1、桥面防水史的简要回顾 

　　随着我国路桥建设的发展，桥梁破坏的问题也变得越来越突出，引起了业界的广泛关注。桥梁破坏的原因很复杂，但是由于防水层破坏而导致的钢筋锈蚀，混凝土强度降低，结构使用寿命的缩短是其中最重要的原因之一。


　　欧洲和美洲从上世纪20年代开始在混凝土桥面设置简易防水层，50年代，被逐步推广和使用。60、70年代相继制定了桥面防水材料选择标准和防水系统的设计与施工规范。80年代开始至今，对混凝土桥面防水进行了大规模的调查和研究，综合分析了桥梁破坏的原因和各种防水材料的性能，重申了桥面防水系统在桥梁工程中的重要性。 

　　我国过去对桥面防水一般没有要求。80年代末，随着高速公路和城市高架桥的迅速发展，问题日渐突出，桥梁防水开始受到重视。进入90年代后，北京、上海、天津等地进行了多种防水材料的试点。但由于没有完善的桥面防水设计、施工、检测规范和标准，尤其在防水材料的选择和应用上缺乏科学性和实践经验，大多简单借鉴了屋面防水工程的作法。导致材料供应混乱，质量参差不齐，桥面防水层也出现不少问题，如防水层与铺装层和基层间的破坏、防水材料本身质量问题而不能 实现防水功能等。进入本世纪以后，亟待规范化选材标准，检测手段和施工技术在国内业界达成了共识，并受到重视。防水材料选用和试验标准已于2005年颁布执行，桥梁规范编制也已启动。 

　　2、桥面破坏机理浅析 

　　由于防水层是保证桥梁使用年限的重要组成部分，因而搞清楚其遭受破坏的原因，提高防水层效率，是延长桥梁使用寿命的关键。下面简要分析一下影响防水层功能的主要原因： 

　　 1）由于防水层结构和受力特点引起的破坏。因为防水层多为柔性体，其刚性模度与其上下混凝土刚性层有差别而形成一个弹性夹层。其存在影响了上下刚性结构层应力传递的连续性，在承受车轮动荷载时，会在防水层的上、下表面产生间接拉应力和水平剪应力。如果材料的抗剪强度或者粘结强度低，以及延展度不够，防水层就会被破坏。而防水层一经破坏,车轮的动力荷载会迅速扩大破损面积,而导致铺装层松散脱落或者防水层滑动。重车，坡路，急刹车，掉头等会加剧这种影响 。 

　　2）混凝土变形或强度降低而引发的防水层破坏。混凝土会因温度变化和结构的变形而产生的裂隙,在车辆荷载及渗入的水的作用下产生面层松散和坑槽破坏。动荷载以及活动的裂缝使防水层产生疲劳荷载，而降低防水层的使用寿命。由于混凝土本身的透水性和温度裂缝而导致的渗水也会加剧混凝土内部的硅盐化学反应，氯化物的腐蚀作用等，从而加速混凝土的强度降低和破坏 。 

　　3）混凝土质量问题而引发的防水层破坏。由于沥青混凝土的骨料，混拌，运输以及摊铺设备和技术局限而造成的面层沥青混凝土的离析，空洞，密实度低等缺陷可导致铺装层孔隙水的产生和沉积。这些空隙水在车轮动荷载的重复作用下而形成很强的间隙压力。这种“正压”和“负压”的频繁转换，不但会严重的破坏铺装层及结构层与防水层间的粘接，也大大地降低防水层自身的使用年限。 

　　4）施工原因而引起的防水层破坏很多，如：1）由于桥面防水多为人工施工，卷材与下部的粘接和液体防水材料的厚度受天气，温度和人为因素的影响很大，很难控制铺设质量；2）铺装层施工容易出现局部空鼓和掺气现象。空鼓的部位在载荷反复作用下因防水层与混凝土间的粘接破坏而引发剥离和滑动。而被封闭的气体遇热膨胀后，会形成新的空鼓；3）由于基层混凝土含水量一般较高，防水层施工完成后，其下封闭的湿气遇热也会在防水层下部形成气泡和空鼓；4）结构层或找平层的过于粗糙或者过于光滑，清理不干净，浮浆或暴皮都会直接影响防水层与其粘接，而形成隐患。 


　　综上所述，理想的桥面防水层应具有如下特性：(1)优良的不透水性能来屏蔽水渗透；(2)与桥梁基面和沥青混凝土铺装层之间有足够的粘结力来保证其结为一体；(3)良好的抗拉强度和延展性来适应桥面裂缝和变形；(4)良好的耐穿刺性能来防止铺装层骨料的穿刺破坏；(5)良好的耐高、低温性能来适应不同的环境温度；(6)优良的抗老化性能以保证达到铺装层的设计使用年限；和(7)简单和快捷的施工以保证工期。 

