引言
水泥混凝土具有原料豐富、價(jià)格低廉、抗壓強(qiáng)度高、耐久性比較好、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單等眾多優(yōu)點(diǎn)，成為世界范圍內(nèi)應(yīng)用范圍最廣、用量最大的建筑材料。但混凝土也有其自身難于克服的缺陷，如抗拉、抗折強(qiáng)度較低，脆性大，柔性低，凝結(jié)硬化時(shí)干縮量大，防水性差，抗化學(xué)腐蝕能力不高等。
以前我國一般對(duì)橋面防水沒有要求，從90年代初，隨著我國高速公路的快速發(fā)展，特別是大量橋梁的修建，橋面防水方面的問題日益顯現(xiàn)出來。根據(jù)有關(guān)單位調(diào)查我國橋面滲水情況發(fā)現(xiàn)，由于橋面鋪裝層沒有完善的防水系統(tǒng)，在修建早期大部分橋面鋪裝層均出現(xiàn)了破壞。橋面出現(xiàn)大量滲水，增大滲水面積，在橋面鋪裝層滲水后，集料表面的瀝青薄膜發(fā)生脫落，對(duì)鋪裝層的破壞起到了促進(jìn)作用，當(dāng)鋪裝層被破壞后，梁體內(nèi)部結(jié)構(gòu)滲入雨水，里面的鋼筋銹蝕，橋梁的使用年限嚴(yán)重受到了影響。于是我國開始關(guān)注橋面防水粘結(jié)技術(shù)，但并沒有其系統(tǒng)的研究。
為了改善水泥混凝土橋面的防水性、抗化學(xué)腐蝕能力、耐酸性、表面耐磨性、抗碳化能力等問題，經(jīng)廣東云梧高速公路橋面防水課題組研究，決定采用美國格雷士公司生產(chǎn)的常青(LIFETIMECRETE)牌密封增強(qiáng)液作為橋面防水劑。美國常青牌密封固化液可以極大增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度、耐久性和防水性。常青牌SEAL100R具有高滲透性。通過滲透，混凝土被由內(nèi)而外永久封閉。筆者就有關(guān)研究與工程應(yīng)用情況總結(jié)如下，供同類工程應(yīng)用參考。
國內(nèi)橋面防水設(shè)計(jì)存在的不足和國外發(fā)展動(dòng)向
目前，我國橋面防水粘結(jié)層的問題主要有以下幾方面:粘結(jié)力不足。若防水粘結(jié)層與橋面之間粘結(jié)力的不足，將造成防水粘結(jié)層失效，對(duì)粘結(jié)力的降低，存在很多原因，如防水材料自身的粘結(jié)力不足、防水層不夠厚。橋面沒有進(jìn)行合格的處理、混凝土橋面含有大量的水份、防水粘結(jié)層存在氣孔等。防水粘結(jié)層與橋面層之間的粘結(jié)力降低預(yù)示著瀝青鋪裝將發(fā)生早期的破壞。主要存在的問題如下:
①防水粘結(jié)層缺少保護(hù)層。在鋪裝瀝青混凝土的過程中，防水層由于履帶攤鋪機(jī)、運(yùn)料車輛以及瀝青混凝土的高溫作用、壓路機(jī)碾壓過程，由于骨料的刺破作用，防水粘結(jié)層會(huì)受到一定程度的破壞，這就降低了其不透水性，導(dǎo)致一些橋面在通車前透水。
②防水粘結(jié)層剪切力不夠。在高溫環(huán)境和車輛荷載的作用下，瀝青混凝土鋪裝層的縱坡及小半徑彎道處存在剪切力，剪應(yīng)力過大即出現(xiàn)了剪切破壞。
③工程條件惡劣。由于橋梁承載的影響，瀝青混凝土的鋪裝層厚度一般較薄，這就導(dǎo)致荷載作用下的應(yīng)力作用有防水粘結(jié)層承受，導(dǎo)致其受力環(huán)境惡劣。由于鋪裝層的瀝青混合料的空隙過大，水較易透過其進(jìn)入界面，而防水粘結(jié)層受到了水分的作用會(huì)出現(xiàn)粘結(jié)性能降低，同時(shí)反復(fù)的動(dòng)水壓力的沖刷也會(huì)導(dǎo)致防水粘結(jié)層的功能衰減，最終對(duì)防水粘結(jié)層造成了破壞。
相比之下，歐美許多國家在早期已注意到防水層重要性。在二十世紀(jì)八十年代初，橋面剛性防水在美國、德國、丹麥等國家開始了大量的使用。橋面的防水方法是通過在橋梁的橋面上灑布防水材料，這些材料侵濕水泥混凝土表面的活性化學(xué)物質(zhì)，并與之反應(yīng)，利用生成的難溶結(jié)晶體起到了防水作用，同時(shí)，這些材料與水泥活性物質(zhì)反應(yīng)后，也可間接的增大水泥的水化效果，提高水泥混凝土的強(qiáng)度，其中SEAL100R就是在美國橋面防水工程中應(yīng)用較為成功的一種，SEAL100R通過滲透，水泥混凝土被由內(nèi)而外永久封閉，而其他防水產(chǎn)品則只能從水泥混凝土表面對(duì)混凝土進(jìn)行暫時(shí)封閉。下文對(duì)SEAL100R的材料性質(zhì)與試驗(yàn)研究和施工方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。
