改善。

一般來講，對于鋪裝結構層為兩層的鋪裝體系，表層主要承擔鋪裝的表面行駛功能，其下部結構將承擔鋪裝的防水隔離功能，這部分結構一般稱之為防水體系。可以看出，鋪裝防水體系的防水功能可由鋪裝底層和防水層共同承擔，也可由鋪裝底層或防水層單獨承受，這主要取決于橋梁結構對橋面鋪裝的防水功能要求的程度。防水體系由相互協調一致，相互匹配的防水層（黏結層、緩沖層）和保護層組成，橋面防水黏結層的質量直接影響橋面結構的耐久性。

本文著重分析了水泥混凝土橋梁不同防水黏結層的黏結強度和適用條件，不同條件下防水黏結層的選用，不同等級公路鋪裝結構的厚度和推薦結構進行了研究。

1 水泥混凝土橋梁的防水黏結層性能

防水層為橋面板提供了一個止濕氣的無滲透性屏障；黏結層將鋪裝層與橋面板黏結成一個整體，充分發揮鋪裝層與橋面板的復合作用，改善橋面板與鋪裝層的受力情況，兩者相輔相成，它們的正常工作是防止鋼筋腐蝕，尤其是剪切破壞的關鍵。

針對上述性能要求，筆者針對高摻量SBS防水黏結層材料、環氧瀝青防水黏結層材料、高黏瀝青防水黏結層材料進行了室內試驗研究，試驗結果表明，高摻量SBS防水黏結層材料在常溫下具有較好的黏結強度，但在高溫時，其強度下降較快，如表1所示。因此該材料僅適用于溫度不太高的地區。

表1 防黏材料不同用量下的剪切強度值

而環氧瀝青具有較高的黏結強度，如表2 所示，但由于其成本較高，通常主要應用于高溫、重載及大縱坡路段。

表2 環氧瀝青拉伸試驗結果

為進一步提高防水黏結層性能，筆者分別利用八種不同添加劑制備了高黏瀝青，通過對其基本性能的優選，確定了適用于橋面鋪裝的高黏瀝青材料，該材料具有良好的柔韌性。

利用該添加劑制備的高黏瀝青防水黏結層材料，其黏結強度明顯高于普通的改性瀝青材料，如表3所示。

表3 防水黏結層拉拔試驗（25℃）結果

旋轉剪切儀和界面綜合分析儀可更有效地測試界面黏結強度，彌補我國現有層間黏結強度測試上的不足。表4為利用綜合分析儀測得的界面黏結狀態綜合測試結果。

表4 界面黏結狀態綜合測試結果

可以看出，利用綜合分析儀不僅可以測試界面防水黏結層的強度，同時可以測試出界面的摩擦角，這有利于更深入分析實際黏結狀態。

2 水泥混凝土橋面超薄鋪裝層結構組合設計研究

通過理論分析、室內試驗研究和現場調查，可以確定適用于不同工況的橋面薄層及超薄鋪裝結構組合。

對防水黏結層選用的建議如表5所示。

表5 防水黏結層的選用

防水黏結層施工后，應撒布4.75～9.5mm粒徑的碎石，以保護防水黏結層，避免施工車輛對防水黏結層造成破壞。

綜合現行規范的規定和相關計算結果，對于高速公路一級上水泥混凝土橋面鋪裝的結構作如下界定（見表6）。

表6 鋪裝結構厚度

對于高速公路和一級，推薦采用如表7所示的鋪裝結構。

表7 高速公路、一級公路薄層鋪裝推薦結構

對于二級及以下公路，推薦采用如表8所示的鋪裝結構。

表8 二級及以下公路薄層鋪裝推薦結構

表8（續）

3 結語

水泥混凝土橋面防水黏結層是橋面鋪裝結構的一個關鍵組成部分，研究與設置科學合理的橋面防水黏結層是保障與提高橋梁使用壽命的有效措施之一。在實際的應用當中一定要做到對材料進行嚴格的檢測以及對施工質量的控制。當今，歐美許多國家在水泥混凝土橋面防水黏結層方面的研究已非常全面、深入與系統化，但是我國目前仍處于起步階段，相關體系還十分不完善，有待于進一步的研究與實踐。

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