1、橋面防水史的簡要回顧

　　隨著我國路橋建設的發展，橋梁破壞的問題也變得越來越突出，引起了業界的廣泛關注。橋梁破壞的原因很復雜，但是由于防水層破壞而導致的鋼筋銹蝕，混凝土強度降低，結構使用壽命的縮短是其中最重要的原因之一。

　　歐洲和美洲從上世紀20年代開始在混凝土橋面設置簡易防水層，50年代，被逐步推廣和使用。60、70年代相繼制定了橋面防水材料選擇標準和防水系統的設計與施工規范。80年代開始至今，對混凝土橋面防水進行了大規模的調查和研究，綜合分析了橋梁破壞的原因和各種防水材料的性能，重申了橋面防水系統在橋梁工程中的重要性。

　　我國過去對橋面防水一般沒有要求。80年代末，隨著高速公路和城市高架橋的迅速發展，問題日漸突出，橋梁防水開始受到重視。進入90年代后，北京、上海、天津等地進行了多種防水材料的試點。但由于沒有完善的橋面防水設計、施工、檢測規范和標準，尤其在防水材料的選擇和應用上缺乏科學性和實踐經驗，大多簡單借鑒了屋面防水工程的作法。導致材料供應混亂，質量參差不齊，橋面防水層也出現不少問題，如防水層與鋪裝層和基層間的破壞、防水材料本身質量問題而不能實現防水功能等。進入本世紀以后，亟待規范化選材標準，檢測手段和施工技術在國內業界達成了共識，并受到重視。防水材料選用和試驗標準已于2005年頒布執行，橋梁規范編制也已啟動。

　　2、橋面破壞機理淺析

　　由于防水層是保證橋梁使用年限的重要組成部分，因而搞清楚其遭受破壞的原因，提高防水層效率，是延長橋梁使用壽命的關鍵。下面簡要分析一下影響防水層功能的主要原因：

　　1）由于防水層結構和受力特點引起的破壞。因為防水層多為柔性體，其剛性模度與其上下混凝土剛性層有差別而形成一個彈性夾層。其存在影響了上下剛性結構層應力傳遞的連續性，在承受車輪動荷載時，會在防水層的上、下表面產生間接拉應力和水平剪應力。如果材料的抗剪強度或者粘結強度低，以及延展度不夠，防水層就會被破壞。而防水層一經破壞,車輪的動力荷載會迅速擴大破損面積,而導致鋪裝層松散脫落或者防水層滑動。重車，坡路，急剎車，掉頭等會加劇這種影響。

　　2）混凝土變形或強度降低而引發的防水層破壞。混凝土會因溫度變化和結構的變形而產生的裂隙,在車輛荷載及滲入的水的作用下產生面層松散和坑槽破壞。動荷載以及活動的裂縫使防水層產生疲勞荷載，而降低防水層的使用壽命。由于混凝土本身的透水性和溫度裂縫而導致的滲水也會加劇混凝土內部的硅鹽化學反應，氯化物的腐蝕作用等，從而加速混凝土的強度降低和破壞。

　　3）混凝土質量問題而引發的防水層破壞。由于瀝青混凝土的骨料，混拌，運輸以及攤鋪設備和技術局限而造成的面層瀝青混凝土的離析，空洞，密實度低等缺陷可導致鋪裝層孔隙水的產生和沉積。這些空隙水在車輪動荷載的重復作用下而形成很強的間隙壓力。這種“正壓”和“負壓”的頻繁轉換，不但會嚴重的破壞鋪裝層及結構層與防水層間的粘接，也大大地降低防水層自身的使用年限。

　　4）施工原因而引起的防水層破壞很多，如：1）由于橋面防水多為人工施工，卷材與下部的粘接和液體防水材料的厚度受天氣，溫度和人為因素的影響很大，很難控制鋪設質量；2）鋪裝層施工容易出現局部空鼓和摻氣現象。空鼓的部位在載荷反復作用下因防水層與混凝土間的粘接破壞而引發剝離和滑動。而被封閉的氣體遇熱膨脹后，會形成新的空鼓；3）由于基層混凝土含水量一般較高，防水層施工完成后，其下封閉的濕氣遇熱也會在防水層下部形成氣泡和空鼓；4）結構層或找平層的過于粗糙或者過于光滑，清理不干凈，浮漿或暴皮都會直接影響防水層與其粘接，而形成隱患。

　　綜上所述，理想的橋面防水層應具有如下特性：

　　(1)優良的不透水性能來屏蔽水滲透；

　　(2)與橋梁基面和瀝青混凝土鋪裝層之間有足夠的粘結力來保證其結為一體；

　　(3)良好的抗拉強度和延展性來適應橋面裂縫和變形；

　　(4)良好的耐穿刺性能來防止鋪裝層骨料的穿刺破壞；

　　(5)良好的耐高、低溫性能來適應不同的環境溫度；

　　(6)優良的抗老化性能以保證達到鋪裝層的設計使用年限；

　　(7)簡單和快捷的施工以保證工期。

　　3、SBS改性瀝青卷材的特點及其在橋梁防水中應用

　　盡管從90年代初起，我國開始使用防水系統，但由于沒有橋面防水規范和材料選用標準，防水材料的使用多種多樣，出現的問題也越來越多。常用的橋面防水材料是APP改性瀝青防水卷材和防水涂料。APP卷材是利用其耐高溫的特點來適應表層熱瀝青混凝土的鋪裝。但由于過多地顧慮到對表層瀝青混凝土的溫度適應性，而忽略了其與瀝青層的粘接性差的缺點。據有關調查顯示，我國的某些城市的橋梁破壞程度已超過40%。借鑒國外成功經驗和引進國外先進技術以避免發達國家所走的彎路，是當務之急。SBS瀝青橋面專用防水卷材作為國外成功地經驗，理應得到相應得重視。