材料性質(zhì)與試驗(yàn)研究
SEAL－100R工作原理
SEAL100R是一種水性滲透型的防水劑，具有良好的密封防水性，使用SEAL100R處理混凝土表面時(shí)，SEAL100R液體能通過混凝土本身的孔隙和毛細(xì)管通道，滲透到混凝土內(nèi)極深的部位，與大量存在于硅酸鹽水泥混凝土內(nèi)的游離堿、堿性水化物接觸，幾乎在瞬間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將SEAL100R由液體轉(zhuǎn)化成一種非常特殊的100%不溶性固體凝膠，填充可進(jìn)入的孔隙空間/毛細(xì)管通道、以及集料與鋼筋周圍的孔縫，使得混凝土能整體地實(shí)現(xiàn)內(nèi)部防水并顯著提高密實(shí)性。SEAL100R能阻止一些設(shè)施內(nèi)所發(fā)生的混凝土水滲漏，如蓄水水庫、污水處理池，有無靜壓力的地下混凝土等。當(dāng)將其施用于反面時(shí)，SEAL100R液體將逆流而行，沿滲水通道發(fā)生結(jié)晶，永久阻止水流。與采用粘流態(tài)的密封防水材料修補(bǔ)相比，可降低施工的復(fù)雜程度，減少所耗費(fèi)勞動(dòng)力。
原材料
SEAL100R是一種不透明白(干后透明)，非石油基，無臭，無毒，使用方便，綠色環(huán)保的中性膠質(zhì)液體。噴射于已凝結(jié)硬化的新/老水泥混凝土結(jié)構(gòu)表面；滲透至特別的深度，形成不溶的凝膠體，延長(zhǎng)混凝土使用壽命；對(duì)混凝土進(jìn)行整體防水，密封和保護(hù)，并隔離污染；增加表面耐磨性和耐酸性、化學(xué)穩(wěn)定性。
試驗(yàn)研究
為了比較SEAL100R處治混凝土前后的性能，本文對(duì)水泥混凝土試塊進(jìn)行吸水性、耐磨性和抗凍融性試驗(yàn)，具體做法根據(jù)美國標(biāo)準(zhǔn)(ASTMC)進(jìn)行。
①人工加速老化后的吸水性。按照ASTMC23－69進(jìn)行試驗(yàn)。經(jīng)SEAL100處治的混凝土，其抗吸水性不會(huì)因人工加速老化而降低。
②耐磨性。按照JTGE30－2005進(jìn)行試驗(yàn)。經(jīng)SEAL100處治的混凝土，其抗磨耗能力提高4倍多。
③抗凍性。按照GBJ82—85進(jìn)行試驗(yàn)。按ASTMC－666規(guī)定試驗(yàn)，顯示出經(jīng)SEAL100處治的混凝土其抗凍融能力大大提高。
在橋面防水工程中應(yīng)用研究
依托工程介紹
混凝土橋面漏水會(huì)腐蝕鋼筋，降低混凝土強(qiáng)度，縮短結(jié)構(gòu)的使用壽命。因此，從根本上切斷水的來源即做好橋面防水處理，是保證混凝土橋梁免遭破壞、延長(zhǎng)橋梁使用壽命、提高橋梁上部結(jié)構(gòu)的耐久性的有效措施，也是橋梁設(shè)計(jì)思想從強(qiáng)度設(shè)計(jì)向耐久性設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變的重要內(nèi)容。本文結(jié)合廣東省云羅高速公路工程建設(shè)項(xiàng)目—小垌大橋右幅橋面防水項(xiàng)目，右幅橋面均采用SEAL－100R材料防水，橋面總長(zhǎng)度320m，橋面平均寬度為15.5m，鋪裝層結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)為瀝青混凝土。
施工程序與工藝控制
噴灑防水層前準(zhǔn)備工作
SEAL100R防水層施工主要準(zhǔn)備工作包括擬施工橋面找平層檢查，設(shè)備、人員、材料準(zhǔn)備檢查，施工期安全控制準(zhǔn)備工作檢查等。具體要求如下:
a.噴灑前混凝土找平層的要求及處理。
①對(duì)混凝土橋面找平層松散及油污處理后要保持橋面干凈，不得在橋面上拌合混凝土和砂漿。②防撞墻澆注混凝土?xí)r，應(yīng)防止混凝土撒落橋面上，萬一撒落應(yīng)及時(shí)清除掉。③一般不允許運(yùn)送混凝土和砂漿的車子，從已處理過的混凝土橋面上通過，必須通過時(shí)，應(yīng)采取措施防止拋撒混凝土和漏漿。④防撞墻折模后，應(yīng)徹底清除防撞墻和混凝土橋面交接部位的木模、鋼筋、鐵絲等雜物。⑤在混凝土橋面上的施工機(jī)械，應(yīng)防止漏油，污染混凝土橋面，如污染應(yīng)采用洗衣粉等清潔處理油污。