　　3、SBS改性沥青卷材的特点及其在桥梁防水中应用 

　　尽管从90年代初起，我国开始使用防水系统，但由于没有桥面防水规范和材料选用标准，防水材料的使用多种多样，出现的问题也越来越多。常用的桥面防水材料是APP改性沥青防水卷材和防水涂料。APP卷材是利用其耐高温的特点来适应表层热沥青混凝土的铺装。但由于过多地顾虑到对表层沥青混凝土的温度适应性，而忽略了其与沥青层的粘接性差的缺点。据有关调查显示，我国的某些城市的桥梁破坏程度已超过40%。借鉴国外成功经验和引进国外先进技术以避免发达国家所走的弯路，是当务之急。SBS沥青桥面专用防水卷材作为国外成功地经验，理应得到相应得重视。 

　　桥梁专用SBS改性沥青防水卷材由聚酯无纺布加筋层，SBS改性沥青涂层，上表面的页岩，下表面的可融性聚乙烯薄膜等构成。优质的聚酯胎基保证卷材拥有较强的抗拉强度，抗穿刺能力。高质量的天然沥青，先进的SBS研磨和混拌技术保证沥青和SBS的充分的相容性，使其具有良好的延展性和抗老化能力。其表层的片岩颗粒作为骨料加强了卷材与上层沥青混凝土间的粘接强度。SBS改性沥青的可以使耐高温达到115-130℃和耐低温到-30℃。在施工过程中，140-160℃的铺装层改性沥青混凝土可以将其表面融化成膏状并与其结合成一体。下涂层沥青熔化后可以填充基面上不平之处，减少空鼓的产生，增加与基面的粘接面积和黏结力。其下的冷底子油即可以填充混凝土表面的空隙，又可以增加卷材热熔出的沥青和与其下混凝土的粘接强度，避免其被剪切破坏而产生滑动。为了保证防水层的使用寿命，一些国家采用双层卷材。例如丹麦的桥梁设计使用年限是100年，其防水层由冷底子油，双层4.5mm的SBS改性沥青防水卷材，和15mm的排水层构成。 

　　由于SBS防水卷材是工厂制造，因而保证了防水层厚度的均匀性，避免了涂料厚度受,天气，温度和人为影响的缺点。还由于其适应温度变形能力强，弹性好，有较强的抗温度变形能力，和路面材料之间不会产生滑动层。同时克服了APP桥面防水卷材耐高温性能较好（140-160℃），面层不能被铺装层熔化结成一体，导致降低粘结力的缺点。 

　　4、全自动铺设系统的特性及优点 


　　卷材的铺设是保证防水功能的重要一环。迄今为止，卷材施工都是人工使用丙烷或天然气喷枪来铺贴的。其铺设效果受天气、气温、环境、人工等等多种因素制约，难以保证施工质量的恒定性。为了达到理想的质量标准，缩短施工时间，减少施工中的过失以及缺陷，索普瑞玛公司研制开发了世界上专利产品――全自动卷材铺设系统Macaden和与其配套的200米长桥面专用SBS改性沥青防水卷材Antirock，并在欧洲和北美洲成功地运用数十年，完成工程数百项，其出色的品质，赢得了广泛的信誉。 

　　为保证道路和桥梁施工的质量，桥面的防水施工必须满足：1）质量：保证速度恒定，接缝连续均匀，卷材无气泡或褶皱；2）速度：快速简单，满足工期要求；3）接缝尽量少：接缝越多，渗漏的风险越大；4）适应各种天气状况：冬夏季施工应速度一致，卷材的粘结一致，而且-10℃以上都可以施工。 

　　索普瑞玛的Macaden系统是为满足以上要求而开发的能自行行走并铺设改性沥青卷材的全自动化系统。它的特点可归结为：1）在速度上实现了一致，在热度和应用方法上不再有不连贯性，减少了可能的人为疲劳和错误；2）使用热风喷灯自动化的进行200米卷材铺设，保护环境。每8m不再有横向接缝；3）减少人为错误，只需一个操作员并且无需举起重物；4）低成本：减少了劳动力和缩短了铺设时间；5）可达到长期性能：减少大桥，停车道和高架结构的维修成本；6）由于于热系统，湿度方面不再受限制，也不会再产生气泡。 

　　Macaden的铺设过程可简述如下：1）涂底漆，增加卷材与混凝土的黏结强度；2）预热基面，排除混凝土中的水分和湿气；3）融化卷材成液态沥青层来充填行车道上所有的缺陷，例如小洞和裂；4）撵压铺设后的卷材使其与基面表面完全粘接。这一附加工序手工热熔施工无法实现的；5）型成连贯的纵向焊缝而密封卷材的搭接边。200米卷材大大减少了过多不必要的横向接缝。更少的接缝意味着更少的出错几率。6）铺设沥青路面层。 

　　桥面防水是关系到桥梁使用寿命的重要因素，但由于我国相关研究和实践还处于开始阶段，需要做的工作还很多。以下几方面是笔者认为的当务之急，希望起到抛砖引玉的作用：1）桥梁破坏调查和相关对策措施的研究；2）国外相关研究和先进技术的介绍和引进；3）防水材料的研制和提高，以及防水市场的规范化；4）检测设备和方法的研究和引进；5）相关技术标准，规范的编制和更新等。