　　橋梁專用SBS改性瀝青防水卷材由聚酯無紡布加筋層，SBS改性瀝青涂層，上表面的頁巖，下表面的可融性聚乙烯薄膜等構成。優質的聚酯胎基保證卷材擁有較強的抗拉強度，抗穿刺能力。高質量的天然瀝青，先進的SBS研磨和混拌技術保證瀝青和SBS的充分的相容性，使其具有良好的延展性和抗老化能力。其表層的片巖顆粒作為骨料加強了卷材與上層瀝青混凝土間的粘接強度。SBS改性瀝青的可以使耐高溫達到115-130℃和耐低溫到-30℃。在施工過程中，140-160℃的鋪裝層改性瀝青混凝土可以將其表面融化成膏狀并與其結合成一體。下涂層瀝青熔化后可以填充基面上不平之處，減少空鼓的產生，增加與基面的粘接面積和黏結力。其下的冷底子油即可以填充混凝土表面的空隙，又可以增加卷材熱熔出的瀝青和與其下混凝土的粘接強度，避免其被剪切破壞而產生滑動。為了保證防水層的使用壽命，一些國家采用雙層卷材。例如丹麥的橋梁設計使用年限是100年，其防水層由冷底子油，雙層4.5mm的SBS改性瀝青防水卷材，和15mm的排水層構成。

　　由于SBS防水卷材是工廠制造，因而保證了防水層厚度的均勻性，避免了涂料厚度受,天氣，溫度和人為影響的缺點。還由于其適應溫度變形能力強，彈性好，有較強的抗溫度變形能力，和路面材料之間不會產生滑動層。同時克服了APP橋面防水卷材耐高溫性能較好（140-160℃），面層不能被鋪裝層熔化結成一體，導致降低粘結力的缺點。

　　4、全自動鋪設系統的特性及優點

　　卷材的鋪設是保證防水功能的重要一環。迄今為止，卷材施工都是人工使用丙烷或天然氣噴槍來鋪貼的。其鋪設效果受天氣、氣溫、環境、人工等等多種因素制約，難以保證施工質量的恒定性。為了達到理想的質量標準，縮短施工時間，減少施工中的過失以及缺陷，索普瑞瑪公司研制開發了世界上專利產品——全自動卷材鋪設系統Macaden和與其配套的200米長橋面專用SBS改性瀝青防水卷材Antirock，并在歐洲和北美洲成功地運用數十年，完成工程數百項，其出色的品質，贏得了廣泛的信譽。

　　為保證道路和橋梁施工的質量，橋面的防水施工必須滿足：

　　1）質量：保證速度恒定，接縫連續均勻，卷材無氣泡或褶皺；

　　2）速度：快速簡單，滿足工期要求；

　　3）接縫盡量少：接縫越多，滲漏的風險越大；

　　4）適應各種天氣狀況：冬夏季施工應速度一致，卷材的粘結一致，而且-10℃以上都可以施工。

　　索普瑞瑪的Macaden系統是為滿足以上要求而開發的能自行行走并鋪設改性瀝青卷材的全自動化系統。它的特點可歸結為：

　　1）在速度上實現了一致，在熱度和應用方法上不再有不連貫性，減少了可能的人為疲勞和錯誤；

　　2）使用熱風噴燈自動化的進行200米卷材鋪設，保護環境。每8m不再有橫向接縫；

　　3）減少人為錯誤，只需一個操作員并且無需舉起重物；

　　4）低成本：減少了勞動力和縮短了鋪設時間；

　　5）可達到長期性能：減少大橋，停車道和高架結構的維修成本；

　　6）由于于熱系統，濕度方面不再受限制，也不會再產生氣泡。

　　Macaden的鋪設過程可簡述如下：

　　1）涂底漆，增加卷材與混凝土的黏結強度；

　　2）預熱基面，排除混凝土中的水分和濕氣；

　　3）融化卷材成液態瀝青層來充填行車道上所有的缺陷，例如小洞和裂縫；

　　4）攆壓鋪設后的卷材使其與基面表面完全粘接。這一附加工序手工熱熔施工無法實現的；

　　5）型成連貫的縱向焊縫而密封卷材的搭接邊。200米卷材大大減少了過多不必要的橫向接縫。更少的接縫意味著更少的出錯幾率。

　　6）鋪設瀝青路面層。

　　橋面防水是關系到橋梁使用壽命的重要因素，但由于我國相關研究和實踐還處于開始階段，需要做的工作還很多。以下幾方面是筆者認為的當務之急，希望起到拋磚引玉的作用：

　　1）橋梁破壞調查和相關對策措施的研究；

　　2）國外相關研究和先進技術的介紹和引進；

　　3）防水材料的研制和提高，以及防水市場的規范化；

　　4）檢測設備和方法的研究和引進；

　　5）相關技術標準，規范的編制和更新等。