b.材料要求:按照擬定噴灑長(zhǎng)度在噴灑現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備足量防水劑。
c.設(shè)備要求:原則上應(yīng)按相關(guān)合同要求準(zhǔn)備合格施工設(shè)備。
d.人員要求:原則上應(yīng)按正式施工要求配備相關(guān)熟練技術(shù)人員。
e.氣候要求:施工期應(yīng)掌握天氣情況，避免雨天施工，一般應(yīng)晴天施工，為防下雨，應(yīng)準(zhǔn)備足量塑料薄膜覆蓋，噴灑后未成膜前如下雨，應(yīng)覆蓋至固化成膜。
防水層試噴
正式開工之前，應(yīng)進(jìn)行試噴，噴灑30～50m2，試噴主要是驗(yàn)證評(píng)估防水劑質(zhì)量與效果，并檢驗(yàn)施工機(jī)具配置、施工工藝和施工組織等是否合理，通過外觀均勻程度和允許的離析水平、用水潑灑檢驗(yàn)等最終對(duì)施工機(jī)具配置、施工工藝流程和施工組織提出技術(shù)建議。同時(shí)確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)施工水平可能達(dá)到的施工技術(shù)要求和質(zhì)量控制與管理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)此提出防水層施工技術(shù)要求和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。具體目標(biāo)如下:
①驗(yàn)證用于工程的防水劑質(zhì)量和噴灑用量；②確定標(biāo)準(zhǔn)施工方法；③確定施工時(shí)人員、設(shè)備、材料要求；④嚴(yán)密組織防水劑庫存、運(yùn)輸、噴灑等工序。
噴灑程序
找平層準(zhǔn)備(清掃已硬化找平結(jié)構(gòu)層表面、撤離設(shè)備)→噴灑→外觀檢查→補(bǔ)噴(漏噴、少噴部位等)→養(yǎng)生→防水層驗(yàn)收。
養(yǎng)生
噴灑完后在成膜前(大于24h)禁止人員與車輛通行。
噴灑橋面混凝土防水劑施工技術(shù)要求
①在施工部位用自來水或清潔水沖洗表面浮灰，井噴灑足量的水使基層混凝土完全濕潤(rùn)。②待基層清洗濕潤(rùn)后，表面干燥時(shí)，噴涂防水劑于找平結(jié)構(gòu)層表面，噴灑量控制在18～20加侖/m2，噴灑要均勻，噴灑量要足，不可漏噴、少噴。當(dāng)防水劑滲入找平結(jié)構(gòu)層內(nèi)部，表面無明顯濕潤(rùn)狀態(tài)時(shí)，視噴灑情況進(jìn)行補(bǔ)噴防水劑。③防水劑使用前應(yīng)攪拌均勻。④預(yù)計(jì)防水劑不能表干前下雨不能施工。⑤施工過程中，嚴(yán)禁亂踩未干的防水層。⑥防水層做完后，在瀝青混凝土鋪裝層未上以前要嚴(yán)加保護(hù)，防水層實(shí)干后，可在其上開行10t以下汽車，但不得在其上打彎，倒車，急剎車等。10t以上的貨車，鏟車、吊車等禁止通行。
質(zhì)量檢測(cè)
滲水檢測(cè)
本文作者在依托工程施工橋面防水施工24h成膜固化后，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)灑水定性滲水檢驗(yàn)，即在防水層施工后的橋面上用礦泉水瓶灑水，噴灑防水劑后的找平層，如果水不滲入，形成徑流和水珠狀態(tài)，表明達(dá)到合格要求。本次，施工后隨機(jī)檢測(cè)了10點(diǎn)，檢驗(yàn)表明均達(dá)到合格要求。
抗氯離子腐蝕性
按照AASHTOT－260，進(jìn)行了混凝土抗氯離子腐蝕性檢測(cè)。經(jīng)SEAL100處治的混凝土其抗氯離子腐蝕性大有改善。
結(jié)語
①SEAL100R能增加混凝土的密實(shí)度，提高抗氯離子滲透能力、抗凍融破壞能力，改善新混凝土的表面收縮與抗裂性能，增加耐磨性，保持混凝土的整體穩(wěn)定性。
②用SEAL100R施工可降低勞動(dòng)力成本，施工更快更容易，永久防水，大大減少修補(bǔ)過程中和后期保養(yǎng)的費(fèi)用。
③本次橋面防水層施工實(shí)踐表明滲透結(jié)晶型防水劑(SEAL－100R)是一種施工方法簡(jiǎn)便、后續(xù)施工作業(yè)(涂粘接層、攤鋪瀝青混凝土等)不會(huì)破壞防水構(gòu)造的新型防水材料。施工過程與材料完全按照要求執(zhí)行，防水層防水與密封效果良好。